近年来,随着移动通信能耗日益加剧、频谱资源持续紧张,D2D(Device-to-Device)通信由于其能提高频谱利用率和减少能耗、增加系统能效的特点,受到了越来越多的关注。但是因为出现时间较短,D2D技术研究还有很多要完善的方面。本文针对D2D技术减少用户功率消耗、提高系统能效的优点进行研究。本文首先对D2D技术进行了简明扼要的介绍,并分析了课题研究的背景,指出了随着能耗问题的突出,能效研究正日益成为研究的热点。接着本文分析了D2D在正交、非正交和蜂窝三种模式下的能效性能,利用能效函数的拟凹性质和博弈论中的纳什均衡理论,对单蜂窝用户和单D2D用户的能效性能做了分析,并在不同的距离上分析了D2D通信的功耗。在多蜂窝用户和多D2D用户的场景下,本文分析了结合频谱资源分配、求解用户最佳的发射功率的方法;并从单个D2D用户的角度出发,利用凸优化方法对复用相同频率的D2D用户的发射功率进行优化。这两种方法都使系统获得能效的增益。其次,在考虑减轻对蜂窝用户干扰的前提下,本文应用拉格朗日方法减小用户功耗,分析了联合分配功率和资源方法、以及分别分配功率和资源的方法。并提出了一种改进后的竞拍算法,从单个D2D用户的角度来优化工作时长。在限定了蜂窝用户和D2D用户的速率后,分别从整体和单个用户两个角度出发对用户发射功率进行优化。仿真表明改进后的方法接近了从整体进行优化的性能,且计算量相对较小。最后,利用D2D在短距离上速率较快、消耗较少发射功率的性质,将D2D用户分入不同的簇。基站将数据发给簇内某一D2D用户,并由其转发数据给同一簇内的其他D2D用户。这种方法能明显的降低用户能耗。在此基础上,本文研究了多个簇的公平性原则,使用min-max方法避免单个用户消耗过多功率,使每个簇内的D2D用户较平均的转发来自基站的数据,同时达到优化能量和公平性的目的。在考虑公平性后,尽管系统消耗的功率会增加,但却避免了单个用户消耗过多功率的问题。