设备直通(Device to Device, D2D)技术是一种在移动终端间建立直接通信链路来传输数据的新兴技术。混合蜂窝与端到端异构网络不但有助于提高频谱效率,而且为未来建立更广泛互联互通通信网络提供了基础。同步是一个通信网络能够实现通信的基础,本论文围绕基于LTE网络的D2D技术展开,目的在于对混合蜂窝与端到端异构网络中的同步方案进行研究,设计并实现一种可行的可用于工程实践的同步方案。首先,本文对混合蜂窝与端到端异构网络进行了详细分析。分析了该异构网络中的同步源种类以及各同步源特性,进而介绍了各同步源对应的Cell同步、Sync同步、和Cel1UE同步技术。之后对异构网络中可能存在的各种通信同步场景进行了详细分析,分析了双终端在不同覆盖情况下的各种通信场景及其之间的场景切换情况,以此为基础探讨了三终端场景和更复杂的多终端场景。随后,本文对该异构网络同步方案进行了设计。通过对通信场景的分析,可知该异构网络通信场景复杂多变,因此本文选择了设计模式中的状态模式作为同步方案为该异构网络设计出了一种可行的同步状态机。本文提出的同步状态机方案将系统的同步状态机设计分为上行子状态机和下行子状态机两部分,并对各子状态机进行了静态设计和动态转移设计。最后,本文所设计的同步方案进行了工程实现。基于多线程技术,依托于《LTE系统下设备直通技术》课题所搭建的通信系统平台,本文实现了所设计的同步方案,并通过实际业务验证了所设计的同步方案能够满足该异构网络中复杂的同步功能需求。