随着无线通信的发展,本地通信对数据传输速率的要求不断提高。由于无线蜂窝网络频谱资源逐渐匮乏,最大限度地提高蜂窝网络中的频谱利用率已经成为必然趋势。设备与设备(Device-to-Device, D2D)通信技术允许用户通过共享小区资源直接进行通信,在一定程度上可以解决无线蜂窝网络频谱匮乏的问题。在无线蜂窝网络环境下实现D2D通信所面临的一个关键问题是如何高效地分配无线频谱资源,降低小区内的干扰,提高小区的无线资源利用率和系统吞吐量。本硕士学位论文在研究D2D通信技术的背景、现状和难点的基础上,针对无线蜂窝网络不同场景下的D2D通信资源分配问题,对D2D通信资源分配算法进行了深入研究,取得了一些具有一定创新性的研究成果。首先,考虑到实际系统中不同的D2D用户对通常有着不同的业务速率需求,传统的资源分配算法无法提供满意的D2D通信服务质量。因此,论文提出了一种基于业务速率需求感知的D2D通信资源分配算法。该算法将资源分配过程划分为两个阶段：按需分配阶段和二次分配阶段。按需分配阶段的主要目标是满足D2D用户的基本业务速率需求,先根据用户的信道增益信息,获得满足每个D2D用户对业务速率需求时所需资源共享的最小蜂窝用户个数,再根据吞吐量增量降序排列的结果,选取排列在前面的蜂窝用户资源分配给D2D用户对；二次分配阶段的主要目标是充分利用小区中的蜂窝用户资源,根据定义的目标评价函数为剩余的蜂窝用户选择较优的D2D用户对与之共享资源。仿真结果表明,该算法不仅能有效提高D2D通信的在业务速率方面的服务质量,同时在提升系统吞吐量和减轻干扰方面也具有较好的性能。然后,考虑到在移动用户密集分布时,小区中可能存在大量需要D2D通信的用户,而现有的D2D通信资源分配算法通常无法支持小区中大量的D2D用户通信。因此,论文提出了一种基于时分调度的D2D通信资源分配算法,创新地将时分调度的思想运用到D2D通信的资源分配中。该算法的资源分配过程包含两个部分：每个时隙上的D2D用户对分配和每个时隙上的资源块(Resource Block, RB)分配。在每个时隙上的D2D用户对分配时,根据负载均衡准则和位置分散准则,将大量的D2D用户对分散到不同的时隙上；在每个时隙上的RB分配时,考虑D2D用户的最低数据速率需求,在尽量满足D2D用户速率需求的基础上提高系统的吞吐量。仿真结果表明,该算法能够支持D2D用户较多的场景,有效地提高D2D通信的在业务速率方面的服务质量,同时可以获得系统吞吐量的提升。最后,考虑到采用基于时分调度的D2D通信资源分配算法时,基站每隔一个调度周期就要对小区中的D2D通信进行一次资源调度,且需要不断地调整时隙划分策略。因此,为了降低基站的负载,论文针对D2D用户较多的场景,进一步提出了一种基于自适应时分调度的D2D通信资源分配算法。该算法的基本思想是将时分调度策略运用到一段无帧边界的时间上,D2D用户对以一定的优先级次序接入划分后的时隙与蜂窝用户共享资源。同时,将比例公平算法应用到自适应时分调度中,并结合D2D通信资源分配的特点,在经典比例公平算法的基础上,提出了一种改进型比例公平算法。所改进的比例公平算法能够根据当前D2D用户对的调度优先级来自适应地确定在当前时隙上需要调度的D2D用户对。仿真结果表明,该算法能够支持小区中D2D用户较多的场景,即增加小区的D2D用户容量,同时也能够提高小区中平均D2D用户速率满意度和D2D通信资源分配的公平性,并获得较高的系统吞吐量增量。