凭借灵活的飞行特性以及良好的信道特征,无人机(Unmanned Aerial Vehicles,UAV)可作为空中基站提供通信服务。并且,将无人机引入蜂窝网络,形成无人机辅助蜂窝网络架构,可有效扩展系统容量,缓解基站负载,有望在通信恢复、热点覆盖等场景发挥重要作用。在无人机辅助蜂窝网络中,面对大量重复数据传输带来的流量拥塞,主动缓存技术将某些流行的内容提前放在无人机等离用户更近的边缘节点上,可有效缓解网络负载压力,改善用户内容获取性能。因此,结合边缘缓存的无人机辅助蜂窝网络成为热点研究方向之一。本论文选题于国家自然科学基金项目《无人机辅助蜂窝网络中多级协同缓存方法研究》。为了保证内容的有效存储,提升缓存的性能,缓存放置算法至关重要。论文研究了无人机辅助蜂窝网络中的缓存放置算法,分别研究了无人机缓存放置与无线资源分配联合优化算法,以及无人机与用户设备协同缓存放置联合优化算法。主要工作如下:1)论文综述了目前无人机辅助蜂窝网络中的缓存放置研究。首先围绕缓存技术的发展历程、策略机制以及性能指标三个方面,对缓存技术进行了概述。然后,论文分析了无人机辅助蜂窝网络,包括无人机辅助蜂窝通信的应用场景,以及针对无人机辅助蜂窝网络主要研究的问题。在上述对缓存技术以及网络场景分析的基础上,总结了目前无人机辅助蜂窝网络中缓存放置算法的分类以及研究进展,并梳理了现有研究中存在的问题。2)针对无人机辅助蜂窝网络中无人机能量受限和无线回程带宽受限的问题,论文提出了一种无人机缓存放置与无线资源分配联合优化算法。论文建立了以全网用户内容获取时延最小化为目标的最优化问题,联合优化用户接入、缓存放置以及回程链路带宽分配,并分为三个阶段以迭代的形式获得低复杂度的次优解。首先,通过基于交换匹配理论的多对一二维匹配算法得到用户接入情况;接着,利用基于延迟匹配理论的多对多二维匹配算法得到缓存放置情况;最后,通过基于拉格朗日乘数法推导出的解得到回程链路带宽分配情况。三个阶段不断迭代,得到最佳的用户接入、缓存放置以及回程链路带宽分配情况。仿真结果表明,所提出的无人机缓存放置与无线资源分配联合优化算法可有效降低用户内容获取时延,并且缓解无人机回程链路流量拥塞,减少无人机能量消耗。3)针对无人机辅助蜂窝网络中无人机缓存空间受限的问题,论文提出了一种无人机与用户设备协同缓存放置联合优化算法。所提出的算法以全网用户平均内容获取时延最小化为目标,同时优化无人机与用户设备的缓存放置。第一步,每个无人机基于交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)各自进行内容缓存的更新;在此基础上,第二步,基于全局贪婪算法更新所有用户缓存的内容。仿真结果表明,所提出的无人机与用户设备协同缓存放置算法可以有效降低用户内容获取时延,提升系统性能。