圖1-1表示在一顆通信衛星天線的波束所覆蓋的地球表面區域內的各種地面站，都可以通過衛星中繼、轉發信號來進行通信。例如，A 站要與B站進行通信，首先A站把信號發射給衛星；衛星把接收到的信號進行放大和頻率變換後再轉發給B站。這樣 B站就能收到A站發來的信號。同理，A站也能收到B站發來的信號。通過上述通信程序可以看出，衛星通信是地面微波中繼通信的發展，是微波中繼通信的一種特殊方式。
1979年世界無線電行政會議(WARC)規定宇宙無線電通信有三種方式：
1.
太空站與地面站之間的通信；
2. 太空站之間的通信；
3.
透過太空站的轉發或發射而進行的地面站相互之間的通信。
這裏所說的太空站是指設在地球大氣層以外的太空飛行體或其它行星、月球等天體上的通信站。地面站是指設在地球表面的通信站，包括陸地上、水面上、大氣低層中、移動的或固定的地面站。
衛星通信屬於太空無線通信中的第三種方式；通信衛星就是離地球最近的一種太空站。
如果衛星的軌道平面與地球的赤道平面間的夾角為i。當i=90°時，地球衛星的軌道叫做極軌道。如有的氣象衛星的軌道就是極軌道。當i為0°～90°之間時，衛星的軌道叫做傾斜軌道。一些高緯度國家，如蘇聯的閃電系列衛星就是傾斜軌道。當i=0°時，衛星的軌道為赤道軌道。目前用的靜止衛星通信系統的衛星軌道就是赤道軌道。如圖1-2
所謂靜止衛星，就是衛星的軌道是圓形的；而且軌道平面與地球赤道平面重合，即i=90°；衛星離地球表面的高度為35785.6Km；衛星的飛行方向與地球的自轉方向相同。這時，衛星繞地球一周的時間恰好為24小時，如果從地球表面任何一點看衛星，衛星都是靜止不動的。這種對地面靜止的衛星叫做靜止衛星或同步衛星，利用這種衛星來轉發通信信號的系統叫做靜止衛星通信系統。目前的衛星通信絕大部分是靜止衛星通信系統。
1.
按衛星運動方式分：靜止衛星通信系統、低軌道行動衛星通信系統。
2.
按通信覆蓋區分：國際衛星通信系統、區域衛星通信系統、
國內衛星通信系統。
3.
按使用者分：公用衛星通信系統、專用衛星通信系統。
4.
按通信業務分：固定地面站衛星通信系統、移動地面站衛星
通信系統、廣播業務衛星通信系統、科學試驗衛星通信系統。
5.
按多重擷取方式分：分頻多重擷取(FDMA)衛星通信系統、分
時多重擷取(TDMA)衛星通信系統、空間分隔多重擷取(SDMA)
衛星通信系統、分碼多重擷取(CDMA)衛星通信系統、混合多
重擷取衛星通信系統。
6.
按基頻信號分：類比衛星通信系統、數位衛星通信系統。
自從1957年蘇聯成功地發射了第一顆人造地球衛星以來，目前世界上已發射了許多通信用的衛星。表1-1列出了幾種主要的衛星通信系統的類型及其通信業務。
1. 通信距離遠、覆蓋面積大：
一顆靜止通信衛星的天線波束，可以覆蓋地球表面積的42.4%。在這個覆蓋區域內，兩個相距18000公里的地面站可以進行遠距離通信。在靜止軌道上等間隔(120度 )配置三顆衛星，就可建立起除地球兩極地區以外的全球通信。(參見圖1-3)
2. 組網路靈活，便於多重擷取聯接：
在衛星天線波束的覆蓋區內，衛星通信網路所屬的地面站可以同時和其它地面站建立各自的通信路線，形成一種多方向，多地點的通信。這種衛星通信特有的性能，叫做多重擷取聯接。另外，各種形式的地球站，可以不受地理條件的限制，無論是固定站還是移動站，各種不同的業務種類，都可以組織在一個通信網路內，電路的建立十分靈活方便。
3. 通信品質高、容量大：
衛星通信工作在微波頻段，再加上各種頻率的重複利用，使得近代一顆通信衛星可用頻帶寬度達幾千兆赫與之相應的通信容量超過了33000條話路。在衛星通信中，電波主要在接近真空的外層太空傳播。因而可以很大地減小大氣折射和地面反射的影響，傳播特性比地面微波接力線路明顯穩定，所以通信品質高。
一個衛星通信系統是由太空分系統(通信衛星)、地面站、追蹤遙測及指令分系統和監控管理分系統等四大部分組成，如圖1-4所示。
(1) 追蹤遙測及指令分系統(測控系統)：
它的任務是對衛星進行追蹤測量，控制其準確進入靜止軌道上的指定位置；待衛星正常後，要定期對衛星進行軌道修正和位置保持等控制。
(2) 監控管理分系統：
它的功能是對定點的衛星在業務營運前、後進行通信性能的監測和控制，例如對衛星轉頻器(Transponder)功率、衛星天線增益以及各地面站發射的功率、射頻頻率和頻寬等基本通信參數進行監控，以保證正常通信。
(3) 太空分系統(通信衛星)：
通信衛星內的主體是通信裝置，其必要部分有衛星本體上的遙測指令、控制系統和能源(包括太陽能電池和蓄電池)裝置等設備，如圖1-5 所示。
通信衛星主要是起無線電中繼站的作用，它是靠衛星上通信裝置中的轉頻器(微波收、發信機)和天線來完成的。每個轉頻器能同時接收和轉發多個地面站的信號。顯然，當每個轉頻器所能提供的功率和頻寬一定時，轉頻器越多，衛星通信容量就越大。
(4) 地面站：
地面站的主要作用有兩個：一是向衛星發射信號；二是接收經衛星轉發的，來自其它地面站的信號。
a. 地面站的組成：
地面站由天線、饋線(Feed Line)設備；發射設備；接收設備；頻道終端設備；追蹤和伺服設備；電源設備；通信控制設備組成，如圖1-6所示。
b. 天線、饋線設備：
基本作用是將發射機送來的大功率微波信號變成電磁波向衛星方向輻射出去；接收衛星轉發來的微波信號，並且送到接收設備的第一線低雜訊放大器。通常，地面站的天線是收發共用的，因此要有收發開關(或稱雙工器)。從雙工器到收、發信機之間，有一定長度的饋線連接。
由於衛星通信大都工作於微波波段，所以地面站天線通常是碟型天線，目前一般都採用性能較好的卡塞格倫天線。
對天線的要求是，天線增益高。雜訊溫度低，頻帶寬，天線應具有500MHz以上的頻寬。旋轉性能好。機械精度高，由理論分析可知天線半功率點的波束寬度可用下式計算：
θ1/2≒70λ/D (公式1-1)
λ為工作波長，D為天線直徑。通常要求天線的指向精確度應小於波束寬度的1/10。例如已知λ=7.5cm、D=27.5m時，用(公式1-1)式可求得波束寬度θ1/2=0.2° ，該天線的指向誤差應小於0.02°。由此可見，天線的機械精度要求較高。
卡塞格倫天線的組成如圖1-7所示。
