随着各种智能设备的高速发展,下一代无线通信网络中终端设备的类型与数量都将猛增,与此同时,这些智能设备的接入也带来了更加多样化的业务类型。这些现状都在不断地加重着蜂窝网络的负担,特别是当面临自然灾害或者突发型的区域业务猛增时,这些区域原本就处于瘫痪或者超负荷的地面无线通信基础设施将面临更大的危机。考虑到无人机空中基站群相比其它应急通信方式的诸多优势,本文将使用无人机空中基站来解决这些区域的信号覆盖问题,并且为这些区域内的用户终端提供业务接入服务。然而,高效部署无人机空中基站群仍旧面临着诸多挑战,而本文探究了无人机群辅助蜂窝网络的无线资源管理问题,重点研究了无人机平台在引入毫米波传输技术以及无线回传技术之后的资源管理方法以及匹配业务流的异构网络资源协同调度方法。各章按照“架构设计—技术方案”的总分层次展开,各研究内容按照“背景与需求—理论与方法—实验与验证”的顺序逐一介绍,文章的创新工作与贡献主要包括了以下四个方面。1.支持毫米波频段的无人机群资源管理架构针对无人机平台与毫米波传输技术相结合所带来的难题,本文分别从干扰环境、能效优化问题、无人机平台与用户间的双边移动性这三个方向展开了详细分析。针对这些难题,本文介绍了一种层级化的无人机无线资源管理架构。此外,本文给出了一种基于动态3D干扰图方法来解决无人机网络强动态的干扰问题,同时,还提出了五种典型的机群无线资源管理场景。通过对这五种场景的仿真评估,验证了毫米波在无人机平台上使用的可行性。相关研究为解决无人机平台在救灾援护、物联网以及蜂窝增强等场景中的无线资源管理问题提供了借鉴。2.无人机群辅助的异构无线网络的回传链路优化方法针对无人机群异构小蜂窝在部署时必须采用无线回传并且无人机的复杂运动特性会急剧影响回传链路性能的问题,本文提出了一种高效的毫米波波束对准方法。本文首先利用无人机飞行动力学理论分析了无人机在不同飞行模式下对相控阵天线法向偏移的角度影响,之后,建模分析了这个角度偏移对于波束失准概率所带来的影响。最后,本文设计了基于互熵理论的快速波束对准方法。软件仿真和实验床仿真结果表明,使用这种波束对准方法可以大幅度地降低由于无人机飞行姿态对毫米波回传链路性能的影响。3.无人机群辅助蜂窝网络接入与回传联合资源管理方法针对部署无人机基站群时在用户接入侧和基站间回传侧之间存在严重干扰的问题,本文给出了该场景下的接入与回传联合资源管理方法。首先,本文分别针对带内回传至地面、带外回传至地面和回传至系留无人机这三种模式的干扰环境进行分析,并且在LoS和NLoS的不同传播特性下分别给出了相应的问题建模。之后,本文分别针对这三种模式给出了用户接入侧和空中基站数据回传侧的联合资源管理问题的闭式解。仿真结果显示通过回传至系留无人机的方法可以带来更高的链路性能和系统吞吐量。4.基于匹配业务流的资源协同调度方法针对包含无人机基站在内的异构网络环境中多种制式共存的资源供给方和多样化业务需求的资源需求方之间的双方供需资源调度问题,本文提出了基于匹配业务流的资源协同调度方法。首先,本文将网络侧的问题建模为匹配博弈问题,之后,通过改进的延迟接受算法给出了网络资源与业务流的稳定匹配关系。进一步,本文利用获得的匹配关系将用户侧的问题建模为多目标优化问题,并且利用提出的迭代算法对用户侧的最优资源调度方案进行求解。软件仿真和实验床仿真结果表明,使用所提基于匹配流的资源协同调度策略能够有效地保证网络的稳定并且更能满足用户的需求。