随着通信技术的不断发展,第五代移动通信的时代已经到来。在新的通信时代中,不仅对传统的无线移动通信网络提出的新的要求,例如频谱效率,能量效率等,也对未来的移动网络做出了新的有力补充,例如包括了无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV),高空平台,甚至卫星系统在内的新型网络。除此之外,未来的通信将更重视个性化的场景需求,例如本文研究的热点地区的网络需求(大型集会,演出或者赛事等)。这样的场景下,不单用户云集,并且其需求也多种多样。更为值得注意的是,随着社交网络等互联网工具的兴起,通信特点也从传统的下行需求为主逐步向上下行要求相当的方向过渡。基于以上研究背景,针对热点区域的通信需求,本文以无人机辅助的通信网络作为研究对象,其中以非正交多址技术(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)作为提高频谱效率的方案,研究了改善上下行速率匹配的策略。本文提出了一种无人机辅助的通信系统,用于特殊场景中对用户的业务保障需求。在该场景下,用户具有上行链路和下行链路速率要相当的要求,而不是传统的下行为主要需求的业务模式;不仅如此,用户还具有多元化的流量保障要求以满足多元化的业务,例如瞬时速率以及平均速率的要求。为了解决该场景下的用户通信需求,在本文中提出了一种双模接入多址满足所有用户的异构业务需求的策略,其中利用正交多址接入的方式去满足每个用户瞬时业务需求,同时利用NOMA提供的高额频谱效率增益来满足平均速率需求,实现在整个系统中所有用户的通信保障。在联合上下行优化中,考虑了无人机的二维轨迹,用户调度,NOMA解码顺序,资源分配等因素,来满足场景需求。为了更好的利用空间资源,本文进一步研究了无人机的垂直轨迹的优化,提出了一种基于NOMA的三维空间的无人机轨迹设计方法,以进一步提高无人机支持的无线网络的速率性能。在本文中利用了与角度相关的衰落信道模型去设计三维模型的无人机轨迹,使得设计更加具有实用性。除此之外,还对已有的内容进行了扩展,着手解决由于NOMA技术自身的局限所导致的系统给予用户不平衡的上下行瞬时速率的问题,并提出方法满足NOMA模式下用户速率保障的策略,使得在该模式下,用户同样可以满足瞬时速率和平均速率的保障需求,并且兼顾自身上行和下行需要速率平衡的特点。