受地理因素限制,海洋和一些地域难以架设基站;自然灾害发生后,灾区通信需求急剧增长,地面基站损毁严重,这些情况都会导致通信系统瘫痪。无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)凭借着其灵活、便捷、容量高和覆盖范围广的特有优势,成为补充地面通信一个较好的选择。无人机作为中继参与通信任务,能够迅速灵活部署,为基站缺失区域提供通信服务。而无人机的部署方案直接影响着无人机通信网络的性能,决定着无人机是否能够完成通信任务。因此本文以无人机作中继为背景,根据无人机的静态特性和动态特性,对无人机的部署问题展开了相关研究。本文的主要研究工作包括以下两点:针对UAV的静态特性,提出了UAV静态三维部署方案。考虑地面用户具有不同的服务质量(Quality of Service,QoS)需求,对无人机在三维(Three-Dimension,3D)空间里进行部署,在满足用户不同QoS需求的前提下,实现用户的全覆盖。为了降低应用成本提高效益,本文构建了以最小化无人机个数为目标的优化问题,并提出了一种启发式算法对其进行求解。首先根据UAV的空地(Air To Ground,ATG)信道特性,推导出在不同路损(Path Loss,PL)条件下UAV覆盖范围和盘旋高度之间的关系;然后在此基础上将无人机由用户凸包(Convex Hull,CH)向用户内部成螺旋状依次部署,得到每个UAV的最优位置;最后将本文所提算法与现有全覆盖部署算法进行比较。仿真结果表明本文所提算法可以有效减少所需要的UAV个数,具有较高的性能增益。针对UAV的动态特性,提出了UAV轨迹规划策略。当用户一直以不同速度向不同方向运动时,为了保证用户移动过程中通信不会中断,可以利用UAV的动态性对用户进行实时追踪。为了保证用户的公平性,本文构建了以最大化用户最小平均速率为目标的轨迹规划问题,这是一个具有两个优化变量的混合整数非线性规划(Mixed Integer Non-Linear Programming,MINLP)问题。首先对整数限制进行松弛;然后通过块坐标下降法(Block Coordinate Descent Method,BCDM)进行求解,在对各个变量单独优化时,将子问题近似为凸优化问题,并利用CVX工具箱求解;最后采用交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)的思想设计出轨迹规划迭代算法。仿真结果验证了所提算法的有效性,表明合理的轨迹规划可以增加系统容量,提高用户的通信速率。经过研究分析,本文提出的无人机部署策略能够充分利用无人机的特性,在不同的实际场景中满足不同的应用需求,提升网络性能。