卫星通信系统是指利用人造地球卫星作为中继站转发或发射无线电波，实现两个或 多个地球站之间或地球站与航天器之间通信的一种通信系统。卫星通信的概念最早 由阿瑟〃 克拉克在 1945 年提出，1965 年美国“晨鸟”通信卫星成功发射，卫星通 信技术正式进入实用阶段。早期的卫星通信系统基本实现数据通信、广播业务、电 话业务等基本通信需求，在航海通信、应急通信、军事通信、偏远地区网络覆盖等 应用领域发挥不可替代的作用。随着以高频段（Ku、Ka 等）、大容量、高通量为特 点的宽带通信技术的成熟，通过通信卫星实现互联网接入已经成为可能。

卫星在空间中通常绕地球做无动力飞行，卫星运动所在的平面称为轨道面，运动的 轨迹称为轨道。根据卫星轨道形状、倾角、周期、高度等不同特征，卫星轨道可以 有不同的分类。对于卫星通信系统来说，通常是根据卫星轨道高度进行分类，具体 可分为静止轨道（GEO，Geostationary Earth Oribt）、中轨（MEO，Medium Earth Orbit）和低轨（LEO，Low Earth Orbit）三种：

（1） 静止轨道卫星通信系统：通常指地球同步轨道通信卫星系统，其轨道高度 为 35786 公里，卫星运动方向与地球自转方向相同，轨道面与地球赤道面重 合，运行周期为一个恒星日（23 小时 56 分 4 秒），从地面上看卫星在空中 是静止不动的。

（2） 低轨卫星通信系统：卫星距地面高度在 500-2000 公里，系统通常由分布于 若干轨道平面上卫星构成的，卫星形成的覆盖区域在地面快速移动，轨道周 期通常在 2 个小时左右。

（3） 中轨卫星通信系统：卫星距地面高度在 2000-35786 公里之间，单星覆盖范 围大于低轨通信卫星，是建立全球或区域卫星通信系统的较优解决方案。

上述三种系统中，LEO 系统和 MEO 系统统称为非静止轨道通信系统（NGSO， Non-GeoStationary Orbit）。在讨论卫星通信时，有时会以“高轨”来指代运行在 GEO 轨道，相对的以“低轨”指代包括 MEO 和 LEO 的 NGSO 轨道。报告下文若非特殊 语境，也以“低轨”来统称 MEO 和 LEO 轨道。

卫星通信系统由空间段、地面段和用户段三部分构成：

（1） 空间段：以通信卫星为主体，卫星上的转发其是通信卫星的主要有效载荷， 也是卫星通信系统空间段最重要的功能组成，用于接收和转发卫星通信地球 站发来的信号，实现地球站之间或地球站与航天器之间通信。

（2） 地面段：包括支持移动电话、电视观众、网络运营商地面用户访问卫星转发 器，并实现用户间通信的所有设施，网关站是地面段的核心设备。卫星通信 系统的地面段也包括地面的卫星控制中心（SCC，Satellite Control Center） 和跟踪、测控及指令站（TT&C，Tracking，Telemetry and Command station）， SCC 和 TT&C 主要负责卫星发射阶段的跟踪和定位，下达变轨、太阳能电池 板展开等动作指令，以及卫星在轨运行期间轨道监测和校正、干扰和异常问 题监测与检测等。

（3） 用户段：主要由各类终端用户设备组成，包括 VSAT 小站、手持终端，以及 搭载在车、船、飞机上的移动终端，以及基于卫星通信的各种应用软件和服 务。

卫星通信作为无线电通信形式的一种，信号的中转和传输也要依赖与不同频段的无 线电波。在地面雷达系统的应用中，IEEE 标准中将无线电波划分为 VHF、UHF、L、 S、C、X、Ku、Ka 以及 EHF 等频段。在实际应用当中，上述频带中仅有一小部分被 分配给雷达应用，大部分频带由国际电联（ITU，International Telecommunication Union）的世界无线电通信大会分配给空间无线电应用，雷达频段和空间无线电频 段对应关系如表 1 和表 2 所示。为保证无线电频率这一稀缺资源能够得到合理有效 的利用，ITU 将全球划分为三个频率区域，中国位于其中的 III 区。

根据不同业务类型对无线电频段也有大致的划分：C 频段（4GHz~8GHz）、Ku 频段 （12GHz~18GHz）和 Ka 频段（26.5GHz~40GHz）是目前卫星通信系统中使用最广泛 的频段，C 频段和 Ku 频段主要用于卫星广播业务和卫星固定通信业务，带宽有限且 利用较早，目前频谱的使用已趋于饱和；Ka 频段主要用于高通量卫星，提供海上、 空中和陆地移动宽带通信。Q/V 频段将是未来卫星通信领域争夺的重点，目前 ITU 正在制定 NGSO 卫星通信中使用 Q/V 频段的频谱共享规则，以确保 NGSO 系统与 GSO 系统以及其他 NGSO 系统能够共存，值得注意的是 2020 年 1 月 16 日银河航天成功 发射的 5G 星座的首发星是全球首颗 Q/V 频段的 NGSO 通信卫星。