随着无线通信技术的飞速发展,使得人们对于通过无线网络获取数据和多媒体服务的需求急剧增长。如果采取传统的网络优化和管理方法,已经远不能满足无线流量的增长需求。目前MIMO、智能天线、载波聚合等新兴通信技术不断涌现,并得到广泛发展及应用。其中蜂窝异构网络具有增强网络覆盖、提高传输速率和频谱效率、组网灵活、成本低等优点,因此成为未来通信的必然选择。但蜂窝异构网络面临着许多挑战,一方面用户需求仍然难以满足,另一方面面临更严峻的回传问题。小基站与宏基站之间的回传链路部署价格昂贵,而且容量受到限制,当用户需求增加会导致严重的回传阻塞。针对这些挑战,一个有前景的解决方案是缓存。小基站和用户设备下载并缓存数据从而直接服务用户,可以稳健用户的QoS,缓解回传负担,提升系统容量。论文围绕蜂窝异构网络中缓存策略进行研究,包括以下两个方面:蜂窝异构网络中小基站在网络空闲时刻下载并缓存流行性文件,当用户需要某流行性文件时,缓存该流行性文件的小基站被分为一簇采用多点协作(CoMP)方式共同为用户传输数据。目标是通过合理的波束赋形设计和缓存控制来最大化系统的效用。为了解决这个问题,利用优化变量在时间尺度上的差异性将优化问题分为两个子问题,最后通过提出一个联合波束赋形和缓存控制的优化算法解决优化问题。蜂窝异构网络中将流行性文件缓存到移动用户设备的储存空间,用户可以通过本地缓存或者利用D2D链路从其它移动用户获取需求的文件,能够减少传输时延并提高用户体验。论文利用网络中移动用户的移动性来设计和分析用户的缓存策略,将任意两个移动用户的移动特性用泊松过程进行描述。然后建立用户满意度的度量,通过移动性感知的用户缓存策略最大化用户的平均满意度。最后利用乘子罚函数法求解带约束的优化问题,通过仿真分析用户的文件需求概率与文件缓存概率之间的关系。