作为下一代移动蜂窝网络的重要辅助,D2D (Device-to-Device)通信能卸载基站负担,提高频谱效率,提供更好的用户体验,因此受到了广泛关注。与通过基站中继的网络服务不同,D2D模式下的用户设备相互之间可以通过短距离直接通信链路直接连接。虽然D2D通信可以增强频谱效率,提升网络容量,但因为频谱复用,D2D通信复用蜂窝用户通信资源时,会对蜂窝用户产生干扰,同时接收到来自蜂窝用户的干扰。合理的资源分配方案能够降低干扰,提升频谱效率和网络容量,因此本文将主要研究D2D资源分配问题。本文的主要工作和成果如下:第一,在单小区D2D复用蜂窝通信的通信场景下,本文提出了一种低复杂度的基于KM (Kuhn-Munkre)算法的迭代资源分配和功率控制算法。该算法允许多个D2D对同时复用同一个蜂窝用户资源,同时一个D2D对可以复用多个蜂窝用户资源,在可接受的计算复杂度内提高网络容量,完成资源分配和功率控制。第二,本文研究了 D2D辅助的文件下载网络的资源分配方案,在文件下载网络场景下,提出低复杂度的分步资源分配算法。该算法可以为下载者匹配提供文件的文件提供者,并为下载者和文件提供者组成的D2D链路匹配提供复用频谱资源的蜂窝用户。该算法能有效缩减文件下载时间,提升用户体验,并在文件重用率较高时发挥较大优势。第三,本文研究了 D2D辅助的车联网的资源分配方案,针对车联网特点,提出使用D2D技术进行车联网通信,提出一种分布式的灵活的车联网资源分配和功率控制方案,此方案可以充分利用通信资源,合理进行功率控制,较大程度提高频谱效率和系统通信容量,减小复用资源的通信用户间相互干扰,同时避免基站承受过多的计算和决策行为,减轻基站负担。