近年来,随着无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）产业的高速发展,UAV在航拍成像,救援救灾,货物递送以及监视监测等领域发挥着日益重要的作用。除此之外,凭借高可控的移动性,按需部署的灵活性以及高概率的视距信道等优势,UAV通信网络成为未来无线通信网络的研究热点之一。众多研究表明,相比于传统的地面通信网络,UAV通信网络能够显著提高网络的各种性能指标。然而,UAV通信网络高概率的LoS信道同样使其面临的窃听与干扰等隐患更为严重。考虑到利用UAV高可控的移动性可以方便而有效地改变主信道与窃听信道的信道增益,因此利用主信道与窃听信道的差异性等特性保障通信网络安全的物理层安全技术受到了研究人员的广泛关注。论文的主要研究内容与贡献如下:（1）针对UAV通信网络基本的吞吐量-接入延迟权衡问题,研究了 UAV非正交多址接入（Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA）通信网络,并根据NOMA的准则构建了和速率最大化问题。然而,该问题是一个难以求解的混合整数非凸优化问题且涉及无穷多个优化变量。为了有效地求解该问题,首先证明了最优的UAV飞行轨迹是一个固定的点,并据此将原始优化问题进行了简化。然后,提出了一种基于块坐标下降法和凸差规划的交替迭代算法优化UAV的部署位置与地面用户的发射功率。最后,根据地面用户发射功率的解析解提出了一种低复杂度的启发式算法。仿真结果表明,相比于单独的发射功率优化方案以及频分多址接入方案,所提出的交替迭代方案与启发式方案具有相似的性能且能够显著提高网络的和速率。（2）针对超可靠低延迟通信场景的需求,研究了有限块长度背景下UAV安全通信网络,并利用信息论中有限块长度窃听信道安全容量的下界构建了平均有效安全速率最大化问题。然而,该优化问题的目标函数极其复杂并且优化变量之间存在高度耦合,如此使得其难以直接求解。为此,首先利用块坐标下降法将该问题分解为UAV飞行轨迹与发射功率优化两个子问题。然后,借助一阶泰勒近似将这两个子问题分别转化为凸优化问题。最后,提出了一种交替迭代算法联合优化UAV的飞行轨迹与发射功率。仿真结果表明,与不考虑块长度的方案以及单独的发射功率优化方案相比,所提出的联合优化方案可以明显地提高网络的平均有效安全速率。