移动通信技术的不断发展更好地加强了人们的日常沟通，丰富了人们的日常生活，同时人们对移动通信也提出了更加复杂的业务要求，如个性化、高速率、低时延，这给移动通信的发展带来了诸多的挑战。目前，频谱资源和终端能量的高效利用是学术界和产业界面临的两大问题。D2D（device-to-device）通信是一种新型的基于移动蜂窝网络的端到端近距离直接通信技术，它是一种短距离通信业务，能够实现蜂窝网络控制下的直接数据传输。在蜂窝移动通信系统引入D2D通信技术，不仅能减轻基站的负担，而且可以提高频谱效率，还可以减少终端能耗。这种端到端通信技术与蓝牙等基于ISM频段的短距离通信技术的最大不同在于，它使用的是电信运营商的授权频段，其干扰环境是可控的，因而其数据传输可靠性更强。鉴于目前学术界对D2D通信的研究主要停留在无中继场景下，本文对LTE网络中基于中继技术的D2D通信系统的可靠性和容量进行分析，根据所研究的内容，将论文作如下安排：论文首先概述了蜂窝移动通信的历史和发展现状，以及LTE的网络架构、关键技术、技术需求，这是D2D通信技术的研究背景，同时，论文了阐述D2D通信的概念和特点，并比较它与其他近距离通信技术的差异，以及这种技术的引进给移动通信网络带来的好处，而后对这一技术的研究现状作一个总结。接着，论文提出一种基于保证传统蜂窝用户服务质量的功率控制机制，求得蜂窝用户和D2D用户相应的发射功率表达式，并利用香农公式对D2D用户的中断概率进行了定义，通过仿真结果可以看出，在较低的D2D通信目标信噪比的条件下，使用中继技术能有效提高D2D通信的可靠性。最后，论文提出一种基于跨层思想的理论分析框架，并参照已得出的用户发送功率表达式，对D2D通信系统吞吐量进行了理论分析和仿真结论分析，指出，恰当地使用中继技术能带来D2D系统吞吐量的提升，D2D用户间的信道增益这一物理层的参数对中继取舍及D2D系统流量控制具有重要影响。