随着物联网在经济社会各领域的广泛应用,物联网设备的数量呈现了爆发式增长。然而,目前的物联网只是覆盖了城市和部分乡村地区,广大的山地、森林、海洋和沙漠地区并没有有效的无线覆盖,但这些地区对物联网的需求日益增长。在这种情况下,低轨卫星物联网得到了广泛关注和大力发展。低轨卫星物联网大都采用多波束技术提高接入能力和覆盖范围,但由于波束半径大,极易造成波束间干扰。为了解决这一难题,本文致力于研究低轨卫星物联网的鲁棒预编码技术。首先提出了基于非正交多址接入的多波束低轨卫星物联网设计方案。通过对卫星信道的分析建模,揭示了低轨卫星获得的信道状态信息存在相位误差的原因。根据存在相位误差的信道状态信息建立了物联网用户设备传输速率的中断概率约束,并结合低轨卫星的功率约束设计了系统总功耗最小化的优化问题。然后采用二阶泰勒展开等数学方法将原始问题转化为凸问题,从而得到了鲁棒的多波束预编码算法。仿真结果证明了所提算法的有效性。其次提出了基于星间协作的低轨卫星物联网设计方案。由于卫星波束半径大,物联网用户设备极易受到相邻卫星波束的干扰。利用星间链路,相邻卫星联合设计预编码向量,从而提高总体性能。根据星间干扰情况得到了传输速率的中断概率约束,并建立了系统总功耗最小化的优化问题,由此设计了基于星间协作的鲁棒预编码算法。仿真结果表明,所提算法具有较高的鲁棒性。最后提出了星地联合的低轨卫星物联网设计方案。基于对卫星物联网和地面物联网的分析,证明了星地联合物联网的可行性。卫星与地面基站同时采用非正交接入技术,极大提升了物联网的接入能力。然后综合考虑卫星信道状态信息误差和地面信道状态信息误差,建立了星地联合鲁棒预编码优化设计问题。通过伯恩斯坦不等式等数学方法将原始问题转化为可解优化问题,得到了星地联合鲁棒预编码算法。仿真结果证明了所提算法的可行性和鲁棒性。