未来无线通信网络中移动设备的大量增加会导致通信流量的指数增长。为了支持大规模移动设备通信,终端直通(D2D,Device-to-Device)通信技术和非正交多址(NOMA,Non-Orthogonal Multiple Access)技术被认为是新一代移动通信中很有前途的技术。本文主要针对蜂窝网络中D2D通信两种不同场景进行研究,将资源管理问题建模成数学问题并给出最优的资源分配方案,通过仿真结果进一步分析了所提算法的优越性,其主要工作由以下两个方面所组成:(一)研究了在物理层安全场景下D2D通信的资源分配问题,考虑了“一对一”的D2D通信模式,构建出在保证蜂窝用户的数据速率要求和保密数据速率要求的前提下所有D2D对和速率最大化问题。由于D2D对和蜂窝用户复用同一子载波,D2D接收机会窃听蜂窝用户的数据信息,这时将D2D接收机作为窃听者。因此我们将问题建模成最大化D2D对和速率并且满足蜂窝用户的数据速率要求和保密数据速率要求。由于该问题存在连续变量和二进制变量,属于混合整数非线性规划问题。为了解决该问题,我们将资源分配问题分解为子载波分配问题和功率控制问题。首先针对给定的D2D对的子载波分配方案,得到蜂窝用户和D2D对最优发射功率的闭式解。基于获得的最优功率,将D2D对和速率最大化问题转化成D2D信噪比之和最大化问题,使用匈牙利算法实现最优的子载波分配。实验结果表明所提的联合功率控制和子载波分配算法比单一优化变量可以提升D2D对的和速率。(二)研究了基于NOMA技术的D2D网络联合上下行子载波分配问题。针对“一对多”的D2D通信模式,构建了在保证蜂窝用户上下行速率要求和D2D组数据速率要求的前提下最大化所有D2D组的和速率问题。由于该问题含有连续的功率变量和二进制的子载波分配变量,直接解比较困难,为此将该问题分解为子载波分配问题和功率控制问题。为解决子载波分配问题,首先利用D2D组的信道增益之和,提出了基于匈牙利算法的一对一子载波分配方案,如果还有未匹配子载波的D2D对,根据D2D组匹配准则将剩下的D2D组一一匹配。基于获得的子载波分配方案,首先根据蜂窝用户上下行数据速率约束条件得到最优的蜂窝用户的发射功率,然后将关于D2D组功率的非凸问题转化成凸问题,得到组内每个接收机的最优发射功率。最后通过仿真实验发现所提的联合上下行的资源分配算法提高了D2D组的和速率。