近年来,由于无人机具有成本低、移动灵活、容易操作等优点,在军事以及民用领域得到了广泛的应用。同时,对无人机通信技术的研究也成为当前无线通信领域的热门方向。无人机通信与传统的地面蜂窝网络相比有着不可替代的优势,能够完成更加复杂的网络任务,应对各种应急通信场景。然而,当前频谱资源紧缺的现状无法满足快速增长的数据流量需求,并且静态频谱分配机制导致频谱资源未得到有效的利用。因此,如何在有限的频谱资源下提升无人机网络的通信性能,提高频谱利用率显得尤为重要。在此背景下,本文主要研究了面向无人机动态频谱共享系统的多天线传输技术。本文的主要内容及创新点如下:首先,本文考虑了无人机通信网络与地面蜂窝网络的动态频谱共享系统,其中无人机通信节点配置多根发射天线,并采用频谱感知技术检测地面通信网络的频谱空洞,从而进行信息传输。在此场景下,提出了发射天线选择和发射波束赋形两种方案,推导了莱斯与瑞利混合信道环境下无人机通信的中断概率闭合表达式,并比较了两种方案的中断性能优劣。仿真结果表明,随着无人机发送端天线数目与信噪比的增加,发射天线选择方案与发射波束赋形方案的中断概率都会随之减少,并且发射波束赋形方案能够获得更优的中断概率性能。其次,本文考虑了反馈受限下的多天线无人机频谱共享通信网络,其中接收端将信道状态信息进行量化后通过有限反馈信道传输给无人机发送端进行预编码处理,然而信道量化过程不可避免会产生量化误差。在此场景下,提出了一种基于信道量化误差的多天线预编码方案,将信息传输速率与反馈开销速率的差值定义为有效传输容量,并通过最大化有效传输容量来优化信道量化比特。仿真结果表明,所提多天线预编码方案的有效传输容量优于传统最大比预编码方案,同时存在最优的量化比特数来最大化所提方案的有效传输容量。最后,本文考虑了存在窃听攻击的多天线无人机频谱共享通信网络,其中无人机发送端通过增加发射功率可以提高传输的可靠性,但是窃听信道容量也随之增加,并牺牲了物理层安全性能。在此场景下,本文采用发射天线选择与发射波束赋形两种方案来提高多天线无人机频谱共享通信网络的安全可靠折衷性能,推导了莱斯与瑞利混合信道环境下两种方案的中断概率以及窃听概率,并对比了两种方案的安全可靠折衷性能。仿真结果表明,随着无人机发送端信噪比与天线数目的增加,发射天线选择方案和发射波束赋形方案的安全可靠折衷性能都会随之提高,并且发射波束赋形方案获得更优的安全可靠折衷性能。