随着通信技术的不断发展,无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)辅助无线通信以其通用性和稳定的可操作性在学术界和工业界得到了广泛的关注。与基础设施固定的传统无线通信相比,基于UAV辅助的无线通信具有相当大的优势,比如利用视距(Line of Sight,Lo S)通信链路来提高无线通信系统的容量,利用可控的UAV机动性来提供可靠的通信。因此,UAV辅助通信技术在未来的无线通信系统中至关重要,并且得到了广泛的应用。当UAV与地面用户进行数据传输时,会出现系统功率消耗过高、用户关联以及能量效率较低等问题。针对上述问题,本文开展了基于UAV辅助通信的无线传输理论与技术研究,具体研究内容如下:首先,详细介绍了典型的空对地信道模型,并比较了莱斯衰落信道、Lo S信道和概率Lo S信道这三种常见信道的优点以及不足之处。接着介绍了自由空间路径损耗,并进一步介绍了定向天线与全向天线的具体区别。针对UAV与地面用户之间数据传输时存在干扰和关联问题,最后详细介绍了频分多址技术和地面用户分簇方法。其次,针对UAV辅助无线通信的下行链路功耗问题,提出了一种基于UAV辅助无线通信的飞行高度和数量优化方法。UAV作为可移动空中基站,为地面用户提供服务,并且为UAV配备了固定波束宽度的定向天线。在给定的地理区域内,以地面用户的速率要求作为约束条件,基于“总功耗最小化”原则,推导出最佳的UAV飞行高度和UAV数量的闭式表达式。仿真结果表明:UAV的最佳飞行高度取决于UAV配备定向天线的波束宽度、UAV的机载电路功率以及地面用户的速率约束。最后,针对随机分布的地面用户以及城乡中地面用户密度不同的场景,提出一种基于UAV辅助无线通信的分簇与波束宽度优化方法。在每个簇内用户数目受限的基础上,将地面用户按其地理位置分为若干个簇,UAV跟簇内的地面用户进行数据传输,基于“系统能量效率最大化”原则,推导出定向天线的最佳波束宽度。仿真结果表明:在UAV作为可移动空中基站为地面用户服务的场景下,合理地对地面用户进行分簇以及控制簇内用户数目,能够有效地提高空对地无线通信系统的能量效率。