近年来,无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)技术在不断进步,无线携能网络(Wireless Powered Communication Networks,WPCN)研究体系也在不断完善。现有的WPCN技术能够解决远端用户能量匮乏问题,避免频繁更换电池等操作,也可以降低人工成本,并且在某些无法进行人工操作的场景尤为重要。无人机辅助通信技术能够良好的解决通信链路不佳问题,并且由于无人机具有良好的机动性,可以使其适应各种复杂场景部署工作。在通信资源匮乏以及各种应急救灾领域中,需要快速搭建通信基础,其中稳定的工作能源及有效的信息传输是开展工作的前提保障。因此,如何利用无人机快速搭建基于WPCN的辅助通信系统已经成为了热点研究议题。本文主要研究问题是基于WPCN的无人机辅助中继通信系统,并且针对不同的应用场景,提出了两种无人机设计,一种是双无人机设计,另一种是单无人机设计。在资源充足的情况下,可以选择双无人机设计进行工作。由于无人机中继通信的信道链路受到无人机与目的节点之间的距离限制,因此无人机在工作中必须要尽可能的接近目的节点,以此保障用户的服务质量。双无人机设计的优点在于可以充分发挥无人机的移动特性,其中一个无人机作为能量传输,另一个无人机作为中继通信,二者相互协作,可以最大化无人机的移动优势,并且为目标用户提供更优质的服务质量(Quality of Service,QoS)。单无人机设计只使用一个无人机,可以在工作中快速进行部署,且成本低,对于无人机通信频谱资源要求也低。在本论文设计场景中,无人机用于在通信信道严重受到阻塞的情况下,帮助转发多个源节点的信息(源节点是低功率的,没有电能供应)到目的节点。为了支持信息传输,利用无人机为源节点提供无线能量传输(Wireless Energy Transfer,WET)和信息转发(Wireless Infortmation Transfer,WIT)服务,系统优化目标是将无人机吞吐量最大化。在无线携能通信网络中应用无人机作为辅助中继的通信系统设计中,本论文分为双无人机设计与单无人机设计两个模型。基于上述内容,本文的主要研究内容及创新点归纳如下:(1)双无人机无线携能辅助中继通信传输优化策略:在成本与资源充足的情况下,考虑将引入两个无人机。在各个源节点用户位置明确且不考虑无人机功耗问题的情况下,将无人机作为中继通信传输平台,转发各个源节点所发送的信息至目的节点。其中一个无人机作为WET UAV,服务地面源节点,为其传输能量,以确保其能够正常工作;另一个无人机作为WIT UAV,协助地面源节点将所需要发送的信息转发至目的节点。通过连续凸近似算法(Successive Convex Approximation SCA),并提出了一种迭代算法,以无人机吞吐量最大化为目标,利用交替优化,解决最佳功率分配、用户调度以及无人机最优飞行轨迹问题,在保障源节点最低通信需求的同时降低网络成本。引入两个无人机的优点是可以最大化无人机的移动优势,以此确保用户的服务质量。(2)单无人机无线携能辅助中继通信优化传输策略:同样将无人机吞吐量最大化问题作为优化目标。一方面,由于无人机的信息接收和传输的相关性,系统受到信息因果关系的约束;另一方面,由于能量收集和能量消耗的相关性,源节点受到所谓的公平因果约束;此外,还考虑了所有地面节点的接入延迟问题,该系统提出了延迟容忍和延迟敏感两种场景。然而,得到的问题是非凸的,难以获得其最佳解决方案。为了解决这个问题,应用了连续凸近似方法,可以实现次优解。最后仿真结果验证了算法是可靠的。并提出了基准方案,通过与基准方案相比较,所提算法的优化性能更为有效。利用集成式无人机可以降低中继成本,提高无人机的利用率。