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随着无线通信的发展,本地通信数据传输速率的需求不断提高。由于无线蜂窝网络频谱资源的严重匮乏,如何最大限度地提高蜂窝网络的频谱利用率是无线资源管理中的一个重要研究问题。设备与设备(Device-to-Device, D2D)通信技术允许用户通过复用蜂窝用户的频谱资源直接通信,可以在一定程度上解决无线蜂窝网络频谱匮乏的问题。在无线蜂窝网络环境下实现1)21)通信的一个关键问题是如何有效地分配无线频谱资源,减小小区内的干扰,提高系统的频谱利用率以及系统吞吐量。本硕士学位论文在D2D通信技术的研究背景、研究现状的基础上,针对不同场景下的D2D通信无线资源分配问题进行了了深入研究,取得了 一些具有一定创新性的研究成果。首先,本文研究了单小区场景下的D2D资源分配算法。传统的D2D通信无线资源分配算法基于以下假设:每个D2D用户对只能复用一个蜂窝用户的频谱资源,并且每个蜂窝用户的频谱资源只能被一个D2D用户对复用。该假设存在系统的频谱利用率过低的问题,因此本文的资源分配算法考虑以下的复用条件:每个D2D用户对可以复用多个蜂窝用户的频谱资源,同时每个蜂窝用户的频谱资源可以被多个D2D用户对复用。本文的算法通过功率分配矩阵和干扰控制矩阵的多次交互优化得到D2D资源分配的较优解。交互优化包括:1)根据干扰控制矩阵优化功率分配矩阵;2)根据功率分配矩阵优化干扰控制矩阵。其中,功率分配矩阵实现D2D用户对的信道选择以及功率分配,干扰分配矩阵则控制D2D用户对对蜂窝用户的干扰,保证蜂窝用户的通信质量。接着,在不同负载下对提出的算法进行仿真分析,展示了该算法的三大优势。1)该算法可以获得更高的频谱利用率,提高了系统的吞吐量;2)兼容有无空闲信道两种负载情况。当系统中蜂窝用户的数量达到系统的最大容量时,系统中不存在空闲的信道;当系统中蜂窝用户的数量小于系统的最大容量时,系统中存在若干空闲的信道。已有的资源分配算法只能适用于以上的某一个负载情况,而本文的算法则实现了对以上两种负载情况的兼容;3)增大了 D2D通信的覆盖率。为保证蜂窝用户的通信质量,接近基站的区域由于干扰过大禁止进行D2D通信。本文提出的算法减小了禁止进行D2D通信的区域,增大了D2D通信的覆盖率。最后,在单小区的D2D资源分配算法的基础上研究了多小区场景下的D2D资源分配算法。针对相邻小区内D2D用户对互相干扰的问题,提出了两种改进算法:1)分数频率复用(FFR)资源分配算法,在系统中引入频谱复用因子,其中小区中心附近的区域的频谱复用因子设定为1,而小区边缘区域的频谱复用因子设定为1/3。通过这种方式来减小相邻小区间D2D用户对的干扰。2)基站间协作下的资源分配算法,通过基站间的协作通信,每个基站在为D2D用户对分配通信资源时获取相邻小区的频谱分配信息,从而可以计算本小区D2D用户对受到的干扰,然后再进行迭代计算优化功率分配矩阵。仿真结果表明这两种算法均可有效提高系统吞吐量。