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为了满足未来移动通信中用户日益增长的数据速率和服务质量要求,3GPP将终端直通技术(Device-to-Device,D2D)作为一个关键无线技术引入第四代移动通信系统。由于终端之间不借助于基站的中继而直接短距离通信,D2D通信具有传输速率高、时延和功耗较低的优点,且D2D通信可灵活地复用蜂窝通信的无线资源。当D2D通信与蜂窝通信复用相同频谱资源时,为了协调引入D2D通信后对蜂窝通信造成的干扰,在保证用户服务质量和系统吞吐量的同时,进一步考虑系统(用户)公平性,即用户平等获得无线资源调度的机会。本文将公平性作为一个重要性能指标,对D2D通信蜂窝网络进行建模并研究D2D通信的蜂窝系统中的资源分配算法与调度算法。本文,首先分析了引入D2D通信后对系统吞吐量和系统公平性的影响,得到D2D通信与蜂窝通信在正交与非正交资源共享模式下的系统公平指数表达式。然后基于比例公平准则,为通信的用户分配调度优先级,提出了一种改进的分步调度算法,该算法结合了最佳功率控制方案以及用户最大权匹配方案,在兼顾用户的公平性和系统吞吐量的同时进行资源调度。最后基于最大最小公平准则,以最大化通信链路最小速率为目标,提出了一种快速资源分配算法对蜂窝用户和D2D用户进行公平资源分配。仿真结果表明:(1)将D2D通信引入蜂窝系统可提升系统的吞吐量,但系统公平性也会随着接入D2D用户数目增加而降低;(2)本文提出的基于比例公平算法的分步调度算法可以兼顾系统吞吐量与用户的长期公平性;(3)本文提出的快速公平资源分配算法复杂度为多项式数量级,并且能最优化正交频谱的空间复用增益。