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随着移动无线设备以及丰富的多媒体内容的迅猛增长,无线链路容量以及无线接入网和回传网络的带宽实际上无法应付移动业务需求的爆炸式增长。而异构蜂窝网络因其灵活的部署、低廉的成本等优势可以很好地应对网络中负载过重的问题。异构蜂窝网络中的内容缓存,被认为是第五代移动通信系统中一种很有前途的技术,它可以使内容更接近用户,减少传输延迟,节省稀缺的带宽资源。本文主要针对异构Macro-femto蜂窝网络,研究基站上的内容缓存问题。首先,针对异构Macro-femto蜂窝网络中家庭基站(Femto-base station,FBS)的密集部署必然导致重叠覆盖的问题,用户可从多个FBSs上满足对内容的请求,但这也导致基站上的内容缓存与用户关联之间相互影响。基于此,本文对内容缓存与用户关联之间的关系进行分析,并提出以最小化用户平均下载时延为目标的内容缓存与用户关联联合优化算法(Joint Optimization algorithm of Content Caching and user Association,JOCCA)。通过各基站上内容访问频次的历史数据预测该基站上内容的相对流行度,从而决定基站上的内容缓存,并设计了一对多匹配的即时关联策略(JOCCA with Instant Association,JOCCA-IA)和基于Kuhn-Munkres算法的多对多匹配的延时关联策略(JOCCA with Waiting Association,JOCCA-WA),分别在两种关联方式下得到用户与基站之间的最优匹配。仿真结果表明,JOCCA能够达到较高的缓存命中率,并且根据用户到达的疏密程度选择合适的关联方式能够有效降低用户下载内容的平均时延。其次,针对目前对异构蜂窝网络中各基站独立缓存可能导致缓存冗余大、内容多样性低、能耗开销大等问题,提出基于能耗优化的基站协作内容缓存及传输算法(Energy Consumption based Optimal Cooperative Content Cache and Delivery algorithm,ECOC~3D),在预测各基站上内容相对流行度的基础上,采取分区的缓存策略以提升缓存内容的整体利用效率,同时FBSs之间以协作传输的方式实现资源互补,为用户选择能耗最小的方式关联基站并获取内容。仿真表明,ECOC~3D可以进一步减轻回传链路的负载,有效降低系统能耗,并且保证较高的内容缓存命中率。