随着用户对通信带宽、通信质量、通信区域提出了越来越高的需求,当前陆地蜂窝移动通信系统面临基站建设成本高昂、覆盖区域窄、部分覆盖区域通信质量差等问题。因此,系统可靠、性价比高、覆盖区域广的宽带移动卫星通信成为了当前工业界与学术界的研究热点。下一代的宽带同步卫星移动通信系统演进将以第四代陆地蜂窝移动通信系统中的核心技术为基础,向宽带化、IP化、全网融合方向发展,尽力提升系统的频谱利用率以及传输速率。然而考虑到通信链路环境的不同,地面有线/无线通信的传输控制协议不能直接应用到卫星通信之中。本文作者以宽带同步卫星多波束切换技术和高层传输控制协议机制为课题,以实验室项目为支撑,结合理论分析,重点研究卫星多波束结构以及高层网络机制协议。主要贡献如下:1、重点分析卫星的多波束天线技术,针对传统波束结构频率复用率低且未考虑实际不同生活区域人口密度差异的缺陷,提出一种新型主-辅多波束卫星结构模型,给出了相应的仿真分析;同时提出一种卫星多波束结构下的信道借用方案。2、简介了 TCP协议的主要工作机制,分析了卫星链路特性对协议传输性能的不利影响。通过改进协议,提出了端到端协议改进方案,并给出了完整地仿真分析;进一步,论文结合MAC层信息,针对链路拥塞问题,动态实施拥塞控制算法,优化提高TCP协议的传输效率。3、从卫星链路角度出发,令卫星链路部分对协议保持“透明”,提出一种基于卫星协议网关的传输控制协议分段连接优化方案。优化协议网关,在保持连接“透明”的同时,大幅提升宽带同步卫星通信系统卫星链路部分的带宽利用率及传输性能,综合优化了系统性能。