作为第五代移动通信系统的关键技术之一,设备到设备(Device-to-Device,D2D)技术允许近距离的两个或多个终端设备彼此间不经过基站而进行直接通信。它能够很好的改善蜂窝通信系统的能量效率和频谱效率,缓解频谱资源的紧缺和电池容量的不足。但D2D通信给蜂窝网络带来巨大改善的同时,也为其带来了复杂的同频干扰问题。如何最大限度地降低干扰带来的有害影响,进而提高D2D通信的能量效率,已引起学术界和产业界的广泛关注。另一方面,当考虑到蜂窝用户设备(Cellular User Equipment,CUE)的物理层安全问题时,这种干扰可以作为一种友好干扰,来混淆窃听者,恶化窃听信道,增强CUE的保密性能。如何选择合适的干扰源及设置它们的发射功率,来最大化CUE的保密速率是一个值得研究的问题。围绕上述提出的两个问题,本文进行了如下深入的研究:第一,提出了多个D2D对共用相同无线资源的模型。该模型能够在满足最小频谱效率的要求下,实现最大化D2D通信系统能量效率的目标。为此,设计了一个新颖的无线资源管理算法:首先,使用分簇算法完成对D2D用户设备(D2D User Equipment,DUE)的分组来简化干扰模型;然后,利用广义分式规划理论将优化问题由分式形式等价转换为减式形式;最后,通过一个高效的功率控制和子载波分配迭代算法完成对这个减式形式的优化问题的求解。仿真结果显示,该算法可以显著增加D2D网络的能量效率,并且拥有良好的收敛性能。第二,将D2D通信引入到CUE保密容量的问题中,通过优化CUE和DUE的资源共享,来提高CUE的安全速率和DUE的传输速率。为了最大化具有优先级的CUE的保密速率,提出了一个最佳协作D2D对选择策略。同时,为保证DUE和CUE在合作中的公平性,进一步提出一个功率控制策略来最大化所选中的D2D链路集合的传输速率。仿真结果表明,将DUE作为CUE的友好干扰源,不仅可以很好地改善CUE的保密速率,同时也能够极大的提高D2D网络的传输速率。