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近年來，全球衛星通信市場規模持續擴大，這一增長趨勢將在未來幾年內持續，特別是在新興市場和發展中國家，隨著經濟的增長和基礎設施的建設，衛星通信需求將更加旺盛，預計到2025年，全球通信、導航、遙感等需求的不斷增長將推動衛星通信行業市場規模達到新的高度，預計將達到數百億美元。

一、衛星通信行業概述

1、定義與特點

根據市場調研報告指出，衛星通信是地球上（包括地面和低層大氣中）的無線電通信站間利用衛星作為中繼而進行的通信，其基本原理是，人造地球衛星作為中繼站，轉發無線電信號，實現兩個或多個地球站之間的通信連接。人造地球衛星依據對無線電信號放大、轉發功能的有無，分為有源人造地球衛星和無源人造地球衛星。因無源人造地球衛星反射下來的信號過于微弱，缺乏實用價值，人們便著重研究具備放大、變頻轉發功能的有源人造地球衛星，即通信衛星，以此實現衛星通信。

衛星通信具備諸多顯著特點，在通信范圍上，只要處于衛星發射電波的覆蓋區域，任意兩點間都能夠開展通信。以靜止通信衛星為例，一顆大約可覆蓋地球表面的 40％，使覆蓋區內的地面、海上、空中的地球站能同時相互通信，在赤道上空等間隔分布 3 顆靜止通信衛星，就能實現除兩極部分地區外的全球通信 。在可靠性方面，其不易受陸地災害的影響，相較于地面通信受地震、洪水等災害破壞通信線路的情況，衛星通信鏈路更穩定。開通電路時，只要設置好地球站電路即可迅速開通，無需像地面通信那樣進行大量線路鋪設等前期工作。從接收特性看，可在多處接收，能經濟地實現廣播、多址通信，同一信道能用于不同方向或不同區間 ，像電視節目通過衛星通信，可實現大面積廣播，眾多用戶能同時接收。并且電路設置極為靈活，可隨時根據話務量情況進行調整，分散過于集中的話務量。

2、系統組成

衛星通信系統主要由衛星和地球站兩大部分構成，衛星是整個系統的核心，作為無線電通信中繼站，承擔著接收地球站發來的信號，進行放大、變頻等處理后再轉發回地球站的關鍵任務。通信衛星按軌道不同，分為地球靜止軌道通信衛星、大橢圓軌道通信衛星、中軌道通信衛星和低軌道通信衛星 。地球靜止軌道通信衛星位于地球赤道上空約 36000km 的圓形軌道，繞地球運行周期與地球自轉周期相同，相對地球靜止，能實現大面積穩定覆蓋；低軌道衛星通常工作在距離地面 500 - 2000 公里的低地球軌道，雖單顆覆蓋范圍小，但可通過多顆組網增加覆蓋和容量，且傳輸時延更低 。通信衛星按用途可分為軍用通信衛星、民用通信衛星和商業通信衛星等，不同用途的衛星在功能設計和性能指標上各有側重，軍用通信衛星更注重安全性和抗干擾能力，民用通信衛星則側重于滿足大眾通信需求。

地球站是衛星通信系統與地面通信網絡的接口，是設置在地球上（包括大氣層中）的通信終端站，用戶通過它接入衛星通信鏈路，進行相互間的通信。地球站按是否可移動，分為固定地球站、移動地球站和可搬動地球站；按用途可分為軍用地球站、民用地球站、氣象地球站、通信地球站、廣播地球站等。典型的衛星通信地球站基本組成包括天線系統、高功率發射系統、低噪聲接收系統、信道終端系統、電源系統、監控系統等。天線系統用于完成對衛星的高精度跟蹤及高效率地發射、低損耗地接收無線電信號；高功率發射系統提供大功率發射信號；低噪聲接收系統對接收的微弱信號進行放大；信道終端系統實現信號的調制解調等處理；電源系統保障地球站的電力供應；監控系統則對各個分系統的工作狀態進行監視和管理。

