随着公网集群系统的进一步发展,集群用户所需的传输速率和服务质量将越来越高。传统的LTE切换技术采用硬切换技术,存在切换时延长、掉话率高和业务不稳定的问题,已无法满足集群系统的需求。在集群通信系统中,使用用户间通信(D2D)技术进行辅助切换可以提高切换过程中的传输速率、信干噪比,但建立大量的D2D连接会带来较大的时延、信令以及能量开销。此外,D2D用户复用小区频谱资源不可避免地带来干扰,如何对网络资源进行分配尽可能地减少干扰显得至关重要。在这种背景下,本文展开了对LTE集群系统切换优化机制的研究,主要包括:首先,从LTE系统切换流程和判决准则方面研究分析了其缺陷和不足,指出硬切换技术存在切换时延长和掉话率高的问题。接着,本文对学术界在集群系统切换方面的研究成果进行了总结分析,同时也分析了基于D2D中继的切换机制的优点及存在的问题。其次,参考现有文献中基于D2D的辅助切换方法,本文提出了一种基于分簇多播的公网集群系统切换方法。该方法采用基于层次分析法的簇头选择和分簇算法,将集群用户的移动性和剩余电量纳入决策因素,选择综合评价指标最高的终端作为簇头,可减少簇头的数量,并延长D2D通信的时间,实现稳定的网络分簇结构,保障集群用户在切换过程中业务的连续性和高传输速率。仿真结果表明,该优化方法能提高集群用户在切换过程中的传输速率和信干噪比,降低集群用户的能量消耗。最后,针对D2D多播复用小区频谱资源带来的干扰问题建模,本文提出了一种基于D2D多播的集群系统资源分配优化算法。此算法的优化目标是系统吞吐量最大化,将资源分配拆分为资源块分配和功率分配两步进行求解。第一步以最小化干扰为目标为多播簇寻找共享频谱的蜂窝用户,并进行资源块分配;第二步,采用遗传算法的思想搜索最优功率分配方案。之后,编写C++程序对此算法进行了仿真验证,仿真结果验证了此算法在抑制干扰、提升系统吞吐量方面的有效性。