随着无线设备的普及,移动用户对在线应用程序的需求日益增加,导致了移动数据流量的飞速增长,给移动网络运营商带来了网络拥塞和巨大的流量负载,造成资金成本的损失和运营维护的艰难。为解决以上问题,面向D2D辅助数据卸载的终端缓存技术作为一种新兴技术在近年来受到了广泛的研究关注,其基本思想是将视频内容提前缓存到一部分协助用户设备中,而后通过D2D通信的方式将内容分享给邻近的请求用户,以此来对蜂窝流量进行卸载。然而,由于内容库中的内容总量过于庞大,而协助用户设备的缓存空间又相对有限,对缓存方法的优化是十分必要的。因此,本文分别对专用模式和复用模式下的缓存优化方法进行研究。(1)首先,对D2D通信技术的优势、应用场景和资源分配方法进行简要的介绍,并对专用模式下的缓存优化方法进行研究。在该场景下,D2D用户使用专用的频谱资源进行通信,与蜂窝用户之间不造成干扰。而后基于请求用户的模式选择和对内容的偏好概率,为协助用户制定缓存优化方法,以最大化D2D辅助数据卸载的概率。该优化问题被形式化为一个线性规划问题,通过对偶单纯形法进行求解,可以获得最优解。(2)然后,对复用模式下的缓存优化方法进行研究。在该场景下,D2D用户通过复用蜂窝上行链路的频谱资源进行通信,通过模式选择方案和功率控制方案可以将对基站的干扰控制在一定范围内。而后基于协助用户选择D2D模式进行通信的概率以及请求用户对内容的偏好概率,以最大化整个系统的缓存命中概率为目标,对所有协助用户的缓存方法进行优化。该优化问题被形式化为一个划分拟阵约束下的单调次模函数最大化问题,并提出一个改进的贪心算法对其进行求解,获得了一个与最优解有着良好近似保证的近似最优解,并对该近似保证进行证明。(3)最后,将专用模式下的缓存优化方法与基于内容流行度的缓存优化方法和随机缓存优化方法进行对比,实验结果证明了文中所提方法提高了D2D辅助数据卸载的概率。而后通过实验分析模式选择和用户偏好模型中各参数的作用。再将复用模式下的缓存优化方法与现有的基于用户偏好的缓存优化方法和基于内容流行度的缓存优化方法进行对比,实验结果证明了文中所提方法在提高缓存命中概率的同时,还降低了能耗。