随着第五代移动通信（Fifth Generation,5G）技术的普及,通信系统中智能终端数量呈现出爆发式增长的趋势,传统的蜂窝通信网络已无法支持海量的设备接入及高速的传输需求。设备到设备（Device-to-Device,D2D）通信能够允许距离相近的设备复用蜂窝链路的频谱资源以实现设备间的数据传输,利用这种通信技术可以实现海量的终端设备连接。然而,D2D设备的大规模使用也会带来巨大的能量消耗。此外,如何实现大规模D2D设备的能量供给也是一个亟待解决的问题。通过利用能量采集技术,设备能够从各类能量源中采集能量以解决自身存在的能量供给问题,并实现绿色通信。本文针对采用射频能量采集技术和光伏能量采集技术的D2D通信系统,分别提出了高效的资源分配方案以提升系统性能。现将本文研究内容总结如下:（1）研究了基于射频能量采集的D2D通信系统的能效优化问题。基于无线能量通信网络（Wireless Powered Communication Network,WPCN）构建系统模型,模型中考虑D2D设备在下行通信阶段采集基站广播的能量,上行通信阶段利用采集的能量依次进行数据传输。本文考虑了用户功率控制、时间分配和信道分配的“三维”资源分配问题,在保证用户服务质量（Quality of Service,Qo S）和能量采集相关约束的条件下,提出了联合能效优化算法。针对本文构建的混合整形非线性规划（Mixed Integer Non-Linear Programming,MINLP）问题,所提算法首先推导得到蜂窝用户的最佳发射功率,之后利用Dinkelbach方法和拉格朗日对偶方法求解D2D用户的最佳发射功率,并采用上述方法为D2D用户分配时间资源,最后根据贪心策略设计了启发式信道资源分配方案,为D2D用户分配了信道资源。仿真结果显示,所提算法使系统内D2D链路总能效及系统总能效均得到显著的提升。（2）研究了基于光伏能量采集的D2D通信系统的谱效优化问题。利用泊松过程模拟能量采集过程,以多时隙D2D链路总和速率最大化为目标构建优化问题,在用户Qo S和能量采集相关约束得到满足的条件下,提出了功率控制和信道分配联合优化算法。所提算法首先利用连续凸逼近（Successive Convex Approximation,SCA）方法求解蜂窝用户和D2D用户的发射功率,之后将信道资源分配过程构建为双边匹配博弈过程,并基于匹配理论设计信道资源分配方案,实现了D2D链路和蜂窝链路的稳定匹配。仿真结果显示,所提算法有效提高了系统内D2D链路的频谱效率。