无人机通信是未来通信5G无线技术的重要组成部分。与固定式通信设备相比,无人机具有部署灵活、视距连接链路强、自适应高度等突出特点,使其在无线系统中具有多种关键的潜在应用。无人机的应用场景主要为意外或紧急情况下,如救灾和服务恢复场景,在这种情况下,由于高昂的业务费用以及复杂而多变的环境,部署陆地基础设施在经济上不可行并且非常具有挑战性。运用无人机进行辅助通信,或者作为空中基站,可以较好的提升网络性能,灵活提高网络覆盖。目前,无人机有很大的应用市场以及发展潜力,同时也对无人机的通信链路质量提出了新的要求,无人机通信还有很大的待开发的空间,无论是在学术界还是工业界,都引起了人们的广泛关注。在即将到来的5G时代,无人机通信具有广阔的应用前景。本文考虑了利用无人机辅助蜂窝网卸载的边缘用户进行通信,使得无人机在一些合理的约束条件下达到最优的能量效率的问题;另外,对飞行自组网(FANET)中,拓扑结构的建立,调整和延迟分析问题进行了研究。具体的工作如下:1.研究了一种利用无人机作为空中移动基站,沿小区边缘循环飞行,为宏基站卸载的边缘用户服务的蜂窝系统。与飞蜂窝接入点相比,无人机作为空中基站平台具有高机动性、易于部署等独特优势,能为边缘地面终端提供更好的通信质量。在此理论模型的基础上,通过联合优化无人机与宏基站(GBS)的频谱分配、无人机飞行速度和用户划分,提出了合理的优化算法,使无人机的能量效率最大化。仿真结果表明:本文提出的方案通过采用最优的无人机飞行策略和频谱分配策略获得了更优的能量效率。2.研究了由多个无人机和一个GBS组成的飞行自组织网中拓扑的管理以及其性能分析问题。在飞行自组织网中,相比于单个无人机,多无人机可以完成复杂的任务。当一个无人机断开与用户的通信链接时,FANET也更加稳定和强大。但是,由于无人机的灵活移动性,拓扑结构会迅速发生变化。在本文中,考虑飞行自组网的拓扑结构的建立,采用最短路径优先算法(SPFA)进行调整,介绍了两种更新路由路径的方案,然后,基于时间延迟进行可靠性分析。从仿真结果可以看出,与随机的无人机中继选择方案相比,本文提出的拓扑管理方案实现了更好的性能。