面向下一代移动通信中更高能效和频效的需求,去蜂窝大规模MIMO系统不仅具有强大的宏分集和对抗多用户干扰的能力,而且避免了由于用户移动带来的频繁切换小区服务以及蜂窝边界服务质量差的问题,成为未来移动通信系统研究的重要方向之一。为有效提升系统的频谱效率,既要解决相干时间长度受限导致的导频污染问题,又要合理优化用户发射功率降低信号干扰。近年来,无人机与地面站联合构建的空地通信系统具有部署灵活、覆盖广等优势,成为提升系统频谱效率的一大研究热点。本文从导频分配、最大最小功率优化、无人机辅助通信技术的角度,开展了系统频谱效率提升的研究,主要研究内容如下:在去蜂窝大规模MIMO系统的通用模型中,进行了上行链路信号传输的相关研究,通过对TDD和FDD双工模式的分析,指出运行在TDD模式下,系统中导频污染问题的来源以及功率优化中效应函数的分类。然后借助无人机辅助通信技术构建空地异构通信系统,分析了该异构系统的模型及通信过程。基于去蜂窝大规模MIMO系统的信道模型,并采用部分MMSE信号检测技术以及接入点（AP）选择技术,推导出系统上行链路的频谱效率表达式。围绕系统频谱效率的提升,首先设计导频分配算法,然后对导频功率、数据功率的最大最小优化问题进行建模。对于导频分配,首先根据用户的大尺度衰落矩阵信息和以用户为中心的思想,为每个用户选择部分AP进行服务,然后基于AP选择得到的AP重合度来设计导频分配方案。针对导频功率优化问题,使用最小化最大所有用户信道估计值的归一化均方误差优化方案,通过一阶泰勒不等式将方案中的非凸优化问题转为凸优化问题解决。针对数据功率优化问题,提出最大化最小用户的频谱效率方案,说明该优化问题符合线性规划,并通过二分法解决。仿真结果表明,所提的导频分配算法提升了系统的总和频谱效率,而两种功率优化问题的解决能够提升用户通信性能的公平性。基于无人机与用户的信道模型,推导无人机辅助通信下,去蜂窝大规模MIMO异构系统上行链路的性能表达式,同时设计了基于K-均值聚类算法的飞行轨迹。首先根据用户的位置信息及K-均值聚类算法,得到聚类的三个质点坐标,然后通过质点坐标得到飞行轨迹的圆心坐标和半径大小。仿真结果表明,通过K-均值聚类算法设计的无人机飞行轨迹,能够很好的经过用户密集的区域,达到密集区域流量卸载的目的,同时证明加入无人机辅助通信能够进一步提升用户上行链路的频谱效率,也能更好的服务用户密集的区域。