衛星通信系統是指利用人造地球衛星作為中繼站轉發或發射無線電波，實現兩個或 多個地球站之間或地球站與航天器之間通信的一種通信系統。衛星通信的概念最早 由阿瑟〃 克拉克在 1945 年提出，1965 年美國“晨鳥”通信衛星成功發射，衛星通 信技術正式進入實用階段。早期的衛星通信系統基本實現數據通信、廣播業務、電 話業務等基本通信需求，在航海通信、應急通信、軍事通信、偏遠地區網絡覆蓋等 應用領域發揮不可替代的作用。隨著以高頻段（Ku、Ka 等）、大容量、高通量為特 點的寬帶通信技術的成熟，通過通信衛星實現互聯網接入已經成為可能。

衛星在空間中通常繞地球做無動力飛行，衛星運動所在的平面稱為軌道面，運動的 軌跡稱為軌道。根據衛星軌道形狀、傾角、周期、高度等不同特征，衛星軌道可以 有不同的分類。對于衛星通信系統來說，通常是根據衛星軌道高度進行分類，具體 可分為靜止軌道（GEO，Geostationary Earth Oribt）、中軌（MEO，Medium Earth Orbit）和低軌（LEO，Low Earth Orbit）三種：

（1） 靜止軌道衛星通信系統：通常指地球同步軌道通信衛星系統，其軌道高度 為 35786 公里，衛星運動方向與地球自轉方向相同，軌道面與地球赤道面重 合，運行周期為一個恒星日（23 小時 56 分 4 秒），從地面上看衛星在空中 是靜止不動的。

（2） 低軌衛星通信系統：衛星距地面高度在 500-2000 公里，系統通常由分布于 若干軌道平面上衛星構成的，衛星形成的覆蓋區域在地面快速移動，軌道周 期通常在 2 個小時左右。

（3） 中軌衛星通信系統：衛星距地面高度在 2000-35786 公里之間，單星覆蓋范 圍大于低軌通信衛星，是建立全球或區域衛星通信系統的較優解決方案。

上述三種系統中，LEO 系統和 MEO 系統統稱為非靜止軌道通信系統（NGSO， Non-GeoStationary Orbit）。在討論衛星通信時，有時會以“高軌”來指代運行在 GEO 軌道，相對的以“低軌”指代包括 MEO 和 LEO 的 NGSO 軌道。報告下文若非特殊 語境，也以“低軌”來統稱 MEO 和 LEO 軌道。

衛星通信系統由空間段、地面段和用戶段三部分構成：

（1） 空間段：以通信衛星為主體，衛星上的轉發其是通信衛星的主要有效載荷， 也是衛星通信系統空間段最重要的功能組成，用于接收和轉發衛星通信地球 站發來的信號，實現地球站之間或地球站與航天器之間通信。

（2） 地面段：包括支持移動電話、電視觀眾、網絡運營商地面用戶訪問衛星轉發 器，并實現用戶間通信的所有設施，網關站是地面段的核心設備。衛星通信 系統的地面段也包括地面的衛星控制中心（SCC，Satellite Control Center） 和跟蹤、測控及指令站（TT&C，Tracking，Telemetry and Command station）， SCC 和 TT&C 主要負責衛星發射階段的跟蹤和定位，下達變軌、太陽能電池 板展開等動作指令，以及衛星在軌運行期間軌道監測和校正、干擾和異常問 題監測與檢測等。

（3） 用戶段：主要由各類終端用戶設備組成，包括 VSAT 小站、手持終端，以及 搭載在車、船、飛機上的移動終端，以及基于衛星通信的各種應用軟件和服 務。

衛星通信作為無線電通信形式的一種，信號的中轉和傳輸也要依賴與不同頻段的無 線電波。在地面雷達系統的應用中，IEEE 標準中將無線電波劃分為 VHF、UHF、L、 S、C、X、Ku、Ka 以及 EHF 等頻段。在實際應用當中，上述頻帶中僅有一小部分被 分配給雷達應用，大部分頻帶由國際電聯（ITU，International Telecommunication Union）的世界無線電通信大會分配給空間無線電應用，雷達頻段和空間無線電頻 段對應關系如表 1 和表 2 所示。為保證無線電頻率這一稀缺資源能夠得到合理有效 的利用，ITU 將全球劃分為三個頻率區域，中國位于其中的 III 區。

根據不同業務類型對無線電頻段也有大致的劃分：C 頻段（4GHz~8GHz）、Ku 頻段 （12GHz~18GHz）和 Ka 頻段（26.5GHz~40GHz）是目前衛星通信系統中使用最廣泛 的頻段，C 頻段和 Ku 頻段主要用于衛星廣播業務和衛星固定通信業務，帶寬有限且 利用較早，目前頻譜的使用已趨于飽和；Ka 頻段主要用于高通量衛星，提供海上、 空中和陸地移動寬帶通信。Q/V 頻段將是未來衛星通信領域爭奪的重點，目前 ITU 正在制定 NGSO 衛星通信中使用 Q/V 頻段的頻譜共享規則，以確保 NGSO 系統與 GSO 系統以及其他 NGSO 系統能夠共存，值得注意的是 2020 年 1 月 16 日銀河航天成功 發射的 5G 星座的首發星是全球首顆 Q/V 頻段的 NGSO 通信衛星。