3、發展歷程

衛星通信的發展歷程充滿了探索與突破，1945 年，英國物理學家 A.C. 克拉克在《無線電世界》雜志上發表 “地球外的中繼” 一文，提出利用地球同步軌道上的人造地球衛星作為中繼站進行地球上通信的設想，為衛星通信發展奠定理論基礎。1957 年 10 月 4 日，蘇聯發射了世界上第一顆人造地球衛星 “斯普特尼克 1 號”，開啟了人類探索太空的新紀元，也為衛星通信的實現提供了可能 。1960 年 8 月，美國把覆有鋁膜的直徑 30m 的氣球衛星 “回聲 1 號” 發射到約 1600km 高度的圓軌道上進行通信試驗，這是世界上最早的不使用放大器的無源中繼試驗 。

1962 年 12 月 13 日，美國發射了低軌道衛星 “中繼 1 號”，1963 年 11 月 23 日該星首次實現了橫跨太平洋的日美間的電視轉播，讓人們看到了衛星通信在遠距離實時傳輸方面的巨大潛力 。1963 年 7 月，美國宇航局發射了 “同步 2 號” 衛星，這是世界上第一顆同步通信衛星，雖與赤道平面有 30° 的傾角，尚未完全靜止，但已在大西洋上首次用于通信業務。1964 年 8 月發射的 “同步 3 號” 衛星，定點于太平洋赤道上空國際日期變更線附近，成為世界上第一顆靜止衛星，1964 年 10 月，通過該星轉播了東京奧林匹克運動會的實況，此時衛星通信尚處于試驗階段 。1965 年 4 月 6 日，發射了最初的半試驗、半實用的靜止衛星 “晨鳥”，用于歐美間的商用衛星通信，標志著衛星通信進入實用階段 。

進入 20 世紀 80 年代后，國際商業衛星發展進入新的高潮，摩托羅拉公司提出銥星計劃，旨在通過 77 顆衛星組成的近地星群建設覆蓋全球的衛星電話網絡，雖最終因技術條件和商業模式等問題破產失敗，但這一時期衛星通信在通信報文轉發、電視信號轉播等方面已成為主流趨勢 。21 世紀，商業衛星開發定位轉變，明確為地面通信系統補充，如 2007 年創立的 O3b Networks 公司，通過與電信運營商合作，為島嶼或船舶提供寬帶衛星通信服務獲得成功。期間，衛星通信功能定位向衛星互聯網轉變，移動互聯網的發展推動衛星逐步服務于互聯網廣域覆蓋與接入 。2015 年，埃隆?馬斯克基于 SpaceX 提出星鏈項目，計劃發射 4425 顆低軌衛星（后增加到 4.2 萬顆），為全球客戶提供高速寬帶互聯網服務，推動衛星通信進入低軌寬帶衛星互聯網時代，同時高通量通信衛星崛起，采用更高通信頻段、更先進技術，實現更強大通信帶寬能力，為衛星通信發展注入新活力。

4、產業鏈結構

衛星通信產業鏈涵蓋了從衛星制造、發射到運營，再到應用服務的多個環節，形成了一個龐大而復雜的產業生態系統。

產業鏈上游主要包括衛星制造、衛星發射和地面設備制造等環節。衛星制造是產業鏈的基礎，涉及衛星平臺和衛星載荷的研發與生產。衛星平臺為衛星提供結構支撐、能源供應、姿態控制等基礎功能，包括結構系統、供電系統、推進系統、遙感測控系統、姿軌控制系統、熱控系統以及數據管理系統等；衛星載荷則是直接實現通信功能的部分，包括天線分系統、轉發器分系統以及其它金屬 / 非金屬材料和電子元器件等。在衛星制造領域，中國衛星、長光衛星等企業具有較強的技術實力和市場競爭力。衛星發射環節包括火箭制造以及發射服務，是將衛星送入預定軌道的關鍵步驟。中國航天科技集團、中國航天科工集團等是我國衛星發射領域的主要力量，具備先進的火箭研制技術和豐富的發射經驗。地面設備制造是衛星通信的重要支撐，包括地面接收天線、用戶終端、信關站以及核心網等設備的生產。海格通信、華力創通等企業在地面設備制造領域表現突出，產品廣泛應用于各個領域。

