D2D传输是允许终端设备不经基站而直接进行数据传输的短距离通信技术,具有减轻基站负荷、减小设备能耗、降低通信时延等优点,近年来成为移动通信领域的研究热点之一。为了进一步提升D2D系统的性能,有文献提出采用中继技术来辅助D2D传输,从而扩大D2D通信的适用范围。本文在蜂窝系统允许中继协助D2D传输以及无人机为基站的蜂窝系统允许D2D传输这两种场景下,考虑了相关链路参数优化问题,主要研究工作如下:一、在允许中继协助D2D传输的蜂窝系统中,对固定协助中继的D2D传输进一步引入网络编码技术,在蜂窝用户发射功率给定的情况下,以最大化D2D用户总吞吐量为目标,研究了D2D用户的发射功率及信道分配、中继的发射功率及信道分配。主要工作如下:1)对该问题给出了相应的数学表达,为了解决这个非凸问题,将其分解为两个相互迭代的子问题来求解,分别为D2D用户及中继的功率控制子问题、D2D用户及中继的信道分配子问题;2)证明了功率控制子问题是凸问题,并基于内点法求解D2D用户及中继最优发射功率;3)针对信道选择子问题,将其转化为等价的变量松弛问题,使用对偶法获得最优的信道分配。仿真结果表明,本文所提出的联合优化算法与传统的非联合优化算法相比,性能有显著提升。二、在允许中继协助D2D传输的蜂窝系统中,对协助中继可选择的D2D传输进一步引入网络编码技术,在蜂窝用户发射功率给定的情况下,以最大化D2D用户总吞吐量为目标,研究了D2D用户的发射功率及信道分配、中继的发射功率及信道分配、D2D模式选择及协助中继选择。主要工作如下:1)建立了相应的优化问题,为了解决这个非凸问题,将问题分为三个相互迭代的子问题进行求解,分别为D2D用户及中继发射功率控制子问题、D2D用户及中继信道分配子问题、D2D模式与中继选择子问题;2)在进行功率控制子问题求解时,证明了该问题是凸问题,基于内点法获得D2D用户及中继的发射功率最优解;3)采用贪婪算法求解信道分配子问题;4)在求解模式及中继选择子问题时,利用联盟博弈方法对该NP-hard问题进行求解,并给出了收敛性分析。仿真结果表明,本文所提出的联合优化算法与传统的非联合优化算法相比具有明显优势。三、在无人机作为移动基站的单D2D用户通信系统中,在保证地面用户QoS需求的情况下,以最大化单D2D用户速率为目标,研究了D2D用户与地面用户的功率控制、无人机位置优化及地面用户带宽联合分配问题。主要工作如下:1)针对问题对应的数学优化问题,给出了无人机向地面用户发射功率满足最优条件时的闭式解,并将D2D用户速率最大化问题进行相应的等价转换;2)转化后的问题仍为非凸问题,将问题分为三个相互迭代的子问题进行求解,分别为D2D发射功率控制子问题、无人机位置优化子问题及地面用户带宽分配子问题;3)在进行D2D发射功率子问题求解时,得到了相应的闭式表达;4)在进行无人机位置优化子问题求解释,获得了最优高度的闭式解并通过二维搜索法获得平面坐标的解;5)进行地面用户带宽分配子问题求解时,证明该子问题为凸问题并通过KKT方法获得其最优解。仿真结果表明,本文提出的算法与近似全局最优解算法性能相似,并很大程度降低了算法复杂度。四、在无人机作为移动基站的多D2D用户通信系统中,在保证地面用户QoS需求的情况下,以最大化D2D用户总速率为目标,研究了D2D用户与地面用户功率控制、D2D用户与地面用户资源块分配及无人机位置优化问题。1)针对问题对应的数学优化问题,求得D2D用户资源块分配系数、及无人机向地面用户发射功率的最优闭式解,将问题进行转化;2)转化后的问题仍为非凸优化问题,将其分为三个相互迭代的子问题进行求解,分别为地面用户资源块分配子问题,无人机位置优化子问题及D2D发射功率控制子问题;3)在求解地面用户资源块分配子问题时,证明其为凸问题并通过KKT方法找到其最优解;4)在无人机位置优化子问题求解时,获得了无人机的最优高度并通过二维搜索法获得无人机平面坐标;5)采用WMMSE方法进行D2D发射功率求解。仿真结果表明,本文所提出的联合优化算法与传统的非联合优化算法相比具有明显优势。