由饋源(Feed)、拋物面主反射器和雙曲面副反射器構成。饋源位於副反射器的實焦點處，主反射器的焦點與副反射器的虛焦點相結合。卡塞格倫天線的工作程序是：發射時，大功率的微波信號能量從饋源輻射出來，射向副反射器。副反射器把信號的能量反射回來，射向主反射器。主反射器再次對信號的能量進行反射，形成天線的波束射向衛星。接收時，電磁波的行進程序與發射時相反。
由於地面站天線部分的建設費用很大，約佔全站的1/3，天線口徑的尺寸越大，地面站性能越好、容量越大。地面站類型系列往往以天線口徑來劃分。例如，國際衛星通信系統中，規定A類標準站天線口徑為30～32米；B類站為11～13米左右；C類站為16～18米，而D類站天線口徑則分別為4.57米和3.05米等。其中A、B、D類站工作於 4/6 GHz，而C類站工作於11/14 GHz。此外還有E、F等類標準站。
一般來說，工作頻段一定，當折算到地面站饋線輸入端的總等效雜訊溫度一定時，天線口徑越大，地面站接收靈敏度就越高，通常用地面站品質因數G/T來描述，它是地面站最重要功能規範之一。G/T 值的分貝計算式為：
[G/T]=10lgG-10lgT (公式1-2)
式中，G為接收天線增益；T為地面站饋線輸入端處的等效雜訊溫度。
當地面站天線向衛星發射的功率一定時，若天線增益越高，則發射機需輸出的功率越小。但天線口徑越大，則造價越高並且機動性能變差。
c. 追蹤和伺服設備
由於各種原因，靜止衛星總有一定的漂移，為了保證地面站天線的波束始終對準衛星，就需要有一套追蹤和伺服設備，控制天線時時對準衛星。
地面站天線追蹤衛星的方法有三種：第一種方法是手動追蹤，根據預知的衛星軌道位置數據隨時間變化的規律，用人工按時調整天線的指向。第二種辦法是程度追蹤，即把預知的衛星軌道位置數據和天線指向的角度數編成時間程式，輸入電腦，用電腦來調整天線的指向。由於各種因素影響，預先計算出的軌道位置數據不會很精確，因而上述二種方法追蹤精度較差。第三種方法是自動追蹤。這種方法的基本原理是：衛星向地面站發射一個低電位信號標記，地面站用追蹤接收機接收信號標記。當天線軸對準衛星時，追蹤接收機沒有錯誤信號輸出。如果天線軸偏離了指向衛星的方向，在天線控制系統中就會產生一個與偏離角度大小成正比的錯誤信號。偏離角度分為方位角和仰角兩部分。追蹤接收機把從天線送來的錯誤信號進行放大、檢波，變成方位的和俯仰的兩個直流控制信號，分別控制天線的方位、俯仰驅動裝置，從而調整天線的指向、直到天線軸對準衛星為止。
由於自動追蹤能使天線連續地追蹤衛星，並且精度較高，所以在大型標準地面站中，通常都以自動追蹤為主，手動和程式追蹤為輔。
d. 發射設備
發射設備主要任務是將已調變的中頻(一般為70MHz)信號變換為射頻信號，並將功率放大到一定電位，經饋線送到天線向衛星發射。
發射設備的組成如圖1-8所示。由上變頻器、自動功率控制電路、發射波合成裝置、激勵器和功率放大器組成。
對地面站的主要要求有：發射功率大，發射功率決定大功率放大器輸出功率和天線增益的乘積，即EIRP=PT．GT，稱為地面站有效全向輻射功率；頻頻寬度寬，應與天線分系統相同，載頻的精度高，載波頻率的相對精確度應優於6Χ 10-6；放大器的線性度好；增益穩定，對發射的有效全向輻射功率要保持在規定值的±0.5dB以內。
發射設備的工作程序如下：
來自基頻處理單元的信號經調變器調變後，變為70MHz的中頻已調變信號，經過中頻放大器放大的信號送上變頻器。上變頻器把70MHz已調變信號變成GHz的發射頻率。上變頻器一般都採用參量放大器(Parametric Amplifier) ，它主要特點是雜訊小而且有一定的增益。變頻器中的本地振盪器(Local Oscillator)一般需採用晶體倍頻鎖相的方法來達成。本地振盪器的輸出信號頻率為幾GHz，有很高的頻率穩定度。
發射設備中，最關鍵的大功率放大器。目前，大功率放大元件主要是用速調管(Klystron)和導波管(Wave Guide)。速調管具有輸出功率大，效率高、簡單、穩定等優點，但頻帶較窄。在6GHz頻段上，至多也只能獲得50～70MHz頻寬，故只適用於中小容量的地面站。大功率導波管(Wave Guide)的輸出功率可達幾千瓦到十幾千瓦。它的突出優點是頻頻寬；可達500MHz。但設備復雜，不夠穩定，效率較低。導波適用於大容量地面站。
為了滿足大功率放大器對激勵電位的要求，需要有一個激勵器，激勵器是一個小功率、高增益的導波放大器。從上變頻器來的低電位發射信號，經激勵器放大後，能在500MHz頻寬內獲得40～50dB的增益(在6GHz頻段)。
在分頻多重擷取的衛星通信系統中，為了克服多載波情況下的交互調變(Intermodulation:IM)干擾，必須對發向其它各地面站的每個載波的電位嚴加控制，使大功率放大器輸出的電位的變化不超過0.5dB。這個任務，是由自動功率控制設備來完成的。
當需向其它地面站發射多個載波時，這些載波就在發射波合成設備中複合成一個多載波，最後由大功率放大器放大到所需的發射電位經由饋電(Feeding)設備送到天線向衛星發射。
e. 接收設備
接收設備的主要任務是把天線收集來自衛星轉頻器的有用信號，經加工變換後送給解調器。
對接收設備的主要要求是：雜訊溫度低，接收設備的雜訊溫度一般只有幾十K；工作頻寬一般要求具有500MHz的頻寬；增益穩定。
接收設備由低雜訊放大器、下變頻器、接收波轉換分離裝置、解調器等組成，如圖1-9所示。
接收設備工作程序如下：接收到的來自通信衛星的微弱信號，經過饋電設備，首先加到低雜訊放大器。因為接收到的信號十分微弱要求放大器給信號增加的雜訊越小越好，所以就得使用低雜訊放大器。從低雜訊放大器輸出的信號，在傳輸放大器中進一步放大後，經過導波管傳輸給下變頻器。為了補償導波傳輸損耗，還要加一個4GHz的電晶體放大器。如果接收多個載波，則要經過接收波分離裝置，分配到不同下變頻去。在下變頻器中，把接收到幾GHz的微波信號變成中頻信號(如70MHz)。再經中頻放大，加到解調器，解調後的基頻信號，被送到基頻轉換裝置。
在接收設備中，起主要作用的是低雜訊放大器，它決定了整機的雜訊性能。早期地面站一般都用參量放大器。所謂參量放大器，就是利用諧振回路電抗元件(電容或電感)參量的變化，將來自幫浦的高頻能量轉換成為有用信號高頻能量的放大器。參量放大器雜訊低的原因是，它既沒有散粒效應的有源雜訊，無源的電阻熱雜訊也很低。還可用液態氮或液態氦對參量放大進行冷卻到-200℃左右進一步降低雜訊。氦致冷參量放大器等效雜訊溫度低達15K左右。但這種放大器結構較複雜；熱電致冷的參量放大器等效雜訊溫度約為35～40k，增益大於60dB，其結構較簡單，因此得到廣泛使用。近十幾年場效應電晶體低雜訊放大器的等效雜訊溫度降低很快，如熱電致冷的場效應電晶體放大器等效雜訊溫度約70k左右，加之結構簡單、壽命長、價格低等一系列優點，場效應電晶體放大器得到廣泛應用並有很大發展前途。
