认知星地网络(Cognitive Satellite-Terrestrial Networks,CSTNs)是实现卫星网络与地面网络深度融合,即整合二者各自优势资源(特别是频谱资源)的有效途径之一。CSTNs支持interweave、underlay和overlay等多种频谱共享模式,其中underlay模式因可通过有效的功率控制实现主、次级用户间的高效频谱共享而备受关注。本文面向基于underlay模式的CSTNs,针对现有研究未考虑星地链路CSI(Channel State Information)出现延迟对于系统性能影响的问题,在次级卫星系统能量受限的约束条件下,研究了基于延迟CSI的高能效功率控制方案,具体研究成果总结如下:1.面向单卫星用户场景设计了基于延迟CSI的能效最优的功率控制方案。首先,为保障两个网络的通信质量,以地面主级网络的平均干扰功率及卫星可达速率为约束条件,以最大化能效为目标对功率控制问题进行建模。利用分式规划理论,将上述非线性凹的分式规划问题转化为凸问题后求解得到最优发射功率,并分析了所提算法的计算复杂度。在此基础上推导了平均最优发射功率的闭合式以从理论角度分析信道CSI延迟系数、干扰功率约束、地面累计干扰等关键参数对系统性能的影响。仿真结果验证了理论推导的正确性及所提算法的有效性。2.在上述研究基础上,考虑到多波束卫星的发展以及用户数量的增长,设计了适用于多卫星用户场景的高能效功率控制方案,重点解决了多卫星用户引入对于地面累积干扰统计特性分析以及系统能效优化的挑战。首先分析了服从泊松分布的卫星用户接收到的地面累计干扰的统计特性,得到了概率密度函数的闭合式。其次,在通过迫零波束赋形消除卫星多用户间干扰的基础上,以每个地面用户接收的干扰功率为约束条件,以最大化多波束卫星的能效为目标对功率控制问题进行建模并求解得到了最优发射功率,同时分析了所提算法的计算复杂度。仿真结果验证了地面累积干扰理论分析的正确性及所提算法的收敛性,并分析了干扰功率约束及认知用户数量等关键参数对于系统能效的影响。