随着5G时代的到来,各种无线移动通信系统的发展和演进,人们对更高速率、高质量、低时延通信的需求与日俱增,而有限的频谱资源已无法满足呈现爆炸性增长的用户需求,因此如何提高频谱利用率的难题亟待解决。设备到设备通信(Device-to-Device,D2D)技术被广泛地认为是提升5G系统性能的焦点技术,可以大幅提升频谱利用率和通信质量。但D2D通信的引入对现有蜂窝网络产生了干扰并降低了总体性能。因时间反演技术具有自适应的空时同步聚焦性,可以有效抑制系统内的干扰,所以本文利用时间反演技术的空时同步聚焦特性,以实现D2D通信系统的高效频谱利用率为优化目标,提出了两种资源优化方案来避免干扰,同时提升系统性能。具体研究内容如下:第一,针对D2D用户复用蜂窝用户的链路资源而给整个系统带来的干扰问题,本文提出一种基于时间反演的抗干扰资源分配机制。该机制包括两个步骤:(1)在上行传输系统中以时间反演镜作为信道滤波器对每个用户执行信道签名,通过将多径信道视为虚拟天线而产生的同步聚焦性,实现干扰消除,同时提取有用信号,并获取系统用户信干噪比;(2)根据用户信干噪比,采用功率控制算法并结合凸优化理论来调整用户的发射功率,实现最大系统吞吐量。仿真结果表明,该机制有效地抑制了D2D异构无线通信网络中蜂窝用户和D2D用户的相互干扰,同时满足了用户对通信可靠性的需求,提高了用户的服务质量。第二,针对目前D2D网络资源优化方案中所有用户均匀分布复用蜂窝链路资源的情况,当用户分布呈现随机性时而引发的资源分配不公平等问题,提出了一种联合信道签名和资源调度的设计方案。首先,该方案构建了基于时间反演的D2D信道模型,实现干扰消除;其次,在博弈模型基础上,对D2D用户进行功率分配;最后,在容量增益限制区域内按照优先级大小为D2D用户分配蜂窝链路资源,并在满足资源共享参数阈值的情况下,为空闲蜂窝用户选择对其干扰最小的D2D用户。仿真结果表明该方案能有效地降低干扰,提高系统吞吐量及用户间的公平性。