无人机通信作为下一代通信(5G)的重要组成部分,也是一项优势与挑战并存的通信技术。由于它的固有属性,如灵活移动、更好的信道条件以及自适应的位置部署,使得它在民用和军事领域得到越来越广泛的应用。相比于传统中继,使用无人机作为空中中继具有较大的优势。在军事领域,无人机作为中继,能够扩大军事信息反馈的半径,实时掌握敌方的情报,从而在作战中处于有利地位。在民用领域,无人机作为空中中继的用途不可忽视。自然灾害下,如森林火灾、地震等,这些地方的通信设施通常都被严重破坏,导致距离较近的设备都无法实现良好通信。因此提供紧急通信成为最迫切的要求。使用无人机作为空中中继能够较好地解决这个问题。当我们使用无人机作为空中基站时,能够较好地提升网络覆盖、容量和链路可靠性。在传统蜂窝网内,使用无人机作为空中基站能够更好地为热点区域提供通信服务,同时增加系统容量。但现有的文献对无人机快速部署问题研究较少。本文考虑无人机中继网络模型和灾后无人机快速部署场景。在无人机中继网络中,建立以平均吞吐量为目标函数的非凸优化问题;在灾后无人机快速部署场景中,以部署完成时间为目标函数建立优化问题。具体工作如下:1.研究无人机中继网络模型。由于高楼的阻挡导致地面源节点无法直接将信号发送给目的节点,因此使用无人机作为空中中继来协助信息的传输。分析无人机采用圆形和直线轨迹时的链路平均吞吐量最大化的问题。在优化问题的建立过程中,考虑无人机飞行速度的限制、网络内可分配功率的限制以及对链路性能的要求如中断概率等。由于原问题是非凸优化问题,所以将原问题分解为两个独立的子问题并用相应的方法进行求解。2.针对无人机中继网络模型中提出的非凸优化问题,主要使用无线通信领域中的功率分配方法和凸优化技术。合理的功率分配能够较好地利用功率资源,同时提升系统性能。凸优化技术能够使目标函数在一定的约束条件下,通过优化参数达到最优的目的。实验结果表明采用自适应功率分配方法能够得到最小的中断概率,系统的性能达到最优。3.研究了灾后无人机快速部署的问题。以无人机完成覆盖任务的时间为目标函数建立非凸优化问题,并提出了一个新颖的算法求解该优化问题。与随机部署无人机相比,采用本文提出的算法部署无人机时间更短。