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随着新兴移动业务的逐渐推广和移动智能终端的大面积普及,以基站为中心的传统蜂窝网络已不能满足对高带宽、高数据容量的业务需求。D2D(Device to Device)通信技术因其具有低时延、低功耗、较高的传输效率而备受关注。当蜂窝网络中引入D2D技术后,其系统内干扰情况变得更加严重。为此,本文通过干扰对齐(Interference Alignment,IA)技术来解决MIMO(Multiple Input Multiple Output)蜂窝网络中D2D通信的的复杂干扰问题,主要研究工作如下:针对D2D-MIMO网络中同时存在蜂窝内干扰、蜂窝间干扰及D2D用户与蜂窝用户间干扰的问题,本文提出了一种基于天线数奇偶性的发送端数据流分配方案和基于该方案的干扰对齐算法。该算法通过最小化基站泄露到非目标用户的信号功率来求解蜂窝链路的预编码矩阵,通过最大化蜂窝用户的信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR)来求取蜂窝链路的干扰抑制矩阵,进而通过线性干扰对齐消除蜂窝内干扰,并推导了系统的最大自由度(Degrees of Freedom,DoF)。理论分析和仿真表明,相对于现有算法而言,本文算法提高了系统的自由度、频谱效率和能量效率,降低了对天线数的要求,增强了系统的灵活性。针对蜂窝用户参与干扰对齐过程后其系统开销变大的问题,本文提出了一种基于级联预编码和ESINR(Equivalent Signal to Interference plus Noise Ratio)准则的D2D通信干扰对齐算法。首先,为了不增加蜂窝用户开销,通过D2D链路与蜂窝链路之间的干扰分析形成了相应的等效信道模型;在此基础上,在保证蜂窝用户以最大化速率传输的同时,通过D2D用户的外层级联预编码矩阵和外层级联干扰抑制矩阵消除D2D链路与蜂窝链路之间的干扰,从而使得蜂窝链路与D2D链路相互独立;进一步,针对D2D链路间的相互干扰,本文依据D2D发射端的ESINR准则和D2D接收端的MMSE(Minimum Mean Square Error)准则分别设计了D2D用户的内层级联预编码矩阵和内层级联干扰抑制矩阵。另外,本文还利用QR分解来优化内层级联预编码矩阵和内层级联干扰抑制矩阵,并分析了算法的收敛性。最后,通过仿真结果显示,本文算法有效地提升了总容量与平均能量效率等性能。