无线视频业务已经成为了无线数据流量的主要驱动力之一。数据流量的快速增长给现今的无线通信系统带来了巨大的负担,特别是在通信高峰期。传统的通信技术并没有利用视频文件的重要特性——内容复用性,即少数的热点视频会在一段时间内被大量用户重复观看。随着计算能力、存储能力的提高,缓存架构应用于无线通信系统引起了越来越多研究者的关注,特别是D2D(Device-to-Device)无线缓存网络。这项技术被视为是应对无线视频业务爆炸性增长的有效技术之一,并为未来无线通信的发展提供一个新的方向。在D2D无线缓存网络中,流行的视频文件可以在非高峰通信期间提前地缓存到终端。在缓存的帮助下,用户可以从自身缓存或者通过D2D传输技术从周围用户的缓存中获取请求的视频文件,而不再是通过基站下载。这种方式不仅可以极大地降低系统的负载、空口拥塞、时延以及能耗,而且能够为用户带来更好的服务体验。本文主要针对于D2D无线缓存通信网络展开了以下的研究工作:第一,对现有的无线缓存网络技术进行了详细地调研,分类和总结。第二,针对缓存阶段,研究了D2D无线缓存网络的最优缓存策略。在缓存空间受限条件下,以最大化缓存命中概率为目标对最优缓存策略进行建模,并提出了两种低复杂度的次优算法,分别为截断式随机缓存策略和分段式随机缓存策略。仿真结果显示,这两种次优算法均可以实现接近于最优缓存策略的性能。第三,针对传输阶段,研究了D2D无线缓存网络的调度算法。在满足链路目标信干噪比的限制条件下,以最大化D2D链路激活数为优化目标进行建模,并将该问题划分了两个子问题,即潜在链路配对问题和配对链路激活问题。对于这两个子问题分别提出相应的解决算法。仿真结果显示,我们提出的调度算法可以实现比现有的调度算法更好的性能。第四,我们在缓存阶段考虑了D2D激活概率,研究了D2D无线缓存网络的能效问题。在缓存空间受限条件下,以最小化能量消耗为目标,对最优缓存策略进行了建模,并提出了一种两段式的随机缓存策略。仿真结果显示,引入缓存的D2D无线通信网络,可以大大地降低能量的消耗。同时,我们设计的缓存策略性能接近于最优性能。