北京研精毕智信息咨询有限公司

近年来，全球卫星通信市场规模持续扩大，这一增长趋势将在未来几年内持续，特别是在新兴市场和发展中国家，随着经济的增长和基础设施的建设，卫星通信需求将更加旺盛，预计到2025年，全球通信、导航、遥感等需求的不断增长将推动卫星通信行业市场规模达到新的高度，预计将达到数百亿美元。

一、卫星通信行业概述

1、定义与特点

根据市场调研报告指出，卫星通信是地球上（包括地面和低层大气中）的无线电通信站间利用卫星作为中继而进行的通信，其基本原理是，人造地球卫星作为中继站，转发无线电信号，实现两个或多个地球站之间的通信连接。人造地球卫星依据对无线电信号放大、转发功能的有无，分为有源人造地球卫星和无源人造地球卫星。因无源人造地球卫星反射下来的信号过于微弱，缺乏实用价值，人们便着重研究具备放大、变频转发功能的有源人造地球卫星，即通信卫星，以此实现卫星通信。

卫星通信具备诸多显著特点，在通信范围上，只要处于卫星发射电波的覆盖区域，任意两点间都能够开展通信。以静止通信卫星为例，一颗大约可覆盖地球表面的 40％，使覆盖区内的地面、海上、空中的地球站能同时相互通信，在赤道上空等间隔分布 3 颗静止通信卫星，就能实现除两极部分地区外的全球通信 。在可靠性方面，其不易受陆地灾害的影响，相较于地面通信受地震、洪水等灾害破坏通信线路的情况，卫星通信链路更稳定。开通电路时，只要设置好地球站电路即可迅速开通，无需像地面通信那样进行大量线路铺设等前期工作。从接收特性看，可在多处接收，能经济地实现广播、多址通信，同一信道能用于不同方向或不同区间 ，像电视节目通过卫星通信，可实现大面积广播，众多用户能同时接收。并且电路设置极为灵活，可随时根据话务量情况进行调整，分散过于集中的话务量。

2、系统组成

卫星通信系统主要由卫星和地球站两大部分构成，卫星是整个系统的核心，作为无线电通信中继站，承担着接收地球站发来的信号，进行放大、变频等处理后再转发回地球站的关键任务。通信卫星按轨道不同，分为地球静止轨道通信卫星、大椭圆轨道通信卫星、中轨道通信卫星和低轨道通信卫星 。地球静止轨道通信卫星位于地球赤道上空约 36000km 的圆形轨道，绕地球运行周期与地球自转周期相同，相对地球静止，能实现大面积稳定覆盖；低轨道卫星通常工作在距离地面 500 - 2000 公里的低地球轨道，虽单颗覆盖范围小，但可通过多颗组网增加覆盖和容量，且传输时延更低 。通信卫星按用途可分为军用通信卫星、民用通信卫星和商业通信卫星等，不同用途的卫星在功能设计和性能指标上各有侧重，军用通信卫星更注重安全性和抗干扰能力，民用通信卫星则侧重于满足大众通信需求。

地球站是卫星通信系统与地面通信网络的接口，是设置在地球上（包括大气层中）的通信终端站，用户通过它接入卫星通信链路，进行相互间的通信。地球站按是否可移动，分为固定地球站、移动地球站和可搬动地球站；按用途可分为军用地球站、民用地球站、气象地球站、通信地球站、广播地球站等。典型的卫星通信地球站基本组成包括天线系统、高功率发射系统、低噪声接收系统、信道终端系统、电源系统、监控系统等。天线系统用于完成对卫星的高精度跟踪及高效率地发射、低损耗地接收无线电信号；高功率发射系统提供大功率发射信号；低噪声接收系统对接收的微弱信号进行放大；信道终端系统实现信号的调制解调等处理；电源系统保障地球站的电力供应；监控系统则对各个分系统的工作状态进行监视和管理。