產業鏈中游主要是衛星通信運營商，負責運營管理通信衛星，為用戶提供廣播電視、通信、視頻、數據等傳輸服務。在中國，中國衛通是主要的衛星通信運營商，占據了國內衛星通信運營 80% 的市場份額，是亞洲第二大、全球第六大的衛星通信運營商。此外，中信網絡有限公司可通過亞洲衛星的衛星資源開展業務，中國電信、中信數字媒體網絡有限公司也取得衛星通信運營相關資質。衛星通信運營商在產業鏈中起到了橋梁和紐帶的作用，連接著上游的衛星制造和發射企業以及下游的用戶，通過合理規劃和運營衛星資源，滿足不同用戶的通信需求。

產業鏈下游主要是衛星通信的各類應用場景和用戶，包括海上用戶、航空用戶、陸地用戶以及政府、軍事等領域。在民用領域，衛星通信廣泛應用于偏遠地區寬帶連接、海上與航空寬帶連接、廣播電視信號傳輸等。在軍事領域，衛星通信為軍事指揮、情報傳輸、武器制導等提供了關鍵的通信保障。隨著技術的發展和應用場景的不斷拓展，衛星通信下游市場呈現出多元化和個性化的發展趨勢，對衛星通信服務的質量和性能提出了更高的要求。

二、衛星通信行業技術體系

1、關鍵技術

調制解調技術

據市場研究報告進行披露，調制解調技術是衛星通信中的關鍵環節，其原理是將原始信號（基帶信號）進行處理，使其能夠在衛星信道中有效傳輸，并在接收端恢復為原始信號。在調制過程中，通過改變載波信號的某些特性，如振幅、頻率、相位等，將基帶信號加載到載波上。常見的調制方式包括振幅調制（AM）、頻率調制（FM）、相位調制（PM）以及各種數字調制方式，如移相鍵控（PSK）、正交幅度調制（QAM）等。

以數字調制中的 QAM 為例，它通過同時改變載波的振幅和相位來傳輸數字信號。在 16-QAM 調制中，載波的振幅有 4 種不同取值，相位有 4 種不同取值，通過不同的振幅和相位組合，可以表示 16 種不同的符號，每個符號攜帶 4 比特信息，從而提高了信號傳輸的效率。在衛星通信中，調制解調技術在提高信號傳輸可靠性和有效性方面發揮著重要作用。它可以將低頻的基帶信號轉換為適合衛星信道傳輸的高頻信號，減少信號在傳輸過程中的損耗和干擾。不同的調制方式具有不同的抗干擾能力和帶寬利用率，選擇合適的調制方式可以根據衛星通信的具體需求，提高信號在復雜空間環境下的傳輸可靠性，確保通信質量。

多址接入技術

多址接入技術是實現多個用戶共享衛星通信資源的關鍵，常見的多址接入技術包括碼分多址（CDMA）、頻分多址（FDMA）、時分多址（TDMA）等。

CDMA 技術利用不同的編碼序列來區分不同用戶的信號，允許多個用戶在相同的時間和頻率上使用全部頻帶進行通信。在 CDMA 系統中，每個用戶的數據信號在發送前被乘以一個唯一的偽隨機碼（Chip Sequence），這些偽隨機碼具有良好的擴頻特性，使得不同用戶的信號在頻譜上相互重疊，但在接收端可以通過特定的解碼技術將目標用戶信號提取出來，其他用戶的信號由于編碼不匹配基本會被忽略。CDMA 具有頻譜利用率高、抗干擾能力強等優點，廣泛應用于 3G 和后續的移動通信技術中，在衛星通信中也常用于需要高容量和抗干擾能力的場景，如軍事衛星通信。

FDMA 則是在頻域上將可用的頻帶分成若干個小的頻段，并將每個頻段分配給一個用戶進行通信。整個頻譜被劃分為多個非重疊的信道，每個信道對應特定的頻率范圍，用戶在其專用頻率內進行通信。FDMA 技術簡單，信號傳輸穩定性高、延遲低，適用于需要高帶寬通信的場景，如早期的模擬蜂窩系統和一些對實時性要求較高的衛星通信應用。但 FDMA 的頻帶資源利用效率相對較低，尤其是在用戶數量變化較大的情況下，難以動態適應用戶需求，因為用戶頻段是靜態分配的，空閑的頻段無法被其他用戶利用。

