跳波束技术作为一种高通量卫星资源分配方法, 能够根据地面业务需求灵活配置星上资源, 提高星上资源利用率。本文将跳波束技术应用到低轨星座场景中, 针对用户业务先验未知和先验已知两种情况, 考虑波束间的共信道干扰, 基于迭代算法和凸优化制定了适用于低轨星座的两种跳波束资源调度策略。与传统策略对比, 能达到更高的系统吞吐量, 同时具有较好的时延性能, 且适应用户业务的不均分布。

针对低轨(LEO)大规模卫星星座系统存在电磁空间复杂且难于观测的问题，对低轨卫星星座链路特征进行研究。以Starlink 和OneWeb 星座为研究对象，根据低轨卫星的星座参数，获取等效全向辐射功(EIRP)值并进行可视化处理；对获取到的低轨电磁卫星数据进行分析，获取数据的衰减特性和时间、频率等的数据关系，计算星间的链路干扰以及时间上的分布特征；获取相对干扰时间的特征值以及星间数据的衰减与时频的多维特性，并分析不同场景下的干扰时间特征，从多个维度分析低轨大规模卫星星座系统间星间链路的干扰情况并进行仿真验证。实验证明了低轨大规模卫星星座系统之间的星间链路存在干扰情况，且频率越高，干扰现象越明显。

针对低轨第五代移动通信技术(5G)协议标准、R16协议标准以及基于5G低地球轨道(LEO)宽带卫星通信系统的终端基带芯片研发的迫切需求,在分析了LEO-5G系统的物理广播信道(PBCH)链路结构和下行时频同步总体架构的基础上,文章提出了一种“两块合并分两段互相关”的主同步信号(PSS)检测算法进行粗频偏估计,通过辅同步信号(SSS)相关对频偏进一步估计,并结合小区特定参考信号(CRS)导频信号确定精确同步的LEO-5G下行同步算法与现场可编程逻辑门阵列(FPGA)实现方案。利用Vivado和Matlab软件对算法的可行性与有效性进行了仿真验证,结果表明,该同步算法具有较好的实时性和较高的稳定度,下行时频同步FPGA模块管理信息库(MIB)解析正确率约为83.07%,并且对于进行时序和资源消耗评估的芯片,存储资源消耗仅为11.7%,各项指标均符合要求。

提出基于用户业务分布的卫星光网络负载均衡路由与波长分配（LBRWA）算法，利用蚁群算法寻找最优光路径，实现了卫星光网络负载平衡。建立基于全球用户业务分布的卫星光网络LBRWA优化模型，根据链路持续时间和波长空闲率搜寻下一跳链路，同时引入随机扰动，避免局部最优。利用全球用户流量强度分布模型修正统计平均光路径成本，实现链路状态更新，将流量引向非热点区域卫星节点，为用户请求寻找负载均衡的最优光路径。研究结果表明，与传统基于链路状态的弹性负载均衡（ELB）算法相比，LBRWA算法将拥塞率降低了20.49%，且在资源利用率、业务分布指数和最大归一化星间链路负载方面具有更好的性能，有效地实现了卫星光网络负载均衡。

随着通信系统的不断发展，对融合地面系统的天地一体化网络的研究越来越多，而卫星通信系统中，由于卫星高速移动等特性，不可避免需要对呼叫的接入切换进行研究。针对天地一体化信息网络需要支持多场景多业务情况下的通信需求，考虑不同呼叫优先级不同，对多优先级的多种呼叫业务进行考虑。根据信道预留的思想，对不同优先级接入与切换呼叫设定不同的可用信道数，优先级越高的呼叫，为其留更多的可用信道以确保其接入信道成功。同时，由于动态信道预留较固定信道预留能够更好地利用信道资源，最终考虑多优先级下的动态信道预留策略。对多优先级动态信道预留与多优先级固定信道预留策略进行仿真验证，发现动态预留方案得到的系统服务质量更好。对于单一策略，发现优先级越高的用户接入与切换呼叫接入信道失败率更低。

针对空间环境对低轨卫星推进系统的影响, 以某卫星超寿命运行下的肼推进剂泄漏为例, 在讨论卫星轨道倾角、光照角、降交点地方时等参数漂移的基础上, 详细分析卫星无姿态控制下的俯仰角速度遥测参数加速变化与干扰力矩来源, 随后根据气态方程建立模型, 估计质量泄漏率、气体泄漏率、干扰力矩、比冲等参数, 最后利用姿态角速度、储箱温度与压力等遥测数据进行检验。结果表明, 干扰力矩具有分段线性变化特征, 极大值约为3.4 μN·m, 极小值约0.9 μN·m; 肼推进剂的质量泄漏率在7.4~13.4 μg·s-1之间变化, 初始值相对较大, 随后下降并逐渐稳定在8.0 μg·s-1附近; 对应的气体泄漏率在0.56~1.18 Pa·L·s-1之间变化, 稳定值约为0.60 Pa·L·s-1; 比冲在121~249 m·s-1之间, 稳定值接近200 m·s-1。温度对漏气比冲的影响较为明显, 温度高则比冲相对较大, 反之亦然; 温度对干扰力矩也有相应影响, 但对质量泄漏率的影响并不明显。泄漏由密封材料性能下降所致, 温度对材料老化的影响是其中的关键因素, 但肼推进剂的质量泄漏率相对较小, 推进系统的产品质量相对较优, 能够满足长寿命低轨卫星应用需求。