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移动通信的高速发展给我们带来了各种便捷的服务，然而用户数量的激增给日益紧缺的频谱资源带来了巨大的挑战。如何保证用户智能终端随时接入的同时拥有安全质量的通信服务，是现在蜂窝运营商面临的重要挑战。 蜂窝网络中的D2D(Device-to-Device)通信是一种端到端的近距离通信技术，通过对蜂窝用户频谱资源的复用，能够提高频谱资源利用率、减少用户终端能量消耗、提升系统吞吐量。但在资源复用的同时，也会引入用户间的同频干扰问题。干扰问题如果得不到正确处理，系统性能可能会因复用而退化。采用合理的频谱资源分配和功率控制方案，才能够在保证用户基本服务质量下，减少系统内用户相互干扰，从而最大化系统性能。 本文的主要研究内容为: (1)对D2D通信的基本概念和功能进行了介绍，概述了D2D通信的优势和挑战以及实际情况中的适用场景，提出了论文研究方向的必要性和可行性。然后，对D2D通信中的模式选择、资源分配、功率控制这几种关键研究技术进行了讨论，其中对频谱资源的分配情况和功率控制的管理方案进行了重点分析。 (2)对D2D通信中的频谱资源分配算法展开了研究，探讨了在保证蜂窝用户和D2D用户基本服务质量下，如何实现系统吞吐量最大化的问题。系统优化目标形式化为通信系统上行链路中所有用户的和速率公式。对于这种多约束条件下的组合优化问题，讨论了一种将萤火虫算法和粒子群算法结合的混合算法，利用混合算法对所有用户进行联合资源分配。仿真结果表明，混合算法能够保证用户服务质量，与单一的算法相比有效提高了系统吞吐量。 (3)对D2D通信中的功率控制方案展开了研究，探讨了在保证蜂窝用户和D2D用户基本服务质量下，如何实现总和功率最小化的问题。针对小区内上下行链路中不同的干扰情况，提出了不同的解决方案。对于建立的单小区单用户系统模型，本文采用了波束成形和联合功率控制方案来解决上行链路的功率最小化。对下行链路情形，转化为二阶锥规划问题，利用分散式双分解算法来解决。仿真结果表明，本文提出方法与传统蜂窝方案相比，获得了明显的性能增益，也进一步探讨了用户距离、SINR（信号与干扰加噪声比）和小区大小等因素对功率的影响。