近年来，移动通信技术快速发展，高速率、低能耗、低时延、个性化等业务需求为其带来新的挑战，并促进了学术界对新兴通信技术的研究。Device-to-Device(D2D)通信技术即是一项在未来移动通信系统中极具发展前景的技术，其被欧洲METIS2020(Mobile and wireless communications Enablers for the Twenty-twentyInformation Society)项目组列为第五代移动通信技术的纵向研究课题之一。D2D通信技术可在距离较近的终端之间直接建立通信链路，使用授权频谱进行通信，从而有效降低基站负载，提高频谱的利用效率。同时，D2D通信作为近距离通信，发送功率低，传输速率高，有利于能量的有效使用，可延长终端续航时间，为用户带来便利。本文即主要针对D2D通信的能量优化技术进行了研究。　　本文先对研究背景与意义进行了介绍，首先，在D2D通信中，有关其能量优化技术的研究较为有限，因而本文的研究有利于D2D通信技术的发展与应用;其次，本文介绍了随机几何理论，该理论能够为多小区异构网络的干扰分析带来便捷，并可给出中断与速率的闭合形式表达式，是贯穿本文的重要理论工具。　　针对D2D通信复用蜂窝上行链路信道资源的多小区通信场景，本文提出一种基于隔离区域的干扰协调方案，即通过限制D2D通信可发生的位置，减少其对蜂窝上行链路的干扰，在保证蜂窝链路通信质量的前提下发挥D2D通信的优势，并提高系统能量效率。文中通过泊松点过程的相关理论对系统中所存在的同信道干扰进行分析，并给出中断概率与能量效率的闭合表达式。仿真结果表明，该方案的使用可有效降低蜂窝链路的中断概率，同时隔离区域无需过大，不会抑制太多D2D通信的发生。而且，通过合理配置隔离区域大小、同一信道上D2D通信对数目等系统参数，可达到最优的能量效率。　　另外，本文研究了D2D协作通信系统中的能量收集策略，提出三种能量收集方案。在该系统中，蜂窝用户处于基站覆盖的盲点，处于可选中继区域中的空闲D2D用户可以作为中继，将基站的下行信号转发给蜂窝用户。为补偿中继节点转发信息所耗费的能量，本文提出，中继节点可将来自基站的信号一部分用于信息传输，一部分用于能量收集;或由蜂窝用户成功接收信息后，划分单独时间为中继节点充电;或在第一跳中由基站和蜂窝用户一起向中继节点发送信息，中继节点用功率分割的方式划分其用途。本文在仿真结果中比较了中继区域位置与能量收集参数不同时三种能量收集方案的性能，根据本文的结果，可根据实际需要的中断概率与可用参数设置选择合适的能量收集方案。