在无线通信中,为了对抗无线信道衰落,尤其是远距离或者小区边缘用户信息传输中的信道衰落问题,扩大小区覆盖范围,中继辅助协作通信是非常有效的技术。近些年来,无人机（Unmanned Aerial Vehicle,UAV）在无线通信领域的研究引起了工业界和学术界的关注,将无人机和无线中继技术结合起来,能够进一步提升无线通信的性能。无人机具有机动性,配置灵活和高成本效益（cost-effeciency）等特点,能够在意外的或是临时性的应急任务中提供或者替换通信基础设施。相比于传统的静态中继,无人机辅助中继有着可移动性和视距传播（Line of Sight,Lo S）等优势,能够在更加恶劣的环境中提供有效的服务。正是有着这些得天独厚的优点,无人机辅助的移动中继（UAV-aided relaying）被视作是一种新兴的中继技术,有望能够进一步扩大通信范围,提升通信质量。尽管有着众多优点,但是无人机辅助中继技术仍然面临诸多技术难点和挑战。与单向中继网络中信息只能从源点到终点单向性相比较,双向中继（Two-Way Relaying）网络源节点和终节点可以实现信息的交换,能够覆盖单向中继网络所不能适用的应用场景,大大提高了通信效率和频带利用率。因此,针对无人机辅助的双向中继无线通信网络的优化传输策略展开研究有着重要的实际意义。本论文设计了一种基于物理层网络编码协议的无人机中继,聚焦信息传输速率和能效这两大无人机辅助的通信网络性能指标,提出了一种我们称之为时隙配对（time-slots pairing）的中继传输策略。结果显示,我们所提出的时隙配对方案是一种适合移动双向中继网络,能有效增强整个多用户无人机辅助双向中继网络性能的传输策略。本文的创新点和主要研究内容归纳为以下两点:一、无人机辅助的双向中继网络性能优化传输策略研究针对一个多用户中继通信网络,研究了网络总速率最大化问题。多个用户对有相互通信需求但是没有通信链路造成无法直接通信,需要借助无人机作为移动中继来为这些地面用户对提供双向中继服务。将保证每对用户的服务质量和无人机推进能耗限制等现实因素考虑在内,并结合时隙配对中继策略,对基于物理层网络编码协议的多用户对移动中继网络优化问题进行数学建模。利用块坐标下降方法和凸优化技术,设计提出了一种多变量块轮换优化的迭代算法,联合优化了时隙配对和用户调度,功率分配,以及无人机轨迹设计达到系统总吞吐量最大化的目的。仿真结果显示,我们所提出的时隙配对中继策略,能够在保证服务质量的前提下显著的提升网络总速率,并且和传统的中继策略相比,能够有效的抵抗由提升服务质量造成整体网络性性能的下降。二、无人机辅助的双向中继网络能效优化传输策略研究针对服务网络边缘用户的双向中继网络,研究了网络能效最大化问题。小区覆盖范围外的边缘用户不能直接和基站连接,而必须借助于无人机作为中继的情况下才能实现和基站的双向通信。无人机运行能量供应受到电池容量的限制,因此在无人机为用户中继信息的过程中让有限的能量发挥最大效果成为一个值得研究的问题。首先考虑一个固定翼无人机在3维空间上飞行,推导得到其通信容量以及推进能量消耗表达式。然后基于时隙配对中继策略,建立双向中继能效模型。最后通过运用分支定界法,凸优化理论和Dinckelbach算法,获得最优的资源分配以及轨迹规划,达到能效最大的目的。实验结果验证了时隙配对中继策略在能效优化上的可靠性和有效性。