近些年来,随着智能终端数量的急剧增长,各种新的应用程序不断出现,导致移动数据流量,尤其是移动视频业务量大幅提升。同时,移动通信对于数据传输速率的要求也越来越高。未来的蜂窝网络中,高质量的语音业务已不能满足用户的需求,系统必须能够提供大量的数据传输服务。因而,有必要显著提升系统容量和实现高数据速率覆盖。传统的蜂窝网络架构已不能满足这样的要求,研究人员引入了许多先进技术进行网络性能的改善,直连通信(Device-to-Device, D2D)就是其中之一。然而,D2D通信可能在实际中因为远距离、传播介质、蜂窝干扰等因素而受到严重限制。因此,提出多跳D2D通信的概念来扩展D2D系统的通信能力。多跳通信中恰当的路由算法会对系统性能产生重要影响,特别是能量有效性能。信道复用和功率分配对提高多跳D2D通信系统的能量有效性起到关键作用,但已有的路由算法较少同时考虑这两个因素。此外,D2D系统中干扰管理的相关机制已经很多,且各有所长,有必要对它们进行系统的总结和仿真分析,得出合理的性能对比。因此,本论文主要工作如下：1.通过联合优化信道复用和功率分配,提出了一种新型的蜂窝与D2D混合网络中能量有效的多跳D2D路由算法。首先,将能量有效的多跳路由问题建模为一个组合优化问题；其次,为了获得一个运算量可行的解,并且得到满意的能量有效性能,提出了一个启发式多跳D2D路由算法；最后,仿真结果分析表明,本文所提出的路由算法与其他已有的相关算法相比,在不同的场景下均具有较好的能量有效性。2.在D2D通信中引入部分频率复用(Fractional Frequency Reuse,FFR)进行干扰管理,可以有效的提升系统吞吐量和中断概率。本文系统的总结了在蜂窝与D2D混合网络中FFR技术的典型应用,对FFR动态频谱分配方案和FFR最优阈值方案做了较详细的分析比较,并将上述两种方案在不同场景中进行了仿真和讨论。