近年来,设备直通(Device to Device,D2D)技术引起了学术界的广泛关注。D2D通信允许彼此靠近的两个蜂窝网络终端设备不通过基站转发而进行直接的信息交互,极大地提高了信息传输效率并降低了传输时延。D2D链路亦可以复用蜂窝网络频谱资源,并以衬底(Underlay)方式与蜂窝通信链路共存以提升网络容量。因此,D2D已经成为5G移动通信网络的一项关键技术。目前,D2D通信可以分为两种类型:直接D2D、中继辅助D2D。前者是两个近距离设备在基站授权下直接通信,后者则允许终端在距离超出直接D2D通信范围后借助中继保持设备间直连通信。中继辅助的D2D通信扩展了设备直通范围,降低了直接D2D和蜂窝通信间的切换概率,进一步提升了网络容量和频谱利用率。然而,当终端移动时,D2D中继区域将随之发生变化,如何找到最优的D2D中继区域成为难题。本论文针对这一难题展开研究,具体研究内容和成果如下:1)研究并推导出设备的直接D2D通信区域。受限于终端设备的接收灵敏度,设备间只有满足某种条件时才适合建立直接D2D通信。鉴于此,本文通过比较设备接收到的来自基站的信号强度与来自其他设备的信号强度,推导出适合建立直接D2D通信区域的闭合表达式,标记该区域为D-D2D通信边界圆。2)研究并建立了直接D2D通信与其他通信模式间切换概率的闭合表达式。考虑直接D2D对的设备是运动的,运动之后设备间可能不再满足直接D2D通信条件,需要进行模式切换。本文在给出模式切换概率定义的基础上,针对直接D2D通信切换至蜂窝通信、直接D2D通信切换至中继D2D通信两种情况,分别推导出相应的模式切换概率,并通过仿真进行了验证。3)研究并定位出能够最小化D2D模式切换概率的最优中继区域。考虑直接D2D对中的一个设备运动,从几何的角度研究了可能为其提供中继的设备位置区域,证明其为一个圆形区域;以最小化D2D通信至蜂窝通信的模式切换概率为准则,推导出最佳中继圆的半径和位置,并通过仿真研究了设备移动距离对模式切换概率的影响。本文研究表明,中继可以有效降低直接D2D与蜂窝通信间的模式切换概率,而对于中继位置的预估则可以为中继辅助的D2D通信的实施提供技术支持。