D2D(Device-to-Device)通信是一种用户间不需要经过基站中继转发数据的通信技术。当D2D通信引入传统的蜂窝网络时,不仅可以提升系统的频谱利用率,还可以降低基站的负荷。在D2D通信中引入中继技术,可以避免用户间距离过大导致的通信中断,同时增大网络的覆盖面积。但是D2D用户复用蜂窝用户资源时会与蜂窝用户产生同频干扰问题。如何设计有效的中继选择和功率分配算法显得十分重要。本文重点研究单小区内用户的功率分配问题以及中继节点选择问题。针对单小区的D2D通信,为了减小系统内的同频干扰,提高系统的总容量,研究一种在模拟退火算法的基础上以信道容量最大为目标的改进的功率分配方法。改进的算法中设计了一种新的自适应温度更新函数;增加记忆功能,记忆搜索时的最优解;以当前搜索到的最佳解作为初始状态补充搜索过程,提高了算法的全局搜索能力。仿真结果表明,改进的算法能更有效跳出局部最优解,相比于传统的模拟退火算法、随机选择算法所得的信道容量分别提高了6.5%、12.3%。针对中继节点引入D2D通信中所产生的同频干扰问题,研究一种以信道容量最大为目标的中继选择与功率分配算法。该算法首先根据用户之间的距离对中继节点进行筛选,为每对D2D用户选择可用的中继节点作为备选节点,然后根据改进的模拟退火算法进行功率分配,备选节点中使信道容量最大的节点就为最优中继。仿真结果表明,该最优中继选择和功率分配算法可以有效提高系统的信道容量,相比于最优中继和传统功率分配算法以及随机中继选择和固定功率分配算法总信道容量分别提高了3.9%、5.5%。