随着移动通信的不断发展,无线数据流量呈现爆发式增长,而无线频谱本身是一种紧缺资源,通信带宽不可能一直增加。此外,随着局部热点越来越多,未来蜂窝网络的负担将继续加重。因此,直连通信技术凭借其频谱效率高以及对本地业务支持性好等优势,成为了现阶段研究的热点技术之蜂窝网络下的直连(Device to Device,D2D)通信技术是一种极具潜力的频谱复用技术,可以很好地支持高速率本地业务。D2D技术具有低功耗、高数据速率,高频谱效率等优势。本文评估了引入D2D后对蜂窝网络吞吐量的提升,其中包括一对用户进行频谱复用时的模式选择策略。进一步,借助随机几何理论,本文研究了D2D网络的系统容量并给出了接入用户数以及复用功率比等参数的优化方案。直连通信的作用范围通常有限,在距离较远时通常需要多跳传输,本文讨论了中继辅助传输的D2D系统容量,并从接入容量以及功率效率等方面证明了多跳传输D2D系统的优势。在蜂窝网络中引入D2D技术最大的挑战就是共享资源的管理问题。当D2D用户距离基站较近时,会对基站接收机造成较强的干扰,这种小区内干扰会影响蜂窝用户的通信质量,严重时会降低系统性能。本文重点研究蜂窝与D2D异构网络中的共享资源管理方案。在干扰协调方面,本文提出了多信道场景下的宽带资源管理方案,其中包括如何根据用户信道质量和业务状态来动态调整通信模式,通过资源分配和功率控制来抑制小区内干扰,进一步提升系统容量。此外,为了降低信令开销和基站的计算负担,本文设计了不同的分布式资源管理方案并给出实现过程。最后,对于群簇分布的本地业务场景,本文还给出了高效的优化方案,在保证性能的同时进一步降低了求解复杂度。仿真结果表明,本文提出的资源管理方案能够在满足共享资源干扰约束要求的同时提升系统容量,降低能量消耗,其快速收敛性及低复杂度的优点也适合在实际系统中应用。