因为无人机具有低成本、可快速部署、广覆盖等特征,可以作为空中基站,为地面用户提供通信服务。无人机作为空中基站,一方面可以提高传统蜂窝系统的服务质量,分流热点小区的业务。另一方面,可以在灾害地区满足快速通信恢复的需求。本文首先设计了无人机基站与地面网络的频谱共享方法,然后利用随机几何理论对无人机网络以及地面网络的容量、覆盖概率等通信性能进行分析。通过对地面网络和无人机网络构成的双层网络的定量分析,可以获得各种参量指标对网络性能的影响规律,从而指导后期的无人机部署。在第二部分,本文探讨了在给定用户分布和无人机服务能力的情况下的无人机部署方案。即决定无人机部署的数量和位置。区别于传统的地面基站部署,无人机基站部署还涉及到高度的控制。本文提出了低复杂度的无人机部署方案,并且对无人机高度进行了优化。在第三部分,本文研究应急场景下的无人机基站资源分配方法。当地面小区瘫痪无法提供通信服务时,可利用无人机作为移动中继服务瘫痪小区的用户。无人机借用相邻小区的资源,可以恢复瘫痪小区的部分通信功能。这里我们设计了一种时隙分配方案,在保证瘫痪小区最低通信速率需求的情况下,最大化系统的和速率。本文从理论上分析了无人机基站部署的覆盖、容量等问题,并且设计了无人机基站的覆盖和资源分配方案,对无人机基站的部署具有指导意义。