為了降低饋線的損耗雜訊，低雜訊放大器一般裝在一個小盒子裏，放在天線背後。
f. 通信終端設備
頻道終端設備可以分上行(發送)和下行(接收)兩個部分，這兩部分都工作在70MHz中頻以下。
終端設備的作用是：發射端頻道終端將使用者送來的消息加以處理，變化適合所採用的衛星體制要求的信號形式；在接收端則應進行與發端相反的處理，使收到的信號恢復為原來的消息。
終端設備的種類有：為了發送和接收電話、電報、電視、傳真、數據等各種信號。終端設備就相應有電話終端設備，電視終端設備、傳真終端設備和數據終端設備等。
下面，以類比式頻道終端為例進行介紹。類比式電話發送終端如圖1-10所示。\ 使用者來的多路電話信號，要按國際衛星通信系統分頻多工(FDM)電話的頻譜組成標準排列。它的多重擷取標準有24、60、96、132 972、1872等標準多工路數，再加上12KHz以下頻譜安排的服務話和服務報，組合成互不重疊的頻譜，然後在單一的通道中進行傳輸。
預加重電路是為克服接收端FM(調頻)解調器輸出信號雜訊比不均勻性(電話基頻信號中高端話路信號雜訊比明顯低於終端話路信號雜訊比)而採用的，解決的辦法是在調變器之前加一個預加重網路，它的作用是使高端信號幅度相對提高，低端信號幅度相對降低。頻道雜訊並未經過預加重。經過收端去加重電路後(與預加重特性相反)，電話信號恢復成原來的信號，而雜訊高端被壓低，低端抬高，也變均勻了，所以解調後高、低端信號雜訊比均勻了。經過這樣處理，用國際衛星組織建議的預加重和去加重特性，高端話路雜訊被壓低4dB或者說高端信號雜訊比改善4個dB。改善大小稱另重改善系數。
AGC放大器(自動增益控制放大器)的任務是對輸入信號進行自動增益控制，當輸入信號超過規定電位時，其增益會自動下降，使輸出信號幅度較恆定。
能量擴散電路的作用是減小交互調變干擾。當功率放大器在多載波工作時，由於電晶體的非線性會產生交互調變干擾雜訊。尤其是未調變或通話路數很少時，對工作在其它頻帶的信號干擾最嚴重。為此，在未調變或調變指數很小時，需要外加一個信號，對載波進行附加調變，使載波能量擴散，從而使交互調變雜訊也廣為擴散，從而大大減小干擾。由實驗得知，外加信號用20～150Hz的對稱三角波較為合適，這個信號叫做「能量擴散信號」，該信號就是由能量擴散電路產生。接收時，可以用一個高通濾波器使多路電話信號通過，使能量擴散信號被濾掉。
峰值限幅器的作用是對多路電話信號超過某一峰值的部分進行限幅。減小頻率調變器產生過大頻率偏移，從而減小發射機產生帶外輻射造成對其它通信設備的干擾。合成器的作用是把輸入的多路電話信號、三角波能量擴散信號和導頻(Pilot Carrier)信號三者相加後送到頻率調變器的輸入端，進行頻率調變。經頻率調變器後，輸入信號變成一個載頻為70MHz，具有一定頻寬的調變信號，而它的瞬時頻率與基頻信號變化的規律相同。
g. 通信控制設備
地面站相當複雜和龐大，為了保證各部分正常工作，使管理自動化，必須在站內集中監視、控制和測試。為此，各地面站都有一個中央控制室，通信控制設備就配置在中央控制室內。通信控制設備主要由監視設備、控制設備和測試設備等組成。
監視設備安裝在中心控制台上，用於監視地面站的總體工作狀態、通信業務、各種設備的工作情況以及現用與備用設備的情況等。
控制設備用來對地面站的通信設備進行遙測、遙控以及現用、備用設備的自動轉換等。控制設備由發射控制設備和接收控制設備兩部分組成。
測試設備是對各部分電路進行測試。
h. 電源設備
地面站電源設備供應站內全部設備所需的電力。為保證99.8%以上的通信可靠性，對能源系統提出了很高的要求。地面站設備，尤其是大功率發射機所需要的電源，必須是穩定電壓穩定頻率、高可靠性的不中斷電源。
為了滿足地面站的供電要求，通常應設有兩種電源設備，即交流不中斷電源設備和應急電源設備。
交流不中斷電源設備是由市電、應急發電機、配電盤、兩套不中斷電源、開關板、蓄電池等組成。它是一種能向地面站不間斷、高穩定地提供額定頻率、額定電壓的電源設備。
應急電源設備是當主用電源發生重大故障或用於地面站增添設備而現用電源電力不足時可用來供電的一種備用電源。它一般由兩台全自動控制並聯運用的柴油發電機、高壓配電盤、自動並聯控制盤、啟動用蓄電池及其它補充設備構成。
另外，為了確保電源設備安全以及減少雜訊，交流聲的來源，所有電源設備都應良好地接地。
2. 靜止衛星通信系統的工作程序
我們以圖1-11為例，簡要地說明一下衛星通信系統的工作程序。
假定使用者A位於相距地面站A'較遠的市區內，他想與另一城市內的使用者B進行通話。那麼他首先應通過市內電話局要長途電話局進行掛號，隨後由話務員通過自動(或人工)接線方式將衛星線路及對方地面長途線路接通。接著對方長途電信局話務員負責接通到使用者B的市話線路。這時，遠隔千里的兩地使用者A和B，就可以進行通話了。
在衛星通信系統中，用於電話業務的衛星通信線路，通常採用雙工通信方式。這樣雙方使用者在通話時，與使用普通電話完全一樣，只是由於衛星線路時間延遲長(約 0.27秒)，通話會有一些不暢之感。
圖1-12是圖1-11中衛星通信線路部分中的地面站A'、B'及衛星的具體組成方塊圖。由圖可見，地面站A'的頻道設備首先將多路電話信號進行多工，成為基頻信號(其頻率範圍一般為幾千赫至幾十兆赫，視電話路數多少而定。)然後對復用信號進行基頻處理(圖中略)，經過加重、能量擴散等處理後的基頻信號送調變器，對70兆赫(或更高) 頻率的載波進行調變，再經上變頻器轉換成載波為f1的上行載波信號 (一般f1為幾GHz，例如6GHz)。最後，利用微波大功率放大器進行放大到額定發射功率，經雙工器由天線輻射出去。
由地面站A'發出的上行載波信號經過約4萬公里的遠距離傳輸，到達衛星轉頻器。由於電池在傳播程序中受到很大衰減(當f1=6GHz 時，衰減約200dB)並加入雜訊，以致信號變得很微弱，信號雜訊比非常低。所以在衛星轉頻器中必須用低雜訊接收機來接收。在接收機中對載波f1進行放大並進行頻率變換，將f1變頻為f2(例如4GHz)的信號。最後，利用發射設備的輸出功率放大器將信號放大到所需的電位，經天線向地面發射。