TDMA 在時域上將信號分成不同的時隙，每個用戶分配一個或多個時隙來進行通信。在 TDMA 系統中，基站只用一部發射機，通過時間上的復用，在不同的時隙向不同的用戶發送信號，每個用戶在特定的時間段內使用整個頻帶。TDMA 可以更有效地利用無線資源，常見的應用包括 GSM 網絡。在衛星通信中，TDMA 適用于用戶數量較多且對資源利用率要求較高的場景，但它對同步要求嚴格，技術相對復雜。

信道編碼技術

信道編碼技術的主要目的是提高數據傳輸的可靠性和效率，其原理是在原始數據中添加冗余信息，使得接收端能夠檢測和糾正傳輸過程中可能發生的錯誤。在數字通信中，信道編碼通過將原始數據進行編碼，使得發送的數據序列具有一定的冗余性，從而能夠檢測和糾正一定的錯誤。這種冗余性可以使數據在傳輸過程中出現一定的差錯，但仍能夠被正確地接收和解碼。

常見的信道編碼方式有多種，重復編碼是將原始數據進行重復，使得數據具有冗余性，從而提高傳輸可靠性，但缺點是編碼效率低，不能很好地應對多種傳輸信道的干擾。奇偶校驗碼通過添加一位校驗位，使得數據中 1 的個數為偶數或奇數，以檢測單比特錯誤，優點是編碼效率高，但只能檢測單比特錯誤，不能糾正錯誤。海明碼是一種多級校驗碼，通過添加多個校驗位，可以檢測和糾正多個比特錯誤，編碼效率較高，但相對于奇偶校驗碼而言復雜度較高。卷積碼是一種線性碼，通過將數據序列與卷積碼器中的碼序列進行卷積編碼，使得數據具有冗余性，從而提高傳輸可靠性，能夠應對多種傳輸信道的干擾，但相對于海明碼而言復雜度更高。

在衛星通信中，由于信號傳輸距離遠，容易受到各種干擾，如宇宙射線、太陽黑子活動等，信道編碼技術顯得尤為重要。通過合理選擇信道編碼方式，可以有效提高數據在衛星信道傳輸中的可靠性，降低誤碼率，確保通信的準確性和穩定性，滿足不同應用場景對數據傳輸的要求。

擴頻通信技術

擴頻通信技術的原理是將原始信號的頻譜進行擴展，使其占用更寬的頻帶，從而提高信號的抗干擾能力和保密性。在發端，輸入的信息先進行調制形成數字信號，然后使用擴頻碼發生器產生的擴頻碼序列去調制這些數字信號，將信號的頻譜展寬。這樣處理后的信號再被調制到射頻頻率并發送出去。在接收端，接收到的寬帶射頻信號首先被變頻至中頻，然后利用本地產生的與發端相同的擴頻碼序列進行相關解擴，最后經過信息解調，恢復成原始信息輸出。

擴頻通信技術具有諸多優勢，在抗干擾方面，由于信號被擴展到很寬的頻帶上，使得擴頻通信系統具有很強的抗人為干擾、抗窄帶干擾、抗多徑干擾的能力。保密性方面，擴頻通信使用了偽隨機碼進行擴頻處理，避免信號被敵方截獲和破譯，提高了通信的安全性。在衛星通信中，擴頻通信技術被廣泛應用。在軍事衛星通信中，擴頻通信技術能夠保障通信的安全可靠，防止通信信號被敵方干擾和竊取；在民用衛星通信中，如衛星電視廣播、衛星互聯網等，擴頻通信技術也能提高信號的傳輸質量和穩定性，為用戶提供更好的通信服務。

2、技術發展趨勢

與 5G/6G 融合

衛星通信與 5G/6G 融合是未來通信技術發展的重要趨勢，其融合的技術路徑主要包括網絡融合和業務融合。在網絡融合方面，通過物理層融合，將衛星通信系統和 5G/6G 系統物理層進行融合，實現衛星通信和 5G/6G 信號的混合接收和處理，有效提高通信系統的覆蓋范圍和性能；數據鏈路層融合，將衛星通信系統和 5G/6G 系統的數據鏈路層進行融合，實現衛星通信和 5G/6G 數據包的混合轉發和路由，提高通信系統的吞吐量和延遲；網絡層融合，將衛星通信系統和 5G/6G 系統的網絡層進行融合，實現衛星通信和 5G/6G 網絡的互聯互通，擴大通信系統的覆蓋范圍和接入能力。

