为了满足未来移动数据流量不断增长的需求,学术界和工业界对无线通信技术展开了广泛的研究。其中,通过密集地部署基站,密集无线网络已经成为了未来提高无线网络容量的有效手段。但是,随着基站的大量部署,带宽有限的回程链路已经成为了限制网络容量提升的瓶颈。为此,学术界开始从移动用户的业务特征出发来进一步提升网络容量。流行的文件(例如视频文件)常常会被重复请求。这种文件重复传输的特性造成了网络拥塞,也增加了文件的传输延迟。基于以上因素,学术界考虑将流行文件缓存在基站中来拉近文件与用户之间的距离。这样,用户获取文件的延迟大大降低并且回程容量问题也被极大缓解了。基于边缘缓存的密集无线网络已成为未来5G的一个重要网络演进架构。在基于边缘缓存的密集无线网络中,现有研究主要关注如何提高缓存命中率。随着缓存文件命中率的提升,用户就更容易从就近的基站中直接获取文件,这样文件的传输延迟就会大大降低。另一方面,能效问题一直是密集无线网络中一个重要的问题。引入缓存会对密集无线网络的能效产生很大影响。在基于边缘缓存的密集无线网络中,文件传输延迟问题与能效问题需要权衡考虑。实际上,信道状态和缓存状态都会影响到用户的接入情况。也就是说,在考虑到边缘缓存的情形下,文件传输延迟最优并不等于能效最优。另一方面,在密集无线网络中将大量缓存引入到基站中也会引起缓存能耗,这种能耗是不能忽略的。为了达到最佳的文件传输延迟和能效,我们需要联合考虑文件缓存、用户接入以及功率控制等策略。考虑到密集无线网络中复杂的小区干扰,延迟与能效优化问题将会变得非常具有挑战性。此外,由于在密集无线网络中部署大量有线回程会带来很高的成本,无线回程技术因此受到了广泛的关注。毫米波因其高带宽被认为是一种最有效的无线回程技术。在接入网络和回程网络共享毫米波频谱的密集异构网络中,引入缓存会对谱效产生一定的影响。具体来说,如果将缓存部署到基站中,回程流量就会大大减少,相应的回程频谱就可以转移到接入链路中,从而提高了吞吐量。在上述情况下,如何在接入与回程之间确定最佳的频谱分配是一个值得分析的问题。针对以上问题,本文研究基于边缘缓存的密集无线网络资源优化技术,以获得最佳的系统性能。本文的主要工作与贡献如下:1)针对密集无线网络中基站缓存文件的场景,考虑到该场景下文件传输延迟与发射能耗之间的权衡关系,提出了一个基于局部缓存策略的用户接入和功率控制的联合方案。分析和仿真结果表明该方案可以得到接近最优的延迟与能耗。本文首先分析了文件传输延迟和基站发射能耗,并建立了一个多目标优化问题,其中的优化策略包含文件缓存、用户接入以及基站间的协作功率控制。实际情况下,每个基站缓存的文件与所覆盖区域的中心区域用户的偏好密切相关。因此,利用此特性,我们首先提出了一个基于局部流行度的本地文件缓存策略。基于局部流行度的本地文件缓存策略可以让每个基站获得更高的文件缓存命中率。在此基础上,根据Benders分解方法,我们将延迟与能耗问题分解为两个子问题。我们设计了一个高效的迭代算法。该算法通过不断缩小目标的上下界可以得到接近最优的用户接入和功率控制结果。2)考虑到缓存策略对延迟和功耗的影响,建立了全局缓存下的系统文件传输总延迟和系统总功耗联合优化模型,提出了一种基于全局缓存策略的用户接入和功率控制算法。仿真显示该算法可以实现接近最优的系统总延迟和系统总功耗性能。考虑到缓存功耗的影响,本文首先将文件传输总延迟与系统总功耗优化问题建模为一个混合整数规划问题。根据广义Benders分解方法,我们把原问题分解为与传输功率分配问题有关的首问题以及与文件传输路径问题有关的主问题。其中,传输功率分配问题与功率控制相关,文件传输路径选择问题与文件缓存以及用户接入相关。然后,我们提出一个基于广义Benders分解的迭代算法。最后我们可以获得接近最优的文件缓存、用户接入以及功率控制结果。3)针对密集无线异构网络接入与回程共享毫米波频谱的场景,考虑到缓存对密集异构网络谱效的影响,分析了接入与回程之间的最佳频谱分配,以提高整个系统的吞吐量和频谱效率。仿真验证了理论分析的正确性。在接入与回程共享毫米波频谱的密集无线异构网络中,如果将缓存部署到小基站中,经过回程链路的文件传输流量就会大大减少。此时,相应的回程频谱带宽就可以转移到接入链路中,从而提高了吞吐量。为此,在考虑缓存的情形下,我们需要分析如何在接入与回程之间确定最佳的频谱分配来优化系统吞吐量,从而提高谱效。本文首先利用随机几何建立理论分析框架。基于这个框架,我们得到毫米波中视距和非视距传播的信道模型。根据平均潜在吞吐量和区域谱效的定义,我们推导出相应的表达式。然后,我们分析了缓存分配和频谱带宽分割对谱效的影响。进一步,我们发现流行度参数和缓存功耗系数对区域谱效影响较大。针对复杂的区域谱效表达式问题,我们进一步求得噪声受限和干扰受限下的简单近似表达式。仿真结果显示了缓存可以提高网络的平均潜在吞吐量和区域谱效。此外,仿真结果证明了较高的流行度参数和较低的缓存功耗系数可以实现更高的区域谱效。