随着预计的6G网络能力旨在到2030年实现1 Tbps的峰值数据速率，并将每平方公里内的连接扩展至数百万台设备，空中连接的融入成为6G网络中的一个关键趋势和使能技术。这种非地面网络的整合带来了新的航空飞行器，以补充现有地面网络。在这些飞行器中，无人机因其可负担性及在多样化场景与应用中的多功能性，已获得学术界和工业界的极大关注。

鉴于精确表征无人机对地信道的迫切需要，本文聚焦于研究无人机对地信道的物理层特性。这些新颖的衰落信道模型考虑了多径效应与阴影效应。本文研究了无人机对地信道的多种容量。具体而言，评估了各种功率自适应技术下的有效容量和遍历容量。这些容量度量是基本指标，可用于评估传输可达到的速率。此外，本文分析了这些新型信道模型的物理层安全度量，从而洞察无人机对地通信系统的安全稳健性。

再者，本文通过推导存在相位噪声情况下的差错概率来检验系统可靠性。在接收机性能评估中引入相位噪声使得分析更贴近实际，并增强了设计改进系统的潜力。此外，通过考虑多天线接收机，特别是选择合并与最大比合并，扩展了其评估范围。这些技术旨在减轻信道衰落效应并增强分集，以改善系统性能。分析涵盖的关键指标包括中断概率、平均信道容量、中断容量、平均误比特率与平均误符号率。通过评估不同接收机配置下的这些指标，本研究全面考察了选择合并和最大比合并在减轻信道衰落效应方面的效能，从而提升系统可靠性并在各种信道条件下实现更优性能。

此外，本文对在无人机对地衰落信道上运行的干扰受限无线通信系统的特性与性能指标进行了深入研究。同时，引入了级联阴影无人机对地衰落信道，并进行了严格的统计分析以揭示其复杂的动态特性。更进一步，它提出了一个分析框架，用于评估在这些具有挑战性的环境中运行的基于能量检测的频谱感知接收机。通过数学推导和仿真，本工作为提高无人机对地场景中无线通信系统的可靠性与性能提供了有价值的见解和方法。本文推导出的表达式随后通过与蒙特卡洛仿真获得的结果进行比较得到了验证。

第2章：本章介绍一些预备的背景知识。特别对无人机对地信道模型进行了详细回顾。

第3章：在本章中，我们为在这些新型信道模型上进行相位恢复不完善的无人机对地通信提供了数学框架。

第4章：本章深入分析了各种功率自适应方案下无人机对地信道的容量。研究扩展到评估信道的有效容量，并深入探讨了无人机对地通信的物理层安全性评估。

第5章：本章重点研究利用接收机分集来减轻多径衰落。给出了阴影无人机对地信道上最大比合并和选择合并接收机的性能分析。

第6章：在本章中，推导了新颖的数学表达式来描述在无人机对地信道上运行的干扰受限系统的信号干扰比的概率密度函数、累积分布函数和矩生成函数。

第7章：在本章中，对级联阴影无人机对地衰落信道进行了数学表征，以便分析在此类信道上运行的无线通信系统的可靠性。

第8章：本章分析了在无人机对地信道上运行的基于能量检测的频谱感知的性能。

第9章：最后，本章给出了结论和未来的研究方向。

附录A：本附录介绍了梅耶G函数的数学回顾，可被视为对不熟悉梅耶G函数的读者的一个教程。

部分方程的数学推导可在附录B和C中找到。

附录D提供了与本文相关的完整出版物列表。