3、发展历程

卫星通信的发展历程充满了探索与突破，1945 年，英国物理学家 A.C. 克拉克在《无线电世界》杂志上发表 “地球外的中继” 一文，提出利用地球同步轨道上的人造地球卫星作为中继站进行地球上通信的设想，为卫星通信发展奠定理论基础。1957 年 10 月 4 日，苏联发射了世界上第一颗人造地球卫星 “斯普特尼克 1 号”，开启了人类探索太空的新纪元，也为卫星通信的实现提供了可能 。1960 年 8 月，美国把覆有铝膜的直径 30m 的气球卫星 “回声 1 号” 发射到约 1600km 高度的圆轨道上进行通信试验，这是世界上最早的不使用放大器的无源中继试验 。

1962 年 12 月 13 日，美国发射了低轨道卫星 “中继 1 号”，1963 年 11 月 23 日该星首次实现了横跨太平洋的日美间的电视转播，让人们看到了卫星通信在远距离实时传输方面的巨大潜力 。1963 年 7 月，美国宇航局发射了 “同步 2 号” 卫星，这是世界上第一颗同步通信卫星，虽与赤道平面有 30° 的倾角，尚未完全静止，但已在大西洋上首次用于通信业务。1964 年 8 月发射的 “同步 3 号” 卫星，定点于太平洋赤道上空国际日期变更线附近，成为世界上第一颗静止卫星，1964 年 10 月，通过该星转播了东京奥林匹克运动会的实况，此时卫星通信尚处于试验阶段 。1965 年 4 月 6 日，发射了最初的半试验、半实用的静止卫星 “晨鸟”，用于欧美间的商用卫星通信，标志着卫星通信进入实用阶段 。

进入 20 世纪 80 年代后，国际商业卫星发展进入新的高潮，摩托罗拉公司提出铱星计划，旨在通过 77 颗卫星组成的近地星群建设覆盖全球的卫星电话网络，虽最终因技术条件和商业模式等问题破产失败，但这一时期卫星通信在通信报文转发、电视信号转播等方面已成为主流趋势 。21 世纪，商业卫星开发定位转变，明确为地面通信系统补充，如 2007 年创立的 O3b Networks 公司，通过与电信运营商合作，为岛屿或船舶提供宽带卫星通信服务获得成功。期间，卫星通信功能定位向卫星互联网转变，移动互联网的发展推动卫星逐步服务于互联网广域覆盖与接入 。2015 年，埃隆・马斯克基于 SpaceX 提出星链项目，计划发射 4425 颗低轨卫星（后增加到 4.2 万颗），为全球客户提供高速宽带互联网服务，推动卫星通信进入低轨宽带卫星互联网时代，同时高通量通信卫星崛起，采用更高通信频段、更先进技术，实现更强大通信带宽能力，为卫星通信发展注入新活力。

4、产业链结构

卫星通信产业链涵盖了从卫星制造、发射到运营，再到应用服务的多个环节，形成了一个庞大而复杂的产业生态系统。

产业链上游主要包括卫星制造、卫星发射和地面设备制造等环节。卫星制造是产业链的基础，涉及卫星平台和卫星载荷的研发与生产。卫星平台为卫星提供结构支撑、能源供应、姿态控制等基础功能，包括结构系统、供电系统、推进系统、遥感测控系统、姿轨控制系统、热控系统以及数据管理系统等；卫星载荷则是直接实现通信功能的部分，包括天线分系统、转发器分系统以及其它金属 / 非金属材料和电子元器件等。在卫星制造领域，中国卫星、长光卫星等企业具有较强的技术实力和市场竞争力。卫星发射环节包括火箭制造以及发射服务，是将卫星送入预定轨道的关键步骤。中国航天科技集团、中国航天科工集团等是我国卫星发射领域的主要力量，具备先进的火箭研制技术和丰富的发射经验。地面设备制造是卫星通信的重要支撑，包括地面接收天线、用户终端、信关站以及核心网等设备的生产。海格通信、华力创通等企业在地面设备制造领域表现突出，产品广泛应用于各个领域。

