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随着近几年万物互联业务的高速发展,数据流量的指数式增长,导致无线频谱资源紧缺的现象日益严重,因此,学者们提出在5G通信中引入设备到设备直通(Device-to-Device,D2D)通信技术来缓解这种现象。在传统蜂窝网络中引入D2D通信技术不仅能够提高频谱利用效率和系统容量,还能降低信息传输时延以及小区基站负载压力,但是,利用该方案实现D2D通信用户与蜂窝用户的频谱资源共享的同时,通信用户彼此之间还引入了同频干扰,干扰严重时将会影响两者通信质量甚至不能通信。为了有效降低D2D通信技术在系统中引入的同频干扰,提升蜂窝网络的系统性能,需要对系统进行合理且有效的通信资源分配,对此,本课题将针对通信网络中蜂窝用户的上行链路频谱资源分配、D2D用户发送功率控制以及D2D用户模式选择方案展开研究,探求合理高效的资源分配算法,从而在降低蜂窝网络中同频干扰的同时,提高系统频谱利用率。本文主要研究单小区混合蜂窝网络中用户通信资源分配问题,主要研究内容分为以下三部分:(1)第三章蜂窝网络中D2D通信的模式选择和信道分配算法。该算法通过获取蜂窝网络中的用户地理位置信息实现干扰最小的信道分配,再借助贪心算法进行模式选择,达到最小化复用模式下用户之间的同频干扰。仿真结果表明,本章提出的模式选择和信道分配方案能够在最大化蜂窝网络系统吞吐量的同时,最小化同频干扰。(2)第四章蜂窝网络中基于和声搜索的D2D通信功率控制算法。在第三章的基础上,再引入全局自适应和声搜索算法,新算法动态的调整复用模式下D2D发送端的发送功率,减少同频干扰,缓解小区基站负载压力。仿真结果表明,本章提出的联合模式选择、信道分配和功率控制算法在保证系统通信用户的通信质量的同时还有效的提高了系统的总吞吐量。(3)第五章蜂窝网络中基于改进正比例公平的D2D通信资源调度算法。本章中系统通信用户按正比例公平原则进行调度优先级划分,优先级从高到低依次调度,保证信道状态较差的D2D通信用户优先获得被调度的机会,从而实现在最大化系统总吞吐量的同时保证系统通信用户的调度公平性。仿真结果表明,本章提出的改进正比例公平D2D通信资源调度算法能够实现在最大化系统吞吐量和用户调度公平性之间的折中。