随着移动用户设备的不断增长,用户对数据流量的需求也呈爆炸性增长趋势,传统的蜂窝网络已无法满足用户的需求。在传统的蜂窝网络中引入终端直通(Device-to-Device,D2D)通信技术能有效的缓解目前网络中存在的网络容量不足、频谱资源紧张以及边缘用户通信质量差等问题。另外,由于网络中用户对内容的请求通常是异步而重复的,这样会造成网络资源利用率低,同时加剧基站的流量负载。在蜂窝与D2D网络中引入内容缓存机制,即将内容缓存在用户设备上,并通过D2D通信进行内容共享,能有效的解决网络中内容冗余,网络边缘用户通信质量差等问题。同时,用户通过D2D通信共享内容,可以将基站流量卸载到网络边缘,从而减轻基站的负载压力。但在内容缓存和内容分发过程中必然会消耗用户的能量,而用户本身的电池容量又是有限的,所以,如何设计合适的内容缓存策略和内容分发策略以减少用户的能耗,并保证内容传输成功以及用户获取内容的公平性至关重要。本文针对上述问题进行了研究,主要工作内容如下:第一,提出了一种基于传输能耗优化的内容缓存策略,旨在降低网络中用户获取内容的总传输能耗成本。首先,根据用户的物理位置将用户分为不同的簇,描述了簇内内容缓存的系统模型,包括内容流行度、概率缓存、能耗分析以及信道模型等相关内容。其次,建立了基于传输能耗最小化的优化问题,该问题联合考虑了簇内用户之间的拓扑关系和用户的剩余电量,并通过计算概率缓存策略来获取最小传输能耗。再次,针对所提的优化问题,利用凸优化理论对其进行求解。最后,通过仿真验证,所提算法能在保证缓存命中率的基础上,降低用户获取内容的能耗成本。第二,提出了一种考虑用户公平性的内容分发策略,旨在提高用户获取内容的公平性,以提升系统的流量卸载率。首先,描述了蜂窝与D2D网络中内容分发过程的系统模型,将内容分发中请求用户与缓存用户之间双向选择过程构建成二分图中的最佳匹配问题。其次,针对请求用户与缓存用户的匹配问题,建立二分图权值和最大化的优化问题,该问题中权值是内容传输成功的概率。再次,提出一种基于用户公平性的匹配算法求解所提出的问题。最后,通过仿真验证,所提算法能在兼顾用户公平性的同时降低传输能耗。