由於衛星轉頻器發射的載波頻率為f1的信號，在傳播程序中同樣要經過太空約4萬公里的遠距離傳輸，因而也受到很大衰減(當f2=4GHz時，衰減為 197dB)。又因為轉頻器輸出的功率小，再加上為了使天線波束有一定的覆蓋範圍，因此衛星天線增益很低，這樣到B'站的信號強度就更弱了。為此，地面站必須用高增益天線和低雜訊接收機才能有效地接收。由天線接收到的信號，經雙工器、低雜訊放大器和下變頻器放大並變頻為中頻信號(如70MHz)，然後送到解調器恢復出基頻信號，最後經過交通濾波器濾除能量擴散信號，去加重等處理，通過多工設備進行分路，並通過地面微波中繼線路或其它類型的長途線路、市內通信線路，送給有關使用者。
同樣B站使用者要與對方通信時，也與上述程序類似。不同之處是在於分頻多重擷取(FDMA)方式中，B站的上行頻率為f3(f3≠f1)，下行頻率為f4(f4≠f2)，以避免通信程序中相互之間的干擾。
從上面介紹中可以看出：一條衛星通信頻道是由發送端地面站、上行鏈路、衛星轉頻器、下行鏈路和收端地面站所組成的。而且利用兩條傳輸方向相反的單向頻道構成一條雙工通信線路進行工作。
行動衛星通信系統是指艦船、飛機、車輛等移動體上的通信地球站利用衛星進行通信組成的通信系統。包括艦船之間、飛機間、車輛間、或它們與固定站之間的通信。總之通信雙方至少其中之一是移動的。
目前，發展最快的是海事衛星(INMARSAT)通信系統。該系統的移動終端(船載地面站、機載地面站等)，通過同步通信衛星和地面站，並經由通信網路中轉，進行全球範圍的電話、傳真和數據傳輸。
國際海事衛星通信系統是類似於國際通信衛星系統的又一個國際性衛星通信系統。它克服了船舶用的短波通信頻帶窄、干擾大，效率低，受天氣、地理位置變化影響大等缺陷，具有通信距離遠、範圍廣、容量大、品質好、可靠性高、使用靈活等引入注目的特點。在全球絕大部分海域可進行電傳、電報、電話、傳真和高速數據傳輸，達到導航、定位綜合利用和全自動轉接，是當今解決海上通信困難的最有效途徑。
國際電信聯盟還把L波段中的1535～1542.5MHz和1636.5～1644MHz作為航海衛星通信業務的專用頻率範圍。正在執行的INMARSAT-A系統的主要任務是對海洋船隻和鑽井基台提供服務。該系統中已有的一萬餘艘船隻裝備有船用地面站。目前，它的業務範圍已不局限在海上，已成為包括空中和陸地上的行動衛星通信系統。
2. 海事衛星通信系統的組成
海事衛星通信系統由通信衛星、追蹤遙測指令站(TT&C)、海岸地球站(CES)、通信網路協調站(NCS)、船舶地面站(SEC)及設在英國倫敦的操作控制中心(OCC)和設在聯邦德國的達姆施塔特以及美國華盛頓特區的衛星控制中心(SCC)構成。國際海事衛星通信系統的構成示意圖如圖1-13所示。
(1) 國際海事衛星通信系統太空段
國際海事衛星通信系統覆蓋圖如圖1-14所示。系統的太空部分由分佈在大西洋、印度洋和太平海三個區域上空的衛星所組成，以形成覆蓋全球的通信網路。為南北緯 70°之間的海域和陸地提供全天候通信業務。對於70°82°間極區，估計每天至少可以提供34小時的通信業務。各種INMARSAT的衛星各都有2個轉頻器。其中，一個用於岸站至船站，它把上行的C波段6GHz頻率，變成下行L波段1.5GHz頻率；另一個用於船站至岸站，上行用L波段的1.6GHz頻率，下行用C波段的4GHz頻率，衛星上的C波段天線採用覆球波束，波束邊緣的增益可達16dB。上述三顆衛星連同地面段部分，構成第一代國際海事衛星通信系統。
海事衛星組織1984年已著手研究第二代國際海事衛星系統。1989年啟用。第二代國際海事衛星著重解決船站小型化和增加通信容量問題。船站小型化主要是天線尺寸的小型化。天線尺寸小，其增益下降，接收系統C/N(載波功率比雜訊功率)亦下降。為保持原來通信品質不變，即S/N(信號功率比雜訊功率)不變，需採用高效音頻編碼，前向除錯(FEC)等通信技術。減小了每條話路所需的衛星功率，因而就可增大衛星的通信容量。國際海事衛星通信系統的數位化技術，使小於天線可以提供同等品質的服務。這意味著用約40cm直徑(以前用80120cm)的小型天線即能提供滿意的電話業務。國際海事衛星通信系統的長期規劃見表1-2所示。
(2) 海事衛星通信系統地面段
國際海事衛星通信系統按每個洋區分別組成一個通信網路。每個網路中均有以下四類地面站。
第一類是用於追蹤、遙測和指令站(TT&C)它的基本功能是對衛星進行追蹤測量，控制其準確進入軌道上的指定位置；待衛星正常執行後，要定期對衛星進行軌道修正和位置保持。
第二類是網路協調站(NCSNetwork Coordination Station)。它的基本功能是控制國際海事衛星組織的通信網路，以期有效地利用電路。
第三類是海岸地面站(CESCoast Earth Station)。它的基本功能是將船舶地面站用衛星電路接續到陸上的公用通信網路。
第四類是船舶地面站(SECShip Earth Station)。
網路協調站同任一個海岸地面站一樣，除執行本站的通信業務外，主要作用是統一管理海域內的全部通信電路，並將其分配給各海岸地面站和船舶地面站；對海岸地面站呼叫電話電路的要求進行衛星電路的分配和控制；管理船舶地面站的佔線狀態；監視管理音頻級電路的使用狀態、對於遇險呼救優先分配電路等功能。
海岸地面站的主要作用是通過衛星把船站使用者和陸上各使用者連接起來。主要功能是管理船站使用者和陸上使用者呼叫電路要求，如果使用者的呼叫屬使用者電報時，它來分配其電路；如為音頻電話時，它向通信網路控制站要求呼叫電路。它也具備對遇險信號給予優先分配電路的功能。
船舶地面站主要完成船舶對其它通信方向的通信任務。為了完成通信聯絡任務，它應具有發射分時多重擷取(TDMA)載波信號，接收分時多工(TDM)信號和發射申請信號的能力。
上述各類站的功能是為保證網路站管理，頻道申請和頻道分配所必須具備的。
各站間的電話業務，不管岸→船或者船→岸，一律採用每載波單話路(SCPC)調頻(FM)方式。SCPCFM的射頻載波間隔為25KHz。同時規定岸→船和船→岸兩個方向的頻率成對分配。電報業務採用兩相相干相移鍵送(Coherent Phase Shift Keying:CPSK)調變方式。
