空间信息网络(Space Information Network,SIN)相比于传统地面网络,将建设成一种具有全球广域覆盖,无线宽带接入,异构业务高效融合的天、空、地一体化的信息网络,它的特点使得利用空间信息网络解决信息需求已经成为一种趋势。在当前通信设备数量指数型增长,高数据速率服务需求不断增加,用户数据个性化需求持续提高,通信场景更加丰富的情况下,在带宽有限的条件下提高网络的最大吞吐量,提高空间信息网络传输的有效性是急需解决的问题。随着设备硬件能力不断提高,网络编码成为进一步提升空间信息网络吞吐量和效率的有效方式,它能够利用网络节点的运算以及节点间协作达到改善通信效率的结果。本文从空间信息网络的典型场景出发,提出基于网络编码的混合自动重传(Network Coded Hybrid Automatic Repeat Request,NCed HARQ)机制,设计了不同应用场景下相应的协议传输流程,推导了理论性能指标,进行了仿真验证。具体研究内容如下:首先基于空间信息网络的典型通信场景,结合网络编码的特点,提出空间信息网络中的NCed HARQ传输机制的通用流程。基于该通信场景,分析网络编码的适用性,将NCed HARQ机制划分为三个阶段,并且区分了NCed HARQ传输机制各个阶段的适用场景。针对SIN的衰落信道模型,利用拉普拉斯变换工具以及矩阵指数(Matrix Exponential,ME)分布,给出了推导NCed HARQ理论性能指标的相关定理。在此基础上,对于空间信息网络典型通信场景下的多种单播流数据业务,可采用NCed HARQ中的第二、第三阶段传输机制。然后对多种单播流的NCed HARQ传输机制进行分析,推导了阴影莱斯衰落信道下的重传次数和吞吐量的理论表达式,并与采用了ME分布进行推导的理论表达式进行了对比。仿真验证了两种推导方式都能计算出相关性能指标的准确理论值,并分析了两种推导的优缺点。进一步的,本章推导了NCed ARQ和HARQ两种方式的重传次数和吞吐量表达式,并仿真验证了推导的准确性。最后,仿真对比了三种HARQ传输机制的性能,验证了NCed HARQ能够达到最大的吞吐量。除了单向广播的通信场景,还考虑信息交互的通信场景。首先考虑空间信息网络中,两个节点通过卫星中继进行信息交互的场景。在这个三相网络编码双向中继(Network Coded Bidirectional Relaying,NCBR)场景中,采用NCed HARQ中的第一、第三阶段传输机制。推导了NCBR交互传输机制的吞吐量理论计算公式,分析了平均信噪比、信道传输速率与吞吐量之间的关系,给出了特定信噪比区间下的最佳传输速率。然后,考虑空间信息网络中骨干卫星节点与多个地面设备间的交互传输场景,可采用NCed HARQ机制的三个阶段描述该场景下的信息传输过程,同样给出了NCed HARQ交互传输机制的吞吐量理论计算公式。综上,基于网络编码的空间信息网络NCed HARQ传输机制,能够应用于多种典型业务场景,并有效的提升了系统吞吐量,对未来空间信息网络中应用网络编码技术提供了一定的指导意义。