近些年来,无人驾驶飞行器凭借其移动性高、造价低、灵活部署等特点在民用领域逐渐普及化应用。相较于传统地面通信,无人机辅助通信所具备的良好视距链路通信可以有效提高用户的服务质量,被视为未来无线通信研究中的前沿研究热点。本文针对无人机辅助通信的特点,着重围绕不同通信场景下的通信资源分配与无人机空间规划来进行系统性能优化的研究。主要研究内容如下:首先,针对无人机辅助中继通信系统,无人机作为移动中继通过无线携能技术分时进行能量采集与信息传输。以放大转发协议下的端到端的协作吞吐量为研究目标,本文提出了基于对偶问题求解与连续凸逼近方法的交替优化算法来联合优化无人机决策、传输功率分配与无人机轨迹设计。其次,针对无人机辅助无线供能网络,无人机作为移动接入点在下行链路传输能量给地面用户,进而地面用户用收集到的能量通过非正交多址接入技术在上行链路向无人机进行信息传输。以系统吞吐量的公平性为研究目标,本文提出了基于连续凸逼近方法与逻辑函数近似方法的交替优化算法来联合优化上下行时间分配、用户传输功率分配与无人机轨迹设计。最后,针对无人机作为空中基站为地面用户提供服务的下行通信网络,考虑到实际通信中固定的调制方式需满足服务质量要求以传输固定的信息速率。为确保通信服务质量,本文以系统实际吞吐量为研究目标,提出了基于惩罚函数法与连续凸逼近方法的优化算法来联合优化传输功率分配与无人机轨迹设计。