卫星通信是一种通过人造地球卫星与地球站进行通信的微波中继通讯技术。作为对传统地面通信的一种有效补充方式,它具有传播频段宽、覆盖面积广、通信容量大的优势,得到了越来越广泛的应用。但是,随着卫星通信业务种类的不断增加,如高清视频直播、高速互联网接入等,传统多波束卫星的固定资源配置模式会导致卫星的能力受限和资源浪费。因此,研究人员提出了跳波束技术。该技术利用时间分片的方式根据业务需求为各波束提供相应的时隙个数,提高了卫星通信系统的吞吐量以及资源利用率。但目前跳波束技术的波位大小、形状相对固定,不能随业务需求的变化而变化,系统灵活性不够高;当多个波束同时工作时,共信道干扰问题也不容忽视;且跳变波束服务的波位越多系统的排队时延也越大,因此跳波束技术的发展仍然面临着许多挑战。针对上述问题,本文首先提出了一种基于业务量分布的波位优化算法。针对业务分布极不均衡的情况,利用相控阵天线能够灵活改变跳波束的指向、宽度和形状的特点,根据业务分布特点调整波束大小。在业务需求量较低的位置采用大波位解决较大范围内用户的接入问题,使得各个波束间的业务需求更加均衡,改善少数用户无资源可用的情况。在此基础上,从需求量与实际传输容量相匹配的角度,建立最小化n阶差分目标函数,利用凸优化算法求解各个波束内分配的时隙资源。仿真结果表明,相比于传统的波位划分方案,该算法能在提高系统的整体满意度的同时提高用户的接入成功率,降低系统时延。其次考虑到同时点亮波束个数不止一个时,波束间会存在共信道干扰,完善波位优化策略,进一步提出一种将时隙分配与跳波束图案设计联合优化的资源分配算法。首先将波位大小划分为若干等级,在业务需求量降低时,考虑采用大波位解决用户的接入问题。在业务需求量增加时,考虑配置较小的波束,提高接入速率。其次利用遗传算法对跳波束图案进行设计,从而避免共信道干扰。仿真结果表明,该方法能够提高系统吞吐量和系统的整体满意度。最后,从用户位置分布的角度考虑,因为时延与波位个数有关,波位个数越多时延越大,本文将波位优化问题转化为一个求解p-center问题,试图用最少的波位数覆盖所有的用户终端,从而能够降低系统时延。首先提出了基于用户位置分布的无级不连续的波位优化算法,然后结合遗传算法直接一步获得跳波束图案,最后对波位优化性能进行了分析。仿真结果表明,波位优化后缩短了排队延迟,提高了系统吞吐量和资源利用率。