近些年来,无人机在军事、商业等领域获得了广泛应用。在现代战争中,无人机作为空中中继通信节点组成无人机中继网络,既可以对战场环境进行侦查,又可以作为通信中继使得各作战单位互通互联。但是,由于实际环境的复杂性与无人机自身的移动性、灵活性等因素影响,导致无人机中继网络信道的实测难度大,而且通常需要批量生产大量无人机用于部署中继网络,导致通信设备测试的成本高、周期长、效率低、机动性差。因此,如何在地面实验室环境下对无人机中继网络信道传播特性进行模拟,进而完成无人机中继系统的仿真测试与性能分析就显得尤为重要。论文主要研究工作如下:首先,简述了无线信道基础理论,对无人机通信信道的常用建模方法进行深入分析,并分别给出了无人机通信信道的确定性模型与统计性模型,同时对衰落信道下接收信号统计特性进行分析。在此基础上建立了无人机多跳中继系统级联信道模型,推导给出了无人机多跳中继系统的等效传播损耗预测方法以及级联衰落概率分布,并由此获得了该系统中断概率、平均误比特率与遍历信道容量的理论表达式。其次,分析比较了中央处理器(Central Processing Unit,CPU)与图形处理器(Graphics Processing Unit,GPU)的特点及应用领域,详细介绍了基于谐波叠加(Sum of Sinusoids,SoS)的信道衰落仿真算法,该算法的计算量随信道衰落精度的提高而急剧增大,因此本文以GPU并行技术与SoS思想为基础,提出了一种高效的高斯随机过程产生方法,在此基础上进一步提出一种多径阴影复合衰落实时模拟算法,仿真结果表明,与传统CPU方法相比,该算法产生的多径阴影复合衰落在保证更高精度的同时,可以极大地缩短了运算时间。最后,基于前述无人机多跳中继系统级联信道理论模型及多径阴影复合衰落实时模拟方法,设计并实现了一个基于GPU的无人机中继网络仿真软件,包括用户配置界面、中继信道实时模拟等功能,在此基础上针对该软件的各项功能进行了详细测试,并利用Matlab仿真软件对该软件生成的无人机中继网络信道数据进行分析,结果表明,无人机中继网络仿真软件可以对无人机中继网络信道状况进行实时模拟,能够满足本文的设计要求。