随着信息通信技术和物联网技术的不断成熟,通信网络正朝着万物智联的空地一体化网络不断迈进。面向空地一体化智联网络海量节点的通信需求,无人机辅助无线通信网络可以提供强大的支撑。无人机辅助无线接入网络主要面临网络无线资源受限,无人机部署/轨迹优化,无人机空地通信干扰,无线接入与回程链路失配,空地多维性能折中等问题与挑战,这些是目前亟需解决的关键任务。本文分别针对无人机空中基站与联网无人机用户两大主要通信场景,从无人机机动控制与协同部署,无线回程链路设计,自适应空地干扰消除,多小区协作无线资源分配等研究方向,提出高效的组网与资源配置方案,以期进一步提高系统的整体通信性能。本文主要的研究内容总结如下:（1）面向无人机空中基站的无线接入场景,在满足无人机飞行约束和多用户节点通信性能平衡的基础上,研究无人机飞行轨迹与无线资源配置的联合优化方法,探索无人机辅助多址接入信道的容量域表征,以及无人机最优飞行轨迹的结构特性。在基于串行干扰消除的非正交多址接入场景下,通过设计无人机飞行轨迹与地面用户信息解码顺序,最大化地面用户的通信速率,进而对系统的容量域进行表征。利用拉格朗日对偶方法求解问题的最优解,并证明无人机最优轨迹解遵循连续悬停飞行的结构特点。其次,在频分多址与时分多址的正交多址接入场景下,通过设计无人机飞行轨迹与时频资源调度等无线资源配置,最大化地面用户的通信速率,进而对系统的速率域进行表征。基于上述分析求解框架得到问题的最优解,类似地证明对应的无人机最优轨迹解遵循连续悬停飞行结构特点,但最优悬停位置有所不同。通过对比验证非正交多址接入所实现的无人机辅助多址接入容量域优于正交多址接入制式下的速率域。（2）面向多无人机空中基站多跳回程网络的协同部署,研究基于多无人机的无线接入与无线回程链路的整体系统设计。考虑无人机节点通信流量平衡约束,节点发射功率以及系统可用频带等资源约束,以及多用户通信性能平衡问题,建立多无人机协同部署与无线资源配置的联合优化问题模型,旨在提高地面用户的通信速率。在给定无人机部署位置的情况下,对各个通信链路的频带带宽以及各个节点的发射功率配置进行联合优化。在给定无线资源配置的情况下,对多无人机的部署位置进行协同更新优化,在权衡无线接入以及无线回程链路的整体影响下,得到无人机辅助无线接入网络的高效组网方案。（3）针对联网无人机用户无线接入系统,面向无人机空地通信链路的严重干扰问题,研究基于多小区基站的自适应空地干扰消除技术与无线资源配置。考虑小区基站、地面用户与无人机用户三者间的高效联动协作,小区基站自适应地选择信息解码模式,通过联合优化无人机飞行轨迹,地面用户发射功率,无人机通信速率,小区基站信息解码模式等无线资源配置,在保障地面用户通信速率的基础上,提高无人机用户的上行通信速率。在给定无人机飞行轨迹情况下,通过分析推导得到全局最优的无线资源配置方案。在给定无线资源配置情况下,基于连续凸近似技术提出高效的迭代更新算法,通过算法收敛得到无人机轨迹的局部最优解。所提算法方案充分考虑了小区基站的自适应空地干扰消除与无人机轨迹设计的设计自由度,极大提高了系统的通信性能。（4）针对未来多功能网络中的联网无人机用户无线接入系统场景,研究在无人机通信与多功能网络的性能之间的折中设计。具体考虑联网无人机用户与通信感知一体化系统相结合的工作场景,其中小区基站作为通信感知收发器与无人机通信,同时对感知目标的位置进行估计。考虑克拉美罗下界阈值来衡量小区基站对感知目标的估计精度,考虑无人机用户的信干噪比需求来衡量无人机用户的通信性能。通过联合优化多个小区基站协作发射功率控制以及无人机用户的飞行轨迹设计来平衡系统在感知和通信性能上的需求,进而降低小区基站的能量消耗。所提算法实现了小区基站与无人机之间的高效联动,以最低的能量消耗保障多功能网络运作。本文综合考虑无人机空中基站以及联网无人机用户两个无人机辅助无线接入网络的工作场景,分别针对不同的场景下的具体需求,提出无人机部署/飞行轨迹与无线资源配置的联合优化框架,提供高效的组网与运作方案。本文为无人机辅助无线接入网络的相关研究提供基本的理论基础,建立无人机通信网络性能优化的分析框架,对无人机通信系统的研究与设计具有重要的指导与参考价值。