随着无人机技术的不断发展与完善，无人机在移动通信中的应用也吸引了越来越多的关注。相比于以地面基站为网络骨干的第五代移动通信(5th generation, 5G)设施，无人机具有更大的灵活性。将无人机与相结合，不仅可以为缺乏网络覆盖的偏远地区或灾区提供稳定可靠的服务，还可以在紧急情况下有效解决通信热点造成的拥塞问题。然而无人机的引入也为5G通信带来了新的挑战。一方面，无人机与传统通信设备有很大差异，需要根据无人机的工作特点合理定位其在网络中的功能。另一方面，无人机与传统地面基础设施部署相比有较大的不同，因此需要针对无人机的特有属性优化网络布置。所以，本文针对空地通信系统中的协作无人机基站部署进行了研究。
　　首先，本文研究了适用于5G通信系统的无人机类型和在网络中的功能，提出了兼容5G网络的协作无人机空地通信系统框架。根据现有商用无人机的特点，结合5G独立组网的接入层形态，针对偏远地区或灾区的覆盖空洞和热点通信用户拥塞两大场景，设计了以无人机基站为网络骨干的分布式MIMO(distributed multiple-input multiple-output)空地通信系统。
　　在空地通信系统框架的基础上，本文针对无人机基站等设备计算能力有限的问题，提出了降低MIMO系统规模的用户分组方法。并结合热点通信和覆盖空洞两种重要场景下用户的差异化需求，设计了最大化系统吞吐率和连接率的用户分组策略。仿真结果表明：与现有集中式无人机部署架构相比，本文提出的分布式部署框架在同样的浮点运算量下能够多提供约两个数量级的系统容量；同时，相比于传统地面用户分组方法，本方案在系统吞吐率、系统连接率以及所需的无人机数量上均存在明显优势。
　　另外，本文在构建地面用户分组和对应的无人机簇的基础上，针对无人机基站滞空能力有限的问题，提出了通过最小化发射功率来维持通信网络长期稳定运行的无人机部署策略。考虑到无人机多维部署的计算复杂度，本文设计了一种无人机圆形部署方法，并利用粒子群多维度并行搜索方法获得圆形参数和最优的发射功率。仿真结果表明：相比于固定飞行高度方案和传统最小均方距离准则法，本文提出的方法在不同的服务区域半径和用户密度下均具有更低的发射功率需求，有效提升了系统性能。
　　最后，本文对研究工作和主要贡献进行了总结，并对后续工作开展进行了展望。