移动业务与数据的爆发式增长,给未来无线通信技术的研究提出了更高的要求和挑战。如何充分利用现有的网络资源,设计具有更高频谱效率,能量效率以及成本效率的无线通信技术是无线传输理论研究的关键问题。同时如何深入挖掘,整合网络中其他可用资源,置换有限的通信资源,以突破传统技术的设计瓶颈,缓解移动通信网络传输压力同样是无线通信技术发展研究的重要问题和核心目标之一。随着存储技术的发展,其在降低网络能量消耗,移动数据流量和提高频谱效率上的优势使得缓存技术成为未来移动通信的一种关键技术,并被广泛引入到无线网络中帮助实现高效传输方案的设计。在此基础上,编码缓存技术通过存储与网络编码技术的融合,进一步提升了存储资源的利用效率,实现了更高效的存储-通信资源置换。本文重点讨论如何采用编码缓存技术以实现存储,通信资源相互置换,从而解决移动通信网络拥塞的问题,以及针对不同的网络场景和网络要求如何对文件缓存和传输机制进行优化设计。本文旨在充分利用编码缓存技术所带来的本地缓存和编码多播增益,实现通信网络低时延,高能效等传输要求。首先,本文系统介绍了当前编码缓存技术的实现方案及关键技术,综合概括了方案实现所要求的系统条件。对此重点考虑了由文件分片所带来的索引开销,包括文件缓存开销和文件发送开销。提出了索引开销的整体分析框架,并针对可适用于有限文件分片数的去中心化编码缓存方案,详细分析了其对应的索引开销。揭示了文件分片数,方案实现性能与索引开销之间的折衷关系,同时探究了文件分片数的优化选择策略。其次,针对编码缓存方案所对应系统实现条件中的文件长度异构性,分析了系统异构特征对实现编码多播增益的影响。提出了一种基于文件分割和分组的去中心化编码缓存方案,该方案可有效避免由文件长度异构性所造成的编码多播片段长度的差异。其通过对文件缓存比例的优化设计,降低了文件长度异构特性对方案性能所造成的损失,同时在特定场景下可获得与优化的中心化编码缓存方案相当的性能。接下来,针对具有非对称传输链路的无线多播网络,讨论了其中编码缓存方案设计的约束条件,并基于叠加编码和串行干扰消除技术,设计了一种并行的传输机制。其通过对网络中不同用户传输链路的逻辑划分,以及不同链路上传输负载,功率及速率的优化分配,可同时实现编码多播增益和高效传输要求,降低系统传输时延,以及保证不同用户间公平性传输要求。最后,联合考虑文件缓存与文件发送阶段的能量消耗,分析了编码缓存在无线通信网络中的能量消耗问题。针对D2D网络,提出了一种基于文件分割参数的编码缓存方案。其通过对文件缓存策略,D2D传输以及BS传输机制的联合优化设计,可最小化系统平均能耗,实现无线网络的高能效传输要求,同时揭示系统能耗与最优的编码缓存策略之间的关系。总之,本文主要针对编码缓存技术,探究不同网络场景对实现编码多播增益的影响,通过有针对性地对编码缓存方案进行优化设计,实现存储资源与通信资源的有效置换。