(3) 船舶地面站
a. 船舶地面站的分類
船舶地面站按其能力大小(技術性能)和安裝在不同噸位的船上，可分為A，A1， B，C，D五類。其中A類已大量使用。表1-3列出了上述各類地面站的主要性能。B和C類站主要以小型船隻為對象，以天線小型化和具有高的經濟效益為目標。C類站的重點是放在遇險呼救安全通信方向。D類站是以海上油田、大型船舶等大使用者為對象的。因為它有較大的通信容量。目前船舶站中有80%是A類站，主要用在一萬至十萬噸級的船舶通信。近年來2百至3百噸級的船隻上安裝海事地面站數量在增加。
b. 船舶地面站的構成及主要性能
海事衛星通信系統船站由甲板上的部分和室內通信部分組成。甲板以上的室外部分由天線及其控制部份、大功率放大器、低雜訊放大器等組成。為了防海水等的襲擊，將上述設備安裝在一個硬質天線罩內。室內部分由上、下行變頻器、調變解調器、頻道控制單元、操作監控台及終端設備組成。供電系統及旋轉羅盤輸出等由船隻提供。以上室內室外兩部分之間的信號傳輸使用L頻段系統，圖1-15表示船舶地面站通信系統設備的構成圖。
船舶地面站的品質因數(G/T)值是衡量該站性能的一個很重要的規範。它主要決定天線的尺寸、天線效率、饋線損耗及接收機的等效雜訊溫度。表1-4列出了1.2m拋物面天線的船站接收系統G/T的設計例子。A類SES站的其他性能要求見表1-5。
c. 天線分系統及其控制
船及人在航行中經常處於搖擺晃動之中，船體相對於地垂直線傾斜甚至可達±25° 左右。在此種情況下，若甲板以上的天線基台不採取姿態穩定措施，使天線始終對準衛星，保持通信不中斷是很困難的。穩定天線姿態，主要是控制天線支架的軸向轉動，使其抵消船體擺動引起的天線指向偏差。
為了保持船站天線位置的穩定，通常可採用四軸系統，四軸系統的原理如圖1-16所示。當船體擺動時，四軸系統中的水準板由X、Y軸控制，總能保持水準狀態。然後再對方位軸和仰角軸進行控制，就能保持天線對準衛星的指向。
天線伺服追蹤系統是天線控制一個重要部分。只要預先確定船隻和衛星的位置，就可計算出船站天線的工作方位角和工作仰角，然後用人工或自動控制方式進行控制調整天線使其指向衛星。通常使用自動追蹤。自動追蹤時，從船舶的陀螺儀輸出信號和自動追蹤系統可獲得方位角及仰角的資訊，有了這兩個資訊，就可以控制天線和追蹤衛星。
d. 通信分系統設備
SES站的通信分系統設備主要有大功率放大器、低雜訊放大器、調頻式調變解調器，PSK調變解調器，終端設備等。
大功率放大器的作用。主要作用是提供足夠的發射功率，保證一定的EIRP。1.2m天線的SES站大功率放大器輸出功率約34W。接收系統的低雜訊放大器主要作用是在天線尺寸一定的情況下，保證較好的G/T值。採用1.2米天線船站，經過計算放大器雜訊約為88k左右。電話頻道調變器為獲得高穩定度的中心頻率和較好的調變線性，採用相位鎖定調變器為宜。由於船站終端是工作在較低的C/N0條件下，所以採用門限擴展解調器為宜。假若在調變器輸入端使用了壓縮器，則在解調器的輸出端相應地採用解壓縮器。
岸→船方向的電報、信號頻道採用了1200b/s的TDM信號進行2 相PSK調變，船站進行相應的PSK解調。由於船→岸方向的電報頻道和申請頻道採用4800b/s的信號(差分編碼)，以2相PSK調變進行傳輸的，多重擷取方式為TDMA。
(4) 海岸地面站(CES)
INMARSAT系統中按其功能分類有海岸站(CES)和網路協調站(NCS )，它們均建議在陸地上。相對船站而言，有時人們統稱CES站和NCS 站為岸站。有的國家，如日本，兩站建在一處，這樣可以共用一套L 頻段和C頻段的射頻設備。考慮到這兩類站在設備及通信技術方面無多少本質的差別，為縮短篇幅，把這兩類站統稱岸站介紹。
a. 岸站的主要功能
岸站的主要功能為：
■每個岸站必須具備對船站(SES)的通信功能，包括對從船舶或陸上來的呼叫分配和建立通信頻道；頻道狀態(即空閒、正在管理申請、佔線等)的監示和排隊的管理；船站識別碼的編排和核對；處理呼叫資訊的記錄；遇難資訊的監示和接收；衛星轉頻器頻率偏差的補償；通過衛星的自我環路測試。
■在海事系統的電路分配控制採用集中控制方式時，至少有一個岸站具備多岸站執行時的網路控制功能。
■在每一海域內至少有一個岸站具備對船站的使用測試功能，以對船站通信系統及終端設備進行基本的測試驗證。正因為岸站在整個海事衛星通信系統中處於海洋航行中的船站與陸上國際國內通信中心之間的樞紐地位，不僅對其性能要求較高，而且要安全可靠，功能齊全。
b. 系統的構成及功能
海岸地面站的系統構成見圖1-17，它由天線及伺服追蹤系統、射頻系統、中頻系統、系統管理控制系統及電源系統等組成。
海岸地面站的性能應符合INMARSAT制定的技術規範。具體參見日本山口海岸地面站的各項性能規範，見表1-6、1-7、1-8和1-9。
表1-6顯示出了日本山口海岸地面站13m卡塞格倫式拋物面天線L 和C頻段主要性能規範的測試結果。
表1-7顯示出了C波段高功率放大器工作頻寬為8.5MHz，使用速調管時的主要性能規範。
低雜訊放大器設備，用非冷卻參量放大器和低雜訊場效應電晶體放大器，表1-8顯示出了主要規範。
L波段收發訊設備的規範和主要性能見表1-9。
岸站的天線、收發訊設備、中頻設備、調變解調器等工作原理基本同靜止衛星通信系統中地面站的工作原理。下面主要介紹(CES)和(NCS)的網路控制設備(NCP)。
網路控制設備(NCP)除進行頻道的分配、建立、復原、監示外，還包括船站號碼的編排整理，呼叫處理數據的記錄及各種測試功能。為確保安全可靠地執行，這些設備均按1：1的備份方式配置。
NCP主要有中央處理機、系統控制單元、線路介面單元及外圍設備組成。中央處理機負責儲存、執行和輸入輸出控制功能。系統控制單元是對網路控制器的各部分實行控制。它每分鐘處理30次使用者電報呼叫和5次電話呼叫。線路介面設備提供調變解調器的控制和線路幹線的控制。週邊設備包括磁碟、磁帶、顯示器、印表機及數據轉發等。
NCP的重要組成部分之一是它的軟體。NCP的軟體有通信處理控制程式，呼叫監示程式，系統監示管理程式，維護程式及診斷程式等。這些程式組成的byte數最大達90Kbyte，如表1-10所示。
3. INMARSAT系統提供的電路種類及可供選擇的服務項目
