随着通信技术的不断发展,无线通信经历了从第1代以语音业务为代表的移动电话系统,到目前大规模商用的第4代(4G)以移动数据、移动计算及移动多媒体为代表的无线宽带系统的持续演进。当前阶段,随着智能终端的快速普及以及网络通信容量的急速增长,面向5G的无线通信技术的演进需求也更加迫切,开始受到业界极大关注。无线移动通信的快速发展,虽然吸引了越来越多的移动用户,给各大运营商带来了新的商机,但随着客户需求的越来越高,也为运营商带来了许多的压力与挑战。一方面,传统的无线通信性能指标,比如网络容量、频谱效率等需要持续提升以进一步提高有限且日益紧张的无线频谱利用率;另一方面,更丰富的通信模式以及由此带来的终端用户体验的提升以及蜂窝通信应用的扩展也是一个需要考虑的演进方向。作为未来5G的关键候选技术,D2D(D2D:Device-to-Device)通信实现了数据在终端间直接传输,具有节省频谱资源、提高网络容量、降低终端能耗、缩短延时等优点。本文讨论并且分析了在LTE网络中引入D2D通信后所带来的干扰协调问题及功率控制问题,主要的研究内容如下:针对单小区环境下D2D通信引入的干扰问题,提出了一种基于容量最优的中继选择算法。该算法首先通过为基站和D2D接收端设置合理的信干噪比阈值得出通信的中断概率,其次根据中断概率分析得出D2D通信的中继触发条件,最后对于满足中继触发条件的D2D通信对,在由K个候选中继用户组成的集合中选择基于容量最优的中继。仿真结果表明,与传统蜂窝通信相比,带有中继的D2D通信能充分利用小区空闲资源来有效提高用户容量,从而提升系统性能。为研究D2D通信在多小区蜂窝系统中的性能,本文针对多小区蜂窝系统中D2D通信与蜂窝通信间存在的干扰问题,提出一种基于干扰限制区域的动态功率控制算法。首先利用拉普拉斯变换定量描述通信中存在的干扰,其次在分析中断概率和区域频谱效率的基础上,通过系统级仿真,研究D2D用户的密度、D2D通信间的距离以及干扰限制区域的大小对通信中断概率、区域频谱效率的影响。仿真结果表明,在蜂窝系统中,干扰限制区域的增加能有效减小通信中断概率,提升系统区域频谱效率。