产业链中游主要是卫星通信运营商，负责运营管理通信卫星，为用户提供广播电视、通信、视频、数据等传输服务。在中国，中国卫通是主要的卫星通信运营商，占据了国内卫星通信运营 80% 的市场份额，是亚洲第二大、全球第六大的卫星通信运营商。此外，中信网络有限公司可通过亚洲卫星的卫星资源开展业务，中国电信、中信数字媒体网络有限公司也取得卫星通信运营相关资质。卫星通信运营商在产业链中起到了桥梁和纽带的作用，连接着上游的卫星制造和发射企业以及下游的用户，通过合理规划和运营卫星资源，满足不同用户的通信需求。

产业链下游主要是卫星通信的各类应用场景和用户，包括海上用户、航空用户、陆地用户以及政府、军事等领域。在民用领域，卫星通信广泛应用于偏远地区宽带连接、海上与航空宽带连接、广播电视信号传输等。在军事领域，卫星通信为军事指挥、情报传输、武器制导等提供了关键的通信保障。随着技术的发展和应用场景的不断拓展，卫星通信下游市场呈现出多元化和个性化的发展趋势，对卫星通信服务的质量和性能提出了更高的要求。

二、卫星通信行业技术体系

1、关键技术

调制解调技术

据市场研究报告进行披露，调制解调技术是卫星通信中的关键环节，其原理是将原始信号（基带信号）进行处理，使其能够在卫星信道中有效传输，并在接收端恢复为原始信号。在调制过程中，通过改变载波信号的某些特性，如振幅、频率、相位等，将基带信号加载到载波上。常见的调制方式包括振幅调制（AM）、频率调制（FM）、相位调制（PM）以及各种数字调制方式，如移相键控（PSK）、正交幅度调制（QAM）等。

以数字调制中的 QAM 为例，它通过同时改变载波的振幅和相位来传输数字信号。在 16-QAM 调制中，载波的振幅有 4 种不同取值，相位有 4 种不同取值，通过不同的振幅和相位组合，可以表示 16 种不同的符号，每个符号携带 4 比特信息，从而提高了信号传输的效率。在卫星通信中，调制解调技术在提高信号传输可靠性和有效性方面发挥着重要作用。它可以将低频的基带信号转换为适合卫星信道传输的高频信号，减少信号在传输过程中的损耗和干扰。不同的调制方式具有不同的抗干扰能力和带宽利用率，选择合适的调制方式可以根据卫星通信的具体需求，提高信号在复杂空间环境下的传输可靠性，确保通信质量。

多址接入技术

多址接入技术是实现多个用户共享卫星通信资源的关键，常见的多址接入技术包括码分多址（CDMA）、频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）等。

CDMA 技术利用不同的编码序列来区分不同用户的信号，允许多个用户在相同的时间和频率上使用全部频带进行通信。在 CDMA 系统中，每个用户的数据信号在发送前被乘以一个唯一的伪随机码（Chip Sequence），这些伪随机码具有良好的扩频特性，使得不同用户的信号在频谱上相互重叠，但在接收端可以通过特定的解码技术将目标用户信号提取出来，其他用户的信号由于编码不匹配基本会被忽略。CDMA 具有频谱利用率高、抗干扰能力强等优点，广泛应用于 3G 和后续的移动通信技术中，在卫星通信中也常用于需要高容量和抗干扰能力的场景，如军事卫星通信。

FDMA 则是在频域上将可用的频带分成若干个小的频段，并将每个频段分配给一个用户进行通信。整个频谱被划分为多个非重叠的信道，每个信道对应特定的频率范围，用户在其专用频率内进行通信。FDMA 技术简单，信号传输稳定性高、延迟低，适用于需要高带宽通信的场景，如早期的模拟蜂窝系统和一些对实时性要求较高的卫星通信应用。但 FDMA 的频带资源利用效率相对较低，尤其是在用户数量变化较大的情况下，难以动态适应用户需求，因为用户频段是静态分配的，空闲的频段无法被其他用户利用。

