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空间信息网络高速率数据传输服务需求的日益增长,推动了多波束毫米波(mmWave)波段高通量卫星(High-Throughput Satellite,HTS)的迅速发展。考虑到mmWave信道比传统的S/C/X波段信道对天气更敏感,将卫星发送端有限的传输功率分配给连接到良好状态的地面站信道尤为重要。此外,由于空间信息网络中长距离和长传播延迟的特点,只能获得延迟反馈的信道状态信息(Channel State Information,CSI)。本文中将此问题建模为部分可观察的马尔可夫决策过程(Partially Observable Markov Decision Processes,POMDP),将有限的卫星发送端传输功率分配给信道状态良好的波束来实现最优吞吐量,通过关键阈值的推导选择基于两波束高通量卫星最优功率分配策略,并仿真验证所提出方案的有效性。考虑空间信息网络单波束点对点典型传输场景,第二章结合缓存开销,通过李雅普诺夫理论初步建立了单波束点对点传输策略模型,适用于点对点传输场景,相比于POMDP的优点在于可降低计算复杂度,可移植性好,最重要的特点是消除POMDP产生的“维数”灾难,将模型从累积长期回报转化为单步即时回报。随着空间通信业务需求的爆发性增长,HTS将使用Ka频段及更高的毫米波波段,通过多波束下行传输服务于未来的空间信息网络。由于毫米波频段受雨衰影响较大,导致下行链路是时变信道,需要进行合理的星上功率分配提高数据吞吐量,但多波束HTS难以实时得到信道的准确CSI,因此在第三章对两波束、多波束的数据传输设计自适应功率分配方案。根据不同的CSI来动态地分配传输总功率,将功率分配给信道状态更好的波束,同时避免分配给状态较差的信道以实现资源优化。然后推广到基于多波束置信概率的自适应数据传输策略及关键阈值的推导。通过仿真验证了所设计的方案可以有效地提高数据传输率。进一步的,考虑采用纠错码技术使得即使将功率分配到CSI较差的波束时,也可以成功传输一部分信息,称为有损传输。第四章研究了有损传输时的两波束高通量卫星功率优化策略,根据上一时隙延迟反馈CSI及感知得到的当前时隙的CSI设计了五种功率优化方案。分别为将全部功率分配给某单波束,平分给两个波束,感知单波束策略,逐个波束感知策略,保守策略。对比Ka波段固定参数数据传输方案,验证了设计的自适应传输策略能有效提高空间通信数据传输吞吐量。