自移动通信进入移动互联网时代以来,各种移动平台应用带来的流量持续增长,这对移动通信系统基站的承载能力和吞吐量提出了更高的要求。作为一种减轻基站负荷、提高网络整体吞吐的有效方式,设备直通通信(Device-to-Device,D2D)被引入 LTE-Advanced 标准中,成为4G对于近场通信的一种解决方案。然而,将D2D引入到蜂窝系统的同时也会产生多种新干扰,异构网络干扰共存是D2D通信研究中最关键的问题。在此背景下,本文深入研究了D2D与蜂窝系统干扰共存中的多项关键技术,包括与干扰感知密切相关的物理下行控制信道(Physical Downlink Control channel,PDCCH)盲解码和LTE下行信道估计、以及实现了干扰控制功能的D2D资源分配算法,并且对上述每项研究内容都提出了经仿真验证的优化算法。本文的主要工作和创新点如下:第一,在基于最大累积度量优势的PDCCH盲解码算法中,针对低聚合等级的PDCCH解码正确率较低且容易干扰算法对于聚合等级的判断这一技术难点,本文提出了基于信号质量自适应的PDCCH盲解码技术,消除了低聚合等级对其他聚合等级PDCCH解码的干扰,同时也保证了在一定信噪比范围内低聚合等级PDCCH盲解码的正确率。第二,本文针对干扰感知中的另一项关键技术——LTE下行信道估计,创新地提出了一种基于滑动窗动态去噪以及虚子载波频率响应(Virtual Carrier Frequency Responses,VCFR)添加的 DFT 信道估计算法,仿真结果显示,本文提出的算法在多种低速信道中的性能都优于已有的同类型算法。第三,结合实际的LTE系统环境,本文建模了一种新的D2D资源分配场景,在此场景下,根据多对D2D用户是否可以复用同一段资源将资源分配问题分为两类:单独复用问题和联合复用问题。本文给出了解决单独复用问题的最优算法,接着给出了次优但具有更低时间复杂度的贪心算法。针对联合复用问题,本文提出了一种基于前述单独复用问题的迭代算法。