TDMA 在时域上将信号分成不同的时隙，每个用户分配一个或多个时隙来进行通信。在 TDMA 系统中，基站只用一部发射机，通过时间上的复用，在不同的时隙向不同的用户发送信号，每个用户在特定的时间段内使用整个频带。TDMA 可以更有效地利用无线资源，常见的应用包括 GSM 网络。在卫星通信中，TDMA 适用于用户数量较多且对资源利用率要求较高的场景，但它对同步要求严格，技术相对复杂。

信道编码技术

信道编码技术的主要目的是提高数据传输的可靠性和效率，其原理是在原始数据中添加冗余信息，使得接收端能够检测和纠正传输过程中可能发生的错误。在数字通信中，信道编码通过将原始数据进行编码，使得发送的数据序列具有一定的冗余性，从而能够检测和纠正一定的错误。这种冗余性可以使数据在传输过程中出现一定的差错，但仍能够被正确地接收和解码。

常见的信道编码方式有多种，重复编码是将原始数据进行重复，使得数据具有冗余性，从而提高传输可靠性，但缺点是编码效率低，不能很好地应对多种传输信道的干扰。奇偶校验码通过添加一位校验位，使得数据中 1 的个数为偶数或奇数，以检测单比特错误，优点是编码效率高，但只能检测单比特错误，不能纠正错误。海明码是一种多级校验码，通过添加多个校验位，可以检测和纠正多个比特错误，编码效率较高，但相对于奇偶校验码而言复杂度较高。卷积码是一种线性码，通过将数据序列与卷积码器中的码序列进行卷积编码，使得数据具有冗余性，从而提高传输可靠性，能够应对多种传输信道的干扰，但相对于海明码而言复杂度更高。

在卫星通信中，由于信号传输距离远，容易受到各种干扰，如宇宙射线、太阳黑子活动等，信道编码技术显得尤为重要。通过合理选择信道编码方式，可以有效提高数据在卫星信道传输中的可靠性，降低误码率，确保通信的准确性和稳定性，满足不同应用场景对数据传输的要求。

扩频通信技术

扩频通信技术的原理是将原始信号的频谱进行扩展，使其占用更宽的频带，从而提高信号的抗干扰能力和保密性。在发端，输入的信息先进行调制形成数字信号，然后使用扩频码发生器产生的扩频码序列去调制这些数字信号，将信号的频谱展宽。这样处理后的信号再被调制到射频频率并发送出去。在接收端，接收到的宽带射频信号首先被变频至中频，然后利用本地产生的与发端相同的扩频码序列进行相关解扩，最后经过信息解调，恢复成原始信息输出。

扩频通信技术具有诸多优势，在抗干扰方面，由于信号被扩展到很宽的频带上，使得扩频通信系统具有很强的抗人为干扰、抗窄带干扰、抗多径干扰的能力。保密性方面，扩频通信使用了伪随机码进行扩频处理，避免信号被敌方截获和破译，提高了通信的安全性。在卫星通信中，扩频通信技术被广泛应用。在军事卫星通信中，扩频通信技术能够保障通信的安全可靠，防止通信信号被敌方干扰和窃取；在民用卫星通信中，如卫星电视广播、卫星互联网等，扩频通信技术也能提高信号的传输质量和稳定性，为用户提供更好的通信服务。

2、技术发展趋势

与 5G/6G 融合

卫星通信与 5G/6G 融合是未来通信技术发展的重要趋势，其融合的技术路径主要包括网络融合和业务融合。在网络融合方面，通过物理层融合，将卫星通信系统和 5G/6G 系统物理层进行融合，实现卫星通信和 5G/6G 信号的混合接收和处理，有效提高通信系统的覆盖范围和性能；数据链路层融合，将卫星通信系统和 5G/6G 系统的数据链路层进行融合，实现卫星通信和 5G/6G 数据包的混合转发和路由，提高通信系统的吞吐量和延迟；网络层融合，将卫星通信系统和 5G/6G 系统的网络层进行融合，实现卫星通信和 5G/6G 网络的互联互通，扩大通信系统的覆盖范围和接入能力。

