近年来无线通信技术得到快速发展,设备对设备（D2D,Device to Device）通信作为一种可有效提高系统频谱效率、降低功耗、减小时延的技术得到越来越多的关注。然而D2D通信引入的同时,也使得这种D2D与蜂窝通信构成的混合网络面临严峻的干扰问题。如果不能对混合网络中的干扰进行有效管理,D2D通信的优势有可能完全消失。而干扰是由于D2D通信和蜂窝通信之间资源的冲突使用造成的,因此资源和干扰联合管理问题成为D2D与蜂窝混合网络中的关键问题。本文针对D2D和蜂窝混合无线网络,首先提出了基于组稀疏的功率和资源块联合分配算法,为D2D通信链路分配了合适的资源;然后为了有效消除D2D和蜂窝通信链路之间的干扰,提出了联合部分干扰对齐（partial interference alignment）及功率控制方法;进一步,为了在实际中得到更好的应用,提出了基于拓扑的联合部分干扰对齐及功率控制算法,期望在系统性能损失较小的情况下有效降低反馈开销。本文主要的研究内容和成果如下:1.研究了 D2D与蜂窝混合无线网络中基于组稀疏的联合功率及资源块分配算法。该算法首次引入了功率优化及资源块分配向量（PORAV,Power Optimization and Resource-block Allocation Vector）的概念,并发现该向量集合具有组稀疏（group sparse）特征。基于该特征建立了基于组稀疏的和速率最大化问题,从而将功率和资源块联合分配问题转化为PORAV集合的稀疏问题。然后,为求解该优化问题,建立了与其等价的组稀疏加权均方误差最小化（WMMSE,Weighted Minimum Mean Square Error）问题。通过求解等价问题,得出了最优的功率优化及资源块分配向量PORAV。该功率优化及资源块分配向量可用作预处理向量,指示了 D2D发送节点应使用的资源块集合以及各个资源块上发送功率大小。所提出的功率及资源块联合分配算法可以同时完成功率和资源块的最优分配,并且可以分布式应用在实际系统中,具有较低的计算复杂度。仿真结果表明所提出的算法可有效降低D2D和蜂窝通信之间的干扰,提升了 D2D与蜂窝混合网络的吞吐量。2.研究了 D2D与蜂窝混合无线网络中联合部分干扰对齐及功率优化方法。为了有效消除D2D链路和蜂窝链路之间的干扰,提升网络吞吐量,本文以最大化D2D与蜂窝混合网络和速率为目标,提出了联合部分干扰对齐及功率优化问题。对于D2D与蜂窝混合网络中较强的干扰,采用部分干扰对齐技术进行消除;对于剩余较弱干扰,采用功率优化进一步管理,以提高系统和速率。为了求解该问题,本文提出了低复杂度的三阶段求解策略。首先,为选出较强的干扰进行对齐,提出了可保证干扰对齐可行的干扰链路选取算法,此算法可根据干扰链路的信干比强度选出较强干扰,同时利用干扰对齐可行检测过程,保证最终所选出的干扰满足干扰对齐可行条件。然后,根据干扰链路选取结果,建立了部分连通的干扰网络。针对该部分连通干扰网络,进一步设计了基于干扰泄露最小的迭代部分干扰对齐方法。最后,为协调剩余未对齐的干扰,给出了基于凸近似的迭代功率优化算法。分析与仿真表明所提出的算法可提高D2D和蜂窝混合网络的可得自由度和吞吐量。3.研究了 D2D与蜂窝混合无线网络中基于拓扑的联合部分干扰对齐及功率优化算法。首先,为了构建合适的网络拓扑,研究了在保证每条链路获得最大自由度条件下,不同对齐集（alignment set）数目所对应的网络拓扑矩阵特征。然后,根据所总结的网络拓扑矩阵特征,提出了保证获得最大自由度的拓扑矩阵构成算法。该算法可针对不同对齐集数目,设计相应的拓扑矩阵,并保证在每条链路可获得最大自由度前提下,当前所对齐的干扰链路数目最多。在获得网络拓扑信息基础上,通过找出网络中所有的对齐集和冲突集（conflict set）,设计了可减少反馈比特的基于拓扑的部分干扰对齐方法,以较少反馈开销消除了对速率影响较大的干扰。最后,针对残余干扰,进一步设计了基于凸近似的迭代功率优化方法,以降低干扰,提高和速率。分析与仿真结果表明所提出的算法可以在吞吐量性能下降较少的情况下有效降低系统中的反馈开销。