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随着社会经济的快速发展，人们生活水平不断提高，通信数据业务量日益增长，频谱资源短缺等问题逐渐显现，现有的无线通信技术面临着巨大的挑战。设备直通通信(Device-to-Device communication，D2D)技术是指邻近的终端通过直连链路进行通信的技术，是5G(5th Generation)通信的关键技术之一，可以有效地缓解频谱资源短缺等问题。D2D通信可以增大频谱资源利用率和系统吞吐量，提高能量效率。研究合理高效的模式选择与资源分配技术可以进一步提升D2D通信的性能，因此，D2D通信技术成为学术界和工业界目前研究的热点。 本文针对D2D通信在多基站蜂窝网络中实现系统吞吐量最大化和能量效率最大化问题展开研究。根据吞吐量和能量效率两个不同的目标，设计了相应的模式选择及资源分配方案。主要研究包括: 1)首先，介绍了D2D通信的研究背景，从起源、适用场景以及基本功能等方面对D2D通信技术进行详细介绍。重点对D2D通信中的模式选择与资源分配的概念以及现有研究方案进行了介绍与分析。 2)以最大化系统吞吐量为目标，研究D2D用户设备(D2D User Equipment，DUE)复用蜂窝用户上行信道资源，DUE总发射功率受限，以及考虑多基站负载均衡的情况下，联合DUE模式选择、基站选择、功率分配与信道分配的资源管理策略。提出了基于遗传算法的模式选择、基站选择、功率分配与信道分配算法JMBPC，将JMBPC算法与其他三种模式选择与资源分配算法相对比，仿真结果显示JMBPC算法不仅能有效地提高系统吞吐量，而且较其他三种算法，优势显著。 3)以最大化系统能量效率为目标，提出了基于粒子群优化算法的模式选择、基站选择、功率分配与信道分配算法JGXPSO。首先，为了说明JGXPSO算法的优势，我们提出了基于遗传算法的模式选择、基站选择、功率分配与信道分配算法JGXGA，通过比较JGXPSO算法与JGXGA算法发现，对于不同的网络场景，JGXPSO的能量效率优于JGXGA。然后，对比JGXPSO算法与其他三种模式选择与资源分配算法，仿真结果显示JGXPSO算法能有效增大系统能量效率。