智能终端的普及和移动5G网络的蓬勃发展推动了移动多媒体业务的发展,多媒体业务的运行需要大量的频谱资源做支撑,这为频谱资源受限的基站带来了巨大挑战。为了应对这个挑战,D2D频谱资源共享技术应运而生。但是这种技术也会带来一些系统干扰,从而影响蜂窝用户通信质量,因此研究既能减轻干扰影响又能提升系统性能的D2D通信资源分配方法是十分必要的。本论文主要研究蜂窝网络中D2D通信的资源分配问题,并在允许单个D2D对复用多个蜂窝用户资源(一对多复用)和多个D2D用户对复用多个蜂窝用户资源(多对多复用)的场景中分别提出一种可提升系统性能的D2D通信资源分配方法。首先,针对一对多复用场景中仅复用蜂窝用户上行或下行资源导致频谱利用率受限的问题,提出了一种上下行频谱联合复用的D2D通信资源分配方法。该方法通过联合优化复用选择、用户功率值以及信道决策等来使得系统收益达到最大。该方法的实现过程分为两步:1)利用拉格朗日对偶理论和凸优化技术对同一链路资源的D2D对和蜂窝用户的最优传输功率进行求解;2)将D2D对与蜂窝用户信道匹配的问题等价为二分图最大权匹配问题,同时考虑到同一蜂窝用户上下行链路耦合的关系,提出一种基于Hopcroft-Karp的联合上下行信道分配算法进行信道资源的分配来进一步提升系统收益。其次,考虑到当D2D对数目远多于蜂窝用户数时一对多复用场景中存在D2D用户接入率低的问题,本文在一对多复用基础上又重点研究了多对多复用场景,提出一种基于干扰分簇的D2D通信资源分配方法,该方法通过联合优化D2D分簇、干扰价格以及信道决策等使得系统效用达到最大。该方法的实现分为三步:1)提出一种改进贪心算法进行D2D对分簇;2)利用凸优化技术对可提供共享资源的蜂窝传输功率和补偿价格进行求解;3)考虑到用户竞争信道资源时可能会出现饥饿现象,针对信道选择设置公平性因子,并将公平性因子和吞吐量速率之间通过添加偏置因子构成效用函数,然后制定相关的拍卖规则,从而在保证用户公平性条件下,使得整个系统中用户的效用值达到最大。最后,本文针对提出的两种D2D通信资源分配方法进行仿真实验,实验结果表明两种资源分配方法在系统收益和用户效用等多个方面均具有更好的性能。