随着移动通信技术的发展，提高频谱利用率和降低终端功率为目的的新型通信技术成为了研究热点，其中最为代表的就是蜂窝移动终端直通技术（D2D,Device-to-Device）。D2D通信技术是一种近距离的通信方式，由于受蜂窝用户之间距离的限制，D2D系统不能广泛地应用于蜂窝系统中，多天线和中继辅助的D2D通信系统可以有效的解决该问题。文章的具体工作包括：（1）论文重点研究了D2D通信技术引入中继和MIMO技术的性能增强问题。论文建立了基于MIMO中继技术的D2D通信场景；在该场景下，通过数学基础推导出D2D系统直接链路、D2D中继链路下的容量公式。仿真结果验证了理论分析的正确性，同时表明应用MIMO和中继技术可以有效的提高D2D系统的容量。（2）论文详细推导了理想信道和非理想信道下基于MIMO中继技术的D2D通信系统的中断概率公式，分别为直接链路、中继DF模式、中继DF模式和直接链路最大比合并、中继AF模式、中继AF模式和直接链路最大比合并五种情况下的中断概率公式。仿真结果验证了理想信道和非理想信道下中断概率公式的正确性，同时表明采用MIMO和中继技术可以有效的降低D2D通信系统的中断概率。通过系统容量和中断概率性能的分析，可以得出在一对蜂窝用户由于距离的限制无法进行D2D通信时，应用MIMO和中继技术可以使该对蜂窝用户选用D2D模式来通信。（3）为了解决多对D2D用户选择合适自己中继的问题，本文给出了一种基于中继位置的自适应分等级方法。研究表明系统的总容量随着中继位置的变化呈规律分布。本文根据两种中继通信模式，得出各自的中继分等级方法。仿真结果表明以有效的距离判定和分级区域的选择，可以降低参与中继选择过程的节点数目，最终减少了D2D用户选择中继的时间。