海事衛星系統提供的電路種類主要有音頻級電路、電報電路及56kbit/s高速數據電路。電話和電報電路又分單向和雙向。在上述電路內開放服務種類主要有電話、電報、數據傳真及使用者電報。
4. 信號
在海事衛星通信系統中，基本上是採用按需分配方式分配線路的，使用的信號有頻帶內信號(In-Band Signaling)和頻帶外信號。
頻帶外信號是供建立衛星線路中的工作頻道所需用的，按CCIR的定義和信號組成的基本概念，它由岸→船方向的申請頻道兩部分組成。這兩部分頻道的功能有：建立聯繫；清除聯繫；交換資訊信號；指示呼叫的優先權；發送監視控制信號；從異常狀態復原等。頻帶外信號包括如下信號：
位址信號傳送船站識別碼和岸站識別碼(也可能包含使用者的國際編號和船的海域編號)。
分配信號指定使用頻率、子碼框(Sub-Frame)、時隙等(Time Slot) (僅限岸 →船方向)。
優先權管理業務種類(PST)信號指定呼叫的優先權，指定業務類型(電話、使用者電報、數據等)，傳送監示和服務信號。
頻帶內信號是通過工作頻道聯接船站與交換局所需用的，即是在按頻帶外信號建立了衛星線路的通信頻道之後，為了通過該頻道把船站岸站交換局進行聯接所需用的信號。在岸站交換局這個區段，採用CCITT建議的信號方式，它強調岸站和地面網路間聯接使用的信號要與帶內信號相介面。因而帶內信號可認為是具有與地面上網路介面的信號功能的岸站與船站間的信號，在選擇時要十分注意統籌考慮信號格式。MARISAT系統電話頻道的頻帶內信號採用2600Hz作為監示信號，而岸站與交換局間的電話信號方式採用CCITT5號信號。
5. INMARSAT系統通信聯絡方式
(1) 系統的頻道及頻率配置
以MARISAT為例，該系統可以提供電話、電傳、數據以及傳真等幾種通信服務。所以它配有語音頻道、電報頻道和申請頻道。如圖1-18所示。
從圖可見，岸站同衛星之間使用C波段，上行為6GHz頻段，下行為4GHz頻段。船站與衛星之間使用L波段。這是與靜止衛星通信系統固定通業務不同的地方。這是因為L波段電子設備有較高的效率，設備結構比較簡單可靠、都卜勒頻移小和費用低的優點，所以把L波段用在船站與衛星間通信。
岸站與船站之間以SOPC/FM方式提供多個雙向語音頻道(包括數據、傳真)。
電報(電傳)頻道是這樣提供的：岸→船方向用TDM方式提供22個電報頻道；船→ 岸方向用分時多重擷取(TDMA)方式提供22個電報頻道，它們共用一個載波頻率。
頻道的分配是按需分配的，所以還設置了一個申請頻道、一個分配頻道(同岸→ 船報路共用)。當移動終端要與岸上使用者通信時，首先以申請頻道頻率，以突發形式向岸站進行業務申請。岸站根據當時頻道使用情況，分配一對頻道給需要通信雙方。待通信結束後，這對頻道停止工作，又歸公用。
(2) 系統的通信聯絡方式
以船站與甲地A使用者通話為例，如圖1-19所示。
當船站某一使用者呼叫甲地A使用者時，船站用申請頻道發出要與甲地A使用者通信的申請。申請內容包括岸站位址、使用者位址、船站位址、呼叫優先等級等。通過衛星轉接岸站收到申請資訊後，向網路協調站(NCS)請求分配一雙載頻(頻道)(岸站與網路協調站不在一起時。此時所用岸站→網路協調站的頻道稱要求分配頻道)。網路協調站選擇一雙空閒載頻(頻道)分配給岸站和船站，岸站和船站按分配的頻道各自調整好收、發信機的頻率後，就可進行電話通信。通信結束，佔用的頻道反後空閒狀態，供其它使用者使用。
從圖可以看出，甲地沒有岸站時，將通過日本山口岸站轉接，通話要經過兩次轉接才能完成。
6. INMARSAT航空衛星通信系統
航空衛星通信是海事衛星通信系統業務的最新的重要擴展，該系統由飛機站、地面站和太空段組成。其中地面站與公用交換電話、數據網路等連接。
(1) 系統中的設備
a. 飛機站
接入衛星通信系統的機載設備叫做飛機站，飛機站由機載天線、高功率放大器、低雜訊放大器、射頻設備、調變解調器(Modem)和控制設備等組成。這些設備都必須具有結構緊密，重量輕，耐振動和衝擊的特點，並且在溫度、壓力變化很大的條件下工作。其中，天線的形狀應適合安裝在機身上，而且空氣阻力小；天線應能利用飛機導航的資訊，按程度追蹤衛星；天線陣由小片構成，以便通過波束控制設備單元操縱波束指向。機內採用語音編碼、解碼系統，可提供三條數位語音頻道，並且乘客及乘務員可以使用無線電話機進行通話。
b. 地面站
地面站由天線、高功率放大器、低雜訊放大器、變頻器、調變解調器和信號接入設備組成。地面站具有衛星頻道頻率分配，連接地面網路和航空衛星通信系統管理的功能。
c. 通信衛星
目前飛機衛星通信系統主要使用位於三大洋上空的、裝有航空通信轉頻器的INMARSAT Ⅱ代衛星。
另外，飛機站和地面站都符合信號規範，包括能對公用電話交換網路進行自動呼叫連接。從飛機向地面呼叫時，只要撥00+國家碼+地區碼+使用者號碼+#，就可為乘客接通世界各地使用國際撥號電話業務的使用者。
(1) 系統的主要性能特點
a. 由於飛機站的G/T值比船站還低，為了保證服務品質，飛機 站需要較大的衛星EIRP值。
b. 數位調變方式採用航空四相相移鍵送QPSK或偏置QPSK。當信 號幅度變小時， QPSK能限制頻譜擴散，從而增加頻道數。
c. 採用高效低速率語音編碼技術，因該技術能抗雜訊，從而保 證通信高品質；
d. 採用前向除錯(Forward Error Correction：FEC)以提高通 話品質。為對付信號多路徑衰減引起的隨機差錯，採用了位 元交錯功能，以使編碼除錯更為有效。
e. 系統對高速飛機的都卜勒頻移特性作了補償。為了有效地使 用衛星的有限功率，系統具有功率控制和語音激活功能。
f. 為了更有效地利用飛機能使用的有限頻道，於是研製了能把 一個9.6kb/s的頻道分成兩個4.8kb/s頻道的多頻道功能。
g. 採用線性高功率放大器，並減小放大器體積，以便在飛機有 限空間內，達到放大多個載波。
(3) 通信方法
與海事衛星通信系統相似，航空衛星通信系統也採用按需求分 配法分配頻道。 7. 其它INMARSAT系統
前面主要介紹了INMARSATA系統的第一代和第二代衛星通信系統。第三代衛星將要啟用。
第三代有三個主要特點：
▓能夠形成點波束，可進行頻率重複使用，便於擴大系統容量。並且可以達成不同用戶分配不同頻帶的頻道安排。
▓衛星中包括一個導航業務，可以進行全球定位和導航系統的民用設施。
