卫星通信系统是地面通信系统的扩展和延伸,地面通信与卫星通信相互融合成为趋势,星地一体化任务现实而迫切。目前,地面移动通信系统迅速演进至4G-LTE阶段,世界各国相应地纷纷启动基于LTE技术的卫星移动通信系统研发项目。本文在国家863重大项目支持下,积极开展卫星LTE通信系统L2层传输协议的研究与设计,论文主要工作如下:1.针对GEO卫星通信时延长、资源有限特点,在深入研究实时调度算法M-LWDF的基础上,提出一种适应大时延环境的跨层资源调度算法。该算法采用跨层设计思想,MAC层引入考虑时延要求的时延判决因子,应用层引入反应业务优先级的Q因子,联合时延判决因子和Q因子优化资源调度机制,有效提高了GEO卫星通信系统的资源利用效率。仿真结果表明,与M-LWDF算法相比,该算法减少了通信时延,提高了系统吞吐量。2.针对GEO卫星信道质量较好特点,简化地面移动通信系统中的双层重传机制,提出一种低时延的单层重传机制(SL-HARQ)。该机制削减原双层重传机制中RLC层反馈重传过程,进一步充分考虑通道数与RTD的相关性,合理地设置通道数和传输次数门限,最大化信道利用率,提高系统吞吐率。仿真结果表明,该方法较双层重传机制,在确保卫星通信可靠性的前提下,复杂度较低、吞吐量高。3.针对卫星LTE通信系统高吞吐率需求,扩展带宽时延积,相应地修改设计地面LTE体制的RLC层确认模式协议数据单元(AM PDU)的序列号字段,进一步完整设计了适用于GEO卫星系统的RLC协议。最后将设计好的AM PDU运用于GEO卫星通信系统中,通过星地演示模拟系统试验,设计协议分析软件,进行协议分析以配合全系统完成业务演示并分析业务信令交互机制和流程的正确性。