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随着移动通信和智能终端的发展，移动数据量急剧增加，移动业务的种类也日益多样化，运营商面临着严重频谱资源不足的挑战。为了应对各种通信场景和业务的需求，第五代(Fifth-Generation，5G)移动通信系统提出支持高达数十Gbps的峰值速率和1百万台/平方公里的海量连接密度的性能指标。传统以基站侧为中心的蜂窝网络将面临严重的频谱效率低和基站超负荷等问题，5G网络架构中将终端直连通信(Device-to-Device Communication，D2D)引入蜂窝网络，使其作为对基站侧通信的补充机制，通过复用小区蜂窝用户(Cellular UE，CU)频谱资源进行终端设备间的直接数据通信，可以减轻基站侧负载，满足海量用户终端的连接需求、增强小区覆盖和提升整体用户速率。目前，蜂窝与D2D混合组网已经成为5G通信系统的主流网络架构之一。 本文主要研究蜂窝与D2D混合组网架构中的资源分配问题。主要研究内容分为以下两个部分: 首先，本文针对基于D2D多播的文件分发场景中面临的D2D多播容量受限于簇内信道质量最差用户和D2D多播复用小区蜂窝用户信道产生的同频干扰的问题，提出了一种新的分簇策略与资源分配的联合优化算法，在保证蜂窝和D2D用户最小信干噪比(Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)前提下，最大化系统总容量。由于该优化问题的最优解难以获得，本文通过将该问题分解成功率控制子问题和用户分簇与信道分配子问题求得其次优解。其中，分簇策略采用改进k-medoids的基于用户信道质量的多播分簇算法，在保证D2D用户公平性的前提下提升了瓶颈用户吞吐量，然后通过联合分簇策略和信道分配，减小信道复用产生的同频干扰。仿真表明，所提算法相比传统分簇策略能够显著提升多播簇容量，并提升系统总吞吐量。 其次，针对在实际通信场景中瞬时信道状态信息(Channel State Information，CSI)难以获取的问题以及D2D终端的移动性和用户间的社交互动对D2D链路可靠性的影响，本文通过统计CSI和用户社交统计信息分别对无线链路状态和D2D链路可靠性进行刻画，在蜂窝与D2D混合组网下提出一种基于统计信息的资源分配策略。该资源分配方案实现了在保证CU最小各态历经容量和D2D用户最小成功传输概率的服务质量（Quality of Service，QoS）的前提下，最大化CU各态历经容量。为了刻画D2D通信链路的可靠性，本文将社交网络中用户的平均交互持续时间作为社交统计量，并根据用户的平均交互持续时间为D2D用户定义一个成功传输概率，一个可靠的D2D链路应该满足成功传输概率大于规定的最小成功传输概率门限。由于所提问题中的干扰只存在于每个CU-D2D对之间，本文先针对每个CU-D2D对求得其最优功率分配，然后通过匹配算法求出最优频谱复用方式。仿真表明，所提算法在保证蜂窝用户容量的同时，利用用户社交统计信息提高了D2D链路的可靠性。