▓衛星中裝備了一條L-L頻段的線路，以首次用於達成移動體之間的直接通信。而以往的行動衛星通信系統都要通過一個協作地面站，採用兩次轉接方式來進行通信的。除了A
系統和航空系統外，還有：
INMARSATB系統。計劃用這B系統替代A系統，提供高品質的數位通信業務。B系統和A系統對移動天線的要求相同。B系統終端的類型也與A系統相同。主要是海上船用的大型可攜式終端。B系統能與將來的地面上的ISDN網路連接。
INMARSATC系統。為了使行動衛星通信系統中的終端設備減小到幾乎能安裝在任何移動物體上，如小型的近海或內河船舶、遊艇、卡車、貨車、火車等，甚至做成採用12伏電池組的個人可攜式終端。產生了C系統。
C 系統是一種低成本的全數位全球數據通信系統。它的成本不到A終端的1/3。目前使用者迅速增長，該系統可以在世界上任何地方通過移動終端發送和接收除語音外的數據和電文資訊。該系統主要為陸上和海上的使用者提供服務。
INMARSATM該系統是一個新的數位語音、傳真和數據系統。該系統使用低成本重量輕的終端提供中等品質的雙向電話服務以及傳真的2.4kbps的數據。主要用在陸上和海上。
M 系統由4個獨立的通信網路，即衛星海洋區域組成。每個網路中又由一顆衛星，一個網路協調站，一些陸地岸站和多個移動站組成。
網路協調站具有處理海上移動站的求救呼叫，對全網路進行管理，以及為特定的海上區域按需分配頻率等功能。陸地岸站則可完成與國際陸地通信網路的連接。
M 系統的雙向電話通信使用SCPC頻道。在從陸地岸站到移動站的前向傳輸程序和移動站到陸地站的返回傳輸程序中，語音編碼速率(包括前向除錯)均為6.4kb/s，頻道總碼速率為8kb/s。語音品質適合於接入公共交換電話網路。
M 系統的終端可以安裝在車輛、輪船甚至小船上，而且還將生產成簡易的個人專用型式。
發展到今天，國際海事衛星組織的行動衛星服務已遍及海陸空，而組織也在考慮改名為國際行動衛星組織。
由於太空技術的發展和電子技術的發展，利用低軌行動衛星通信的時機已經成熟。美國提出用77顆衛星組成的低軌衛星行動通信系統，蘇聯也提出了用32顆衛星組成稱之為COSCON的低軌道行動衛星通信系統。利用低軌道行動衛星實現全球個人通信，很快就會變成現實(美國的銥系統計劃94年發射頭7顆衛星，97 年系統全部運行)。
低軌道衛星離地面高度僅幾百至幾千公里，其傳輸損耗是靜止衛星的幾千分之一，傳輸時間延遲大大減小。所以，經過低軌衛星轉接進行全球通信的地面站可以做成地面蜂巢式行動通信手機那樣大小。這樣任何人、在任何地點、任何時間都能夠利用手機與任何地點的另一個人進行通信或通話。對於人口稀少，不能大量投資建設傳統通信設施的地區，低軌道行動衛星通信系統是適合的通信系統。低軌道行動衛星通信系統、地面蜂巢式行動通信系統、靜止衛星通信系統、地面有線公用網路、行動衛星通信系統等連網路，就能實現全球個人通信。
1. 系統的構成
一個典型的低軌道衛星行動通信系統是美國摩托羅拉公司在1991年提出用77顆 靈巧型衛星來覆蓋全球的行動通信系統。由於銥原子外圍包含77個電子，所以把這個系統叫做銥系統。從通信的角度出發可以給它一個這樣定義：銥系統是一種全球性的數位化衛星個人通信系統，用電池供電的小型可攜式終端，可以在世界任何地方接打電話和收發數據。各終端通過77顆低地球軌道衛星構成的星座進行通信，供全世界範圍內數百萬使用者使用。
銥系統由太空段和地面段組成。
(1) 銥系統太空段
太空段由77顆靈巧型衛星組成。這77顆衛星分成7個組，每組11顆，分佈在圍繞地球上空，經度上距離相等的7個平面的極軌道上，從而使衛星天線的波束能覆蓋全地球表面。於是，在地球表面上任何地點、任何時間總有一顆衛星在視線範圍內，以此來達成全球個人通信。
每顆衛星使用的頻率範圍分為L和K兩個頻帶。其中，L頻帶是衛星直接與行動電話使用者設備進行連接的頻帶，具體採用的頻率為1.6～1.7GHz。由於這個頻率是電波視窗範圍中最低的，所以傳播損耗較小。而K頻帶則用於衛星之間直接連接的通路工作頻率、以及衛星與地球上出口局(Outgoing Station)、入口局(Incoming Station)、匯接局(Tandem Office)等之間的連接通路工作頻率，標準的頻率範圍為18～30GHz之間的某頻段。
衛星上L頻帶的波束是用相控陣列天線(Phased-Array Antenna)發出的，可以形成48個互不重疊的點波束，即在地面上形成48個覆蓋小區。其中，每個波束都是獨立工作的，可以覆蓋的地面小區直徑約為689km，能為236個同時使用行動電話的使用者服務。整個衛星行動通信系統共佔用頻頻寬度為14MHz ，在這個頻頻寬度內，可以提供283000個頻道。由此可見頻帶的利用率是很高的，這是因為採用了頻率重複使用技術的緣故。
因為這種系統中的衛星離地球表面高度較低，約為765km，所以叫做低軌道衛星。由於衛星離地面較近，每顆衛星能覆蓋的地球表面就比靜止衛星的覆蓋區要小得多，但仍比地面上行動通信基地台能覆蓋的面積大得多。從而使系統中衛星的覆蓋區能佈滿整個地球的表面。這時，衛星與行動通信的使用者之間的最大通信距離不會超過 2315km。這樣的距離，就可以使用小天線、小功率、重量輕的行動電話機，通過衛星直接通話。
低軌道衛星行動通信系統與地面蜂巢式行動電話系統的基本原理相似，都採用劃分小區和重複使用頻率的方法來進行通信。不同的是低軌道衛星行動通信系統相當於把地面蜂巢式行動電話系統的基地台安裝在天空上，一個衛星就相當於一個基地台，由於形成覆蓋小區的天線和無線電中繼器等都安裝在衛星上，所以隨著衛星的運轉，基地台、天線等都是不停地移動著的。
為了便於達成銥系統計劃和提高系統性能，摩托羅拉所屬的銥公司以後又提出了一些改進措施。其中一個改進措施是1992年12月提出的，把全系統包含的77顆衛星減為66顆，仍然是每11顆一組，但這時全球經度上距離相等的極軌道就只有6個了。另一個改進措施是把原37個點波束增加成48個點波束，以使系統能把通信容量集中在通信業務需求量大的地方。也可以根據使用者對語音或尋呼業務的特殊需要而重新分配頻道。另外，新的波束圖還能減少干擾。
(2) 銥系統地面段
地面段由系統控制中心(SCS)、轉接(Gateway)地面站(匯接設備站)(GWS)和使用者單元部分(使用者地面站)(ISU)組成。
