卫星通信是未来空天地一体化信息网络中必不可少的组成部分,它具有覆盖区域广阔、不受地理条件及陆地灾害影响、通信容量大、传输质量高等特点。现今随着全球移动互联网的发展,提供大容量宽带互联网接入的高通量卫星是当今及今后一段时间的发展趋势。高通量卫星的技术核心是多波束技术,高效复用频谱的手段是频率复用技术,但它存在的干扰受限问题亟需解决。本文主要研究高通量卫星采用多波束结合全频率复用技术导致严重同频干扰的问题。本文首先分析国内外研究现状并归纳关于卫星多波束结合全频率复用技术的相关问题。本文研究星上波束形成技术和星上波束形成网络转移到地面的地基波束形成技术存在的问题,并具体针对发展潜力更为巨大的地基波束形成技术,研究其存在的馈电链路带宽受限及馈电链路系统误差等问题。探讨星上波束形成技术和地基波束形成技术适用场景并提出一种混合的波束形成架构。高通量卫星采用多波束结合全频率复用技术的目的是消除波束间干扰并大幅提升系统容量,本文将对比地面蜂窝移动通信系统分析多波束卫星系统信道容量机理。卫星系统在视距传输下进行通信,且波束覆盖区域更大,另外多波束天线的滚降特性导致波束间的干扰问题更为突出。研究多波束卫星信道容量机理时采用了61波束排布模型,并在严格考虑上述影响因子对系统容量的影响后分析应用最优线性预编码和最小均方误差预编码算法获得的系统容量。本文考虑到多波束结合全频率复用技术高效利用频谱导致的严重同频干扰问题。建立考虑Ka等较高频段存在严重的降雨衰减的前向链路模型后,针对迫零这一经典低复杂度预编码算法进行改进,提出考虑系统噪声影响的正则化迫零预编码算法。基于脏纸编码思想提出一种低复杂度的脏纸正则化迫零预编码算法,其根据信道条件顺序编码用户以最大化信干噪比,进而增加吞吐量。预编码技术中需要准确的信道状态信息,但高轨高通量卫星星上振荡器引入的相位噪声和长的往返延迟导致信道状态的变化,致使地面网关的信道状态信息过时。本文引入了相位不确定模型构建了一个完整可靠的用户链路模型。在系统模型构建后,基于凸优化理论提出具有鲁棒性的凸优化预编码算法,算法中目标函数和约束条件更具有灵活性可适应业务需求的变化。