近年来人们对无线移动数据流量的需求呈指数上升,但是由于基础设施部署的局限性、频谱资源短缺等因素,移动通信网面临着严峻的考验,其中最主要问题是更大的容量和更多的连接用户需求。本文面向5G的需求和应用场景,考虑连接用户数、系统吞吐量等多方面要求,研究了基于蜂窝网和NOMA的D2D资源分配方案。本文主要工作如下:首先,阐述了NOMA技术以及D2D通信的研究背景与意义,并分别针对NOMA技术和D2D技术做了国内外研究现状分析。简单介绍了NOMA的系统模型、基本原理、用到的关键技术、NOMA技术的应用场景及挑战。概述了D2D技术的基本概念、设备的发现机制、资源分配方式、模式选择。接着,在蜂窝网络中引入D2D技术用户来提高频谱利用率和系统的整体通信容量,考虑到复用蜂窝网络频谱资源带来的干扰问题,通过建立通信系统模型研究系统的线性规划问题,提出一种资源分配算法来分配通信资源,先通过遍历D2D对用户与蜂窝用户之间的干扰矩阵找到最小干扰值,分配复用资源给满足条件D2D对用户,复用资源分配完成后为剩余的D2D对用户分配专用通信资源。仿真结果表明,所提算法在降低算法复杂度的基础上显著地减小了D2D对用户对蜂窝用户的干扰,且能够极大程度地增加D2D对用户的数量。最后,将NOMA技术和D2D技术相结合,考虑蜂窝系统频谱利用率和系统整体通信容量的问题,建立了基于NOMA技术的D2D用户组通信模型。基于所考虑的模型,以蜂窝网络系统总速率最大为优化目标,先利用加权二部图算法提出一种有效的资源分配方案,然后将功率分配因子转为未知量为每个D2D用户组进行功率分配。仿真结果表明,提出的方案能够很大程度增加D2D用户组数量、提高蜂窝系统总速率。