本发明提供一种可以获得最优的D2D模式选择方案，并优化小区和容量的多模多对D2D通信方法及系统，属于无线通信技术领域。本发明的多模多对D2D通信方法，包括：在一个蜂窝小区中，基站实时地检测每个用户终端的信道容量，以和容量作为目标函数，根据小区内信道的状况，基站控制D2D通信对占用专用信道或复用蜂窝用户的上行链路，并控制D2D通信对选择直连模式、中继模式或者本地路由模式中的一种进行通信。本发明根据剩余信道情况和三种D2D通信的模式，为小区内D2D通信对提供最优的模式选择方案，使D2D通信对以最佳的方式复用蜂窝网络用户的上行链路，从而可以使系统的和容量最大。