業務融合方面，將衛星通信系統和 5G/6G 系統的話音業務、數據業務等進行融合，實現衛星通信和 5G/6G 服務的互補和融合，為用戶提供更加豐富和多樣化的服務。在偏遠地區，衛星通信可以彌補 5G/6G 網絡覆蓋的不足，為用戶提供基本的通信服務；而在城市等 5G/6G 網絡覆蓋良好的地區，5G/6G 的高速率、低時延特性可以為衛星通信提供高帶寬和低時延的補充，滿足用戶對高清視頻、虛擬現實等業務的需求。

這種融合對未來通信網絡具有深遠影響，將實現全球無縫覆蓋，為用戶提供無處不在的通信服務。在應用場景方面，將推動物聯網、自動駕駛、遠程醫療等領域的發展。在物聯網中，衛星通信與 5G/6G 融合可以實現全球范圍內的設備連接和數據傳輸，促進物聯網的全球化發展；在自動駕駛領域，融合后的通信網絡能夠提供低時延、高可靠的通信保障，滿足自動駕駛對實時性和安全性的嚴格要求；遠程醫療中，融合網絡可以實現高清視頻會診、遠程手術等業務，打破地域限制，提高醫療資源的利用效率。

智能化與自主化

衛星通信系統實現智能化、自主化是未來的重要發展方向，涉及多個技術手段。在衛星的自主控制方面，通過先進的星載計算機和智能算法，衛星能夠自主完成軌道控制、姿態調整、故障診斷與修復等任務。利用高精度的傳感器實時監測衛星的狀態，當檢測到軌道偏差或姿態異常時，星載計算機可以根據預設的算法自動調整衛星的軌道和姿態，確保衛星正常運行。在面對部件故障時，衛星能夠自主診斷故障類型，并采取相應的修復措施，如切換備用部件、調整工作模式等，提高衛星的可靠性和生存能力。

在網絡管理的智能化方面，利用人工智能和大數據技術，對衛星通信網絡進行智能管理和優化。通過對網絡流量、用戶需求等數據的實時分析，智能調整網絡資源分配，提高網絡利用率和通信質量。根據不同地區、不同時間段的用戶流量變化，動態分配衛星的帶寬資源，確保用戶能夠獲得穩定的通信服務。還可以利用機器學習算法對網絡故障進行預測和預警，提前采取措施避免故障發生，提高網絡的穩定性和可靠性。智能化與自主化的發展將使衛星通信系統更加高效、靈活、可靠，滿足不斷增長的通信需求。

高頻段與寬帶化

高頻段在衛星通信中的應用面臨著一系列挑戰，高頻段信號的傳播損耗較大，隨著頻率的升高，信號在傳輸過程中會受到大氣吸收、雨衰等因素的影響，導致信號強度減弱，通信質量下降。在毫米波頻段，雨衰現象較為嚴重，在暴雨天氣下，信號衰減可能達到數十分貝，嚴重影響通信的可靠性。高頻段的天線尺寸相對較小，這對天線的設計和制造提出了更高的要求，需要采用先進的材料和制造工藝，以提高天線的性能。高頻段的頻譜資源相對有限，如何合理規劃和利用頻譜資源，實現高效的通信傳輸，也是需要解決的問題。

寬帶化發展對提升衛星通信能力具有重要作用，隨著用戶對高速數據傳輸的需求不斷增長，如高清視頻、虛擬現實、大數據傳輸等業務的興起，寬帶化的衛星通信系統能夠提供更高的傳輸速率和更大的通信容量，滿足用戶對海量數據傳輸的需求。寬帶化還可以促進衛星通信與其他新興技術的融合，如物聯網、云計算等，推動相關產業的發展。為了實現寬帶化，需要不斷研發新的技術，如多波束天線技術、高階調制技術、高速信號處理技術等，提高衛星通信系統的頻譜效率和傳輸性能。