宽带卫星互联网的迅速发展使得卫星通信进入新纪元，大规模低轨卫星星座的建立使得频谱资源逐渐饱和，频率使用的高度重合导致各个卫星通信系统间存在严重的干扰问题。卫星载荷通常使用相控阵天线进行通信，通过收发端波束成形来降低系统干扰。在接收端采用自适应波束成形算法，通过自适应调零来抑制干扰；在发送端采用低旁瓣波束成形算法，通过对旁瓣施加特定的约束压低旁瓣电平来降低干扰。针对地面接收端和卫星发送端分别分析3种抗干扰波束成形算法，为降低卫星通信系统的干扰问题提供波束层面的方法。
星载多波束天线是解决卫星大容量高速率通信业务需求的主要手段之一，多波束天线被广泛应用于各种卫星通信系统。对星载相控阵多波束天线、透镜多波束天线、常规反射面多波束天线和相控阵馈电反射面多波束天线等多种形式的天线进行分析，提出一种新型相控阵馈电反射面多波束天线，给出相应的设计方法，并研制原理样机进行验证。该天线具有收发共口径、阵列规模小，成本低，波束数量可扩展、可快速捷变，功率动态调用效率高，与平台适装性好等特点。相比二维相控阵天线体制，该天线可实现更多的波束数量；相比反射面多波束天线，又能实现全部波束的捷变扫描以及阵面功率93%~97%的集中调用能力。
卫星通信在下一代通信协议中扮演了一个重要的角色，这给研究者带来了机遇与挑战。为有效、灵活地利用卫星载荷资源，波束成形是必不可少的技术。为探寻更优的波束成形技术，首先对比光实时延迟线所组成的光控波束成形与传统模拟波束原理。基于光实时延迟线的相控阵波束成形技术在满足卫星通信中体积小、重量轻、功率低需求的同时还可轻易实现在波束扫描的过程中无斜视。然后分析不同技术路径下光实时延迟线的波束成形技术的优势与约束，如基于微型环谐振腔阵列、基于光栅延迟线、基于多路径切换与光开关和基于波长选择性的光实时延迟线。最后总结光控波束成形技术研究现状，提出在卫星互联网中实现的可能性，并对其未来发展方向进行预测。
低轨高通量卫星互联网能够满足终端用户与日俱增的速率和连接密度要求，为用户提供全天候低时延超宽带通信服务。其如何适应低轨下行场景中灵活多变且分布不均的地面业务需求并提高系统吞吐量是当前亟待解决的问题。在对低轨高通量卫星下行系统波束成形架构及低轨卫星星地衰落与高通量卫星波束间干扰进行建模的基础上，构建低轨高通量卫星下行信道模型；对低轨高通量卫星按需波束调度方案进行研究，建立波束调度最优化问题模型以保证资源的利用率；提出一种面向高通量卫星互联网的按需波束调度方法，通过少量波束按需时分复用覆盖多个小区的方式提高资源的利用率，有效抑制波束间的干扰，提高系统的吞吐量。
利用激光链路实现卫星星座内不同卫星节点之间的信息传输能够解决传统卫星通信技术中传输速率慢、频段资源紧张等问题。首先介绍空间激光通信技术的主要组成部分以及国内外研究现状；其次，对终端的高性能跟踪、快速捕获和高通量通信技术的难点以及主要解决方案分别进行重点说明；最后，阐述空间激光通信小型化、轻量化以及低功耗技术路线的发展趋势，并对新型技术进行讨论，为我国空间激光通信技术的发展提供参考。
随着卫星遥感、大数据超算中心、视频战场、6G移动通信等超高速大容量信息传输需求日益提高，以激光取代传统微波作为信息载体的卫星通信技术发展成为趋势，这也是解决微波通信带宽瓶颈和缓解频谱资源紧张的有效手段。未来需要构建全球覆盖的卫星互联网，提供地面光纤网络所不具备的能力（大覆盖率、低时延、人口稀少地区服务、无地理障碍等）。对于未来卫星节点超高速大容量信息处理来说，星载光交换技术是关键与核心。首先，介绍基于激光通信的卫星互联网发展脉络，分析面向卫星互联网的星载光交换技术的重要性，重点对星载光交换技术进行细致地分类对比、体制及信息处理模式研究，展示潜在的技术方案。然后，针对光交换核心器件特性和应用方案进行分析研究，希望为下一代卫星互联网技术研究提供借鉴与参考。
卫星网络中不同节点对于网络连通性及吞吐量的影响不同，为了避免卫星网络关键节点失效导致的网络通信失常现象，可通过衡量卫星网络节点重要度提前进行网络规划。针对卫星网络信息异质的特点，定义卫星虚拟节点及虚拟子层，并提出卫星多层异质信息关联网络模型，定义虚拟节点的归一化度数、归一化节点介数及虚拟节点关联因子，并通过所定义参数提出网络节点重要度计算函数，可精准衡量卫星多层异质信息网络中的节点重要度。基于典型实例对网络连通度及吞吐量指标进行分析，结果表明本文所提算法与经典图论算法相比，能够综合考虑数据信息对于网络节点重要度的影响，更精准描述卫星多层异质信息网络的连通度指标。
遥感数据的多样性及获取能力增加使得星上产生的数据量呈几何级增长，这给遥感卫星数据传输系统造成了巨大压力，导致遥感卫星数据传输系统无法满足实时传输的需求，成为遥感数据应用的瓶颈。研究海量遥感卫星数据传输系统及技术是目前国际卫星信息网络科学技术的前沿领域之一。围绕遥感卫星高速数据传输瓶颈、遥感载荷利用率以及星上存储等关键问题，将传统的卫星数据传输系统与星上智能处理相结合提出一种遥感卫星计算传输框架，并分析其关键技术。
任务需求的不断增长以及接入业务种类的不断增加，对卫星互联网的多业务协同传输能力和网络资源全局调度能力提出新的挑战，需要对其承载的业务进行区分服务从而进行资源的最优化调配，满足卫星互联网多业务服务质量保障要求。提出一种面向卫星动态网络的业务智能识别分类算法，通过分析卫星间的连通关系，建立时空稳态图，确定动态卫星网络拓扑，构建卫星仿真网络；在此基础上对5种卫星业务数据进行采样从而形成训练数据集，提出一种基于灰度图的业务智能识别方法，在卫星动态场景下将抓包获取的数据包转换为灰度图作为算法的输入进行训练与识别。结果表明随着迭代次数的增加，识别准确率随之提高，可在97％以上，验证了所提算法的有效性，为卫星互联网空间载荷的发展提供了技术支撑。
天基信息系统具有战场绝对高位优势、不受区域边界限制且不依赖制空制海权，具有全面提供战场信息支援，打破地理限制实现各军种、多种武器终端的广域互联的战略优势，已成为作战不可或缺的重要元素。针对未来全域作战对天基信息网络的能力需求，聚焦美国天基信息系统建设前沿，分析下一代过顶持续红外项目、天基Link 16、“黑杰克”项目、商业增强空间互联网络作战等典型系统的研究进展，总结美国智能天基信息系统建设概貌及发展趋势，提出对我国天基信息系统建设的启示及思考。
