本文将重点围绕作为移动通信的重要技术之一,D2D（device-to-device）通信技术展开研究。在移动通信系统中加入D2D通信技术,不仅可以提高系统频谱效率,降低时延,还可以减轻核心网络的负载。而随着用户设备的大量增长以及终端设备电池容量的限制,如何有效地提高通信系统的能量效率,实现绿色通信,是未来移动通信发展的关键也是本文接下来讨论的重点内容。本文在含有D2D通信的蜂窝网络中引入功率控制,在第三章分别分析了开环、闭环以及联合功率控制,在matlab仿真平台上对这三种功率控制的通信性能中的吞吐量以及信噪比进行仿真分析得出引入功率控制可以有效提高通信系统的性能,其中联合功率控制能取得更高的通信性能,能更好地实现通信系统的能效优化效果,在这一仿真的基础上,又以开环功率控制为例,通过改变D2D通信用户之间的最大距离以及D2D通信用户的分布密度这两种变量,得出结论,在开环功率控制的D2D直接通信中,D2D通信用户之间的距离越小,D2D直接通信的用户体验度更好,而改变D2D通信用户在单小区蜂窝中的分布密度对D2D直接通信的用户体验度几乎没有影响;在上述引入功率控制的基础上,为更好的适应实际通信中出现的D2D通信之间距离过远或者因为环境等因素造成D2D通信的通信质量下降的问题,文章在第四章引入k-means算法,对D2D协作通信进行中继选择,本文设定在AWGN信道和Rayleigh信道这两种信道下分别对本文提到的k-means算法和随机中继选择算法进行通信性能的仿真分析比较,得出无论是k-means算法还是随机中继选择算法,在AWGN信道下的误码率比在Rayleigh信道下的误码率要低,同时无论在AWGN信道还是在Rayleigh信道下,本章所列出的k-means算法均比随机中继选择算法的误码率要更低。