随着移动通信的快速发展,为了提升用户的服务质量（Quality of Service,Qo S）,满足用户多种多样的需求,毫米波通信、大规模多输入多输出技术、设备到设备（Device-to-Device,D2D）通信、超密集网络等技术不断更新,其中D2D通信技术是近年来国内外学者研究的重点之一。D2D通信技术是基于蜂窝网络终端直通的一种通信技术,是为了提升系统的性能而提出的。通过端到端的直接通信,系统节省了频谱资源,并且能获得更高的跳数增益,更高的吞吐量以及更低的时延。但是,D2D设备在复用宏用户的频谱资源时,也会产生多种链路干扰。因此,需要合理的分配频谱资源,才能发挥出其最大的优势。本文为了在不影响宏用户（Macro User Equipment,MUE）的服务质量的前提下为D2D用户合理的分配频谱资源,提出了基于用户距离和双向拍卖的D2D资源分配算法;针对频谱资源短缺问题,进一步提出了基于缓存技术和双向拍卖的D2D资源分配算法。以下是本文的主要工作和创新点总结:首先,本文介绍了D2D通信技术,并且讨论了D2D通信技术的四种主要增益特性。然后,分析了D2D的四种通信模式和D2D设备发现以及会话的步骤,研究了D2D通信设备因复用宏用户上行或者下行链路频谱资源而造成的干扰,并由此得到相比于下行链路资源,当D2D用户复用上行链路资源时,频谱利用率更高。还总结了D2D通信技术的商业应用与应急安全通信场景。并讨论了后续研究中的拍卖理论,包括拍卖的基本概念,拍卖的四种基本类型以及双向拍卖。其次,针对D2D用户采取蜂窝模式进行通信时,服务质量不佳,而复用宏用户的频谱资源会造成干扰这两个问题,提出了基于用户距离和双向拍卖的D2D资源分配算法。首先设定宏用户和D2D用户信干噪比（Signal to Interference plus Noise Ratio,SINR）的最低门限值,接着计算宏用户与D2D用户、D2D用户之间的距离,依据最低门限值确定D2D用户可复用的宏用户的集合。然后联合功率控制来优化D2D用户的发射功率,接着在候选的宏用户集合和空闲信道中,利用双向拍卖为D2D用户挑选最佳可用的频谱资源,实现系统吞吐量的提升。最后,针对移动终端与应用的增多而导致频谱资源短缺的问题,进一步提出了基于缓存技术和双向拍卖的D2D资源分配算法。首先,根据zipf-like分布建立用户偏好模型,将具有相似偏好的D2D用户进行分簇,未被成功分簇的用户称作游离用户。其次,根据D2D用户间的距离和信道增益为每一簇选择缓存节点,缓存节点称为簇头,其余为簇内成员,簇内成员可以和簇头直接建立D2D通信链路。最后,利用双向拍卖为游离用户选择合适的频谱,仿真结果从D2D用户的接入率和吞吐量的角度验证所提算法的有效性。