业务融合方面，将卫星通信系统和 5G/6G 系统的话音业务、数据业务等进行融合，实现卫星通信和 5G/6G 服务的互补和融合，为用户提供更加丰富和多样化的服务。在偏远地区，卫星通信可以弥补 5G/6G 网络覆盖的不足，为用户提供基本的通信服务；而在城市等 5G/6G 网络覆盖良好的地区，5G/6G 的高速率、低时延特性可以为卫星通信提供高带宽和低时延的补充，满足用户对高清视频、虚拟现实等业务的需求。

这种融合对未来通信网络具有深远影响，将实现全球无缝覆盖，为用户提供无处不在的通信服务。在应用场景方面，将推动物联网、自动驾驶、远程医疗等领域的发展。在物联网中，卫星通信与 5G/6G 融合可以实现全球范围内的设备连接和数据传输，促进物联网的全球化发展；在自动驾驶领域，融合后的通信网络能够提供低时延、高可靠的通信保障，满足自动驾驶对实时性和安全性的严格要求；远程医疗中，融合网络可以实现高清视频会诊、远程手术等业务，打破地域限制，提高医疗资源的利用效率。

智能化与自主化

卫星通信系统实现智能化、自主化是未来的重要发展方向，涉及多个技术手段。在卫星的自主控制方面，通过先进的星载计算机和智能算法，卫星能够自主完成轨道控制、姿态调整、故障诊断与修复等任务。利用高精度的传感器实时监测卫星的状态，当检测到轨道偏差或姿态异常时，星载计算机可以根据预设的算法自动调整卫星的轨道和姿态，确保卫星正常运行。在面对部件故障时，卫星能够自主诊断故障类型，并采取相应的修复措施，如切换备用部件、调整工作模式等，提高卫星的可靠性和生存能力。

在网络管理的智能化方面，利用人工智能和大数据技术，对卫星通信网络进行智能管理和优化。通过对网络流量、用户需求等数据的实时分析，智能调整网络资源分配，提高网络利用率和通信质量。根据不同地区、不同时间段的用户流量变化，动态分配卫星的带宽资源，确保用户能够获得稳定的通信服务。还可以利用机器学习算法对网络故障进行预测和预警，提前采取措施避免故障发生，提高网络的稳定性和可靠性。智能化与自主化的发展将使卫星通信系统更加高效、灵活、可靠，满足不断增长的通信需求。

高频段与宽带化

高频段在卫星通信中的应用面临着一系列挑战，高频段信号的传播损耗较大，随着频率的升高，信号在传输过程中会受到大气吸收、雨衰等因素的影响，导致信号强度减弱，通信质量下降。在毫米波频段，雨衰现象较为严重，在暴雨天气下，信号衰减可能达到数十分贝，严重影响通信的可靠性。高频段的天线尺寸相对较小，这对天线的设计和制造提出了更高的要求，需要采用先进的材料和制造工艺，以提高天线的性能。高频段的频谱资源相对有限，如何合理规划和利用频谱资源，实现高效的通信传输，也是需要解决的问题。

宽带化发展对提升卫星通信能力具有重要作用，随着用户对高速数据传输的需求不断增长，如高清视频、虚拟现实、大数据传输等业务的兴起，宽带化的卫星通信系统能够提供更高的传输速率和更大的通信容量，满足用户对海量数据传输的需求。宽带化还可以促进卫星通信与其他新兴技术的融合，如物联网、云计算等，推动相关产业的发展。为了实现宽带化，需要不断研发新的技术，如多波束天线技术、高阶调制技术、高速信号处理技术等，提高卫星通信系统的频谱效率和传输性能。

北京研精毕智信息咨询有限公司（XYZResearch），系国内领先的行业和企业研究服务供应商，并荣膺CCTV中视购物官方合作品牌。公司秉持助力企业实现商业决策高效化的核心宗旨，依托十年行业积累，深度整合企业研究、行业研究、数据定制、消费者调研、市场动态监测等多维度服务模块，同时组建由业内资深专家构成的专家库，打造一站式研究服务体系。研精毕智咨询凭借先进方法论、丰富的案例与数据，精准把脉市场趋势，为企业提供权威的市场洞察及战略导向。