系統控制中心主要功能是控制衛星、監視和控制網路節點、控制衛星的通信資源等。主要又分三項功能：衛星管理－包括衛星的軌道控制、故障排除，星上測試、衛星脫離星座更換新星等。網路管理－主要是監視和管理功能，如與網路結構變更有關的功能，包括路由選擇表的更新、節點的啟用和撤鎖等。還有記費、報告網路狀態等功能。通信管理－主要是為保證通信管理系統與所有衛星之間不間斷聯絡所必需的功能等。
轉接地面站主要功能是：控制使用者接入、完成與地面公眾電話交換網路的互連。
轉接站由二大系統組成，一是供使用者接入銥網路的地球終端站，二是負責呼叫處理和與地面公眾網路系統互連的交換設備。地球終端工作在K波段。它有三個射頻前端。一個射頻前端用於建立它與提供服務衛星之間的上行和下行線路。第二個射頻前端與下一個接受服務的衛星之間保持通信聯絡。第三個射頻前端備份用或提供太空分集用。轉接端的兩副主天線追蹤最近的兩顆衛星，保持通信的連續性。
每個射頻前端(射頻單元)由K波段天線收、發信機、調變解調器和分時多重擷取 (TDMA)緩衝器等組成。射頻單元由地球端終端處理機控制。該處理機根據系統控制中心提供的衛星位置數據發出天線旋轉方向的指令。
轉接站的交換設備的主要作用是在Ka頻段鏈路的通信負荷和公眾電話交換網路的語音/數據電路之間形成介面。其功能主要有：
■為建立電路交換連接和斷線；傳送與公眾電話交換網路R1信號方式有關的帶內線路/位址信號。
■為建立交換連接和斷線，傳送與公眾電話交換網路7號信號有關的共通信號。
■為公眾電話交換網路使用者提供各種帶內音和其它信號，讓使用者瞭解呼叫過程的狀態。
■在傳送地球終端數據的電路。連接公眾電話交換網路的電路及用於傳送帶內信號的電路之間，進行PCM信號的數位交換。
■為本地記費局收集和提供呼叫資訊。
衛星網路提供語音和數據電路，可在使用者終端與任何一個銥系統使用者或公眾電話交換網路使用者之間傳送資訊。
系統為了使業務量較小的邊遠地區小型公眾電話系統也能與銥系統相連接，設計了一種小型轉接站，稱為多線可搬移式單元，其功能比大型轉接站簡單，設備也簡單。
使用者單元部分(使用者地面站、可攜式通信設備)使用者與衛星之間的通信採用全雙工方式，QPSK調變方式，語音的編碼和解碼均採用摩托羅拉的4.8kb/s VSELP聲碼器算法。使用者的2.4kb/s鮑率數據和4.8kb/s的數位語音，採用卷積編碼(Convoluotinal Encoding)加以保護。
2. 傳輸鏈路
低軌道衛星行動通信系統圖1-20所示。
從圖中可見有三種傳輸鏈路。第一條是衛星與衛星之間的通信鏈路，稱星際鏈路 (Satellite-To-Satellite Link)。它工作在K波段，能提供1300條話路。當兩個使用者通信時不在一個衛星的覆蓋區內時，發使用者把資訊發至離它最近的衛星，衛星收到資訊後，按照當時各衛星上的路由演算法，在衛星間進行傳遞(通過星際鏈路)，資訊傳到終點衛星，再傳向地面站被叫使用者。第二條傳輸鏈路是轉接站至衛星的鏈路，稱轉接站鏈路。K波段轉接站鏈路可支援每顆衛星與多個轉接站同時工作。轉接站鏈路有效容量為1300路話。第三條為L波段使用者終端鏈路。它是移動使用者至衛星的傳輸鏈路，工作在L波段。
3. 行動使用者與行動使用者通話舉例
假如有一姓王的使用者的行動終端機在台北轉接站登記。台北轉接站是王的歸屬轉接站。有一姓馬使用者在高雄登記，高雄轉接站是馬的歸屬轉接站。兩行動使用者呼叫最複雜方式是各自不在自己的歸屬轉接站。例如王在東京，馬在台中，王呼叫馬。首先使用者到新地方要在新的轉接站登記，方法是行動終端接通電源，系統將在衛星和使用者終端之間執行探測功能，隨之執行地理定位功能，使用者便登記在新的轉接站，即登記在東京轉接站，馬登記在台中轉接站。
王呼叫馬時，王撥馬的號碼，該資訊經衛星到東京轉接站，東京轉接站首先檢查被叫馬的電話號碼來確定馬的歸屬轉接站，然後再向高雄發請求(每個轉接站都配有完成這些操作的資料庫)，高雄轉接站將對馬的登記數據進行檢查，然後通知東京轉接站與台中轉接站聯繫，東京轉接站請求台中轉接站查找馬並對該使用者終端振鈴 ，該呼叫即被接通，王馬雙方開始通話。
4. 系統的特點
低軌道衛星不是地球的同步衛星，低軌道衛星繞地球運轉一周的時間約為1小時 40分鐘。因此，衛星天線波束所形成的地面覆蓋小區，在地球表面上是高速地移動的，一個使用者能看見每顆衛星的時間約為9分鐘。當小區移過行動電話使用者時，也存在越區切換(Roaming)的問題，即應及時轉接到下一個小區的頻道中去，這點與地面蜂巢式移動電話系統相似。與地面蜂巢式行動電話系統不同的是：在地面蜂巢式行動電話系統中是行動電話使用者移動通過小區，而在低軌道衛星行動通信系統中，則是小區移動通過使用者。
但衛星行動通信系統存在一些地面行動通信系統所沒有的問題。例如：低軌道衛星所形成的覆蓋小區的面積與衛星離地球表面的高度有關。當衛星通過地球赤道上空時，衛星離地面的高度最低，於是衛星形成的覆蓋小區的面積為最小，為了保持應覆蓋的面積，就必須增加小區的數目，即多開放一些小區。而當衛星通過地球地球南、北兩極時，衛星離地面的高度較高，衛星所形成的覆蓋小區的面積就增大，使小區覆蓋的範圍互相重疊，這時又應有選擇地關閉一些小區。這樣，對衛星的控制也變得複雜了。
由於低軌道衛星行動通信所使用的衛星體積小、重量輕，只有500kg 左右。而且衛星執行軌道低，所以只要使用小型火箭就可以發射。這也便於及時更換有故障的衛星，從而有利於提高系統的通信品質和可靠性。
5. 系統中的通信服務
低軌道衛星行動通信系統可以開放多種業務，其中基本的通信業務有下列5種。
(1)
數位式電話通信：可以提供速率為4.8kb/s的數位式高品質
電話通信。
(2)
呼叫服務：系統中如果採用比現在通常使用的、稍大一點
的文數字型呼叫器，就可以在全球任何地方直接通過衛星
來進行尋呼叫。
(3)
傳真：衛星移動傳真通信可以採用兩種設備。一種是單獨
的行動傳真設備；另一種是與行動電話機配合使用的傳真
設備。
(4)
數據通信：由於現在已經研製出2.4kb/s的調變、解調器，
因此使用者就可以利用電腦通過低軌道衛星行動通信系統
來傳送數據和檔案。
(5)
無線電測定位置服務：除了某些呼叫器外，一般的各種移
動通信終端設備都可以開通(Line
Up)這項業務，用來自動
報告終端設備所在的位置。
衛星行動通信系統主要是為人口稀少的、通信不發達的地區提供行動通信服務。這種系統雖然能夠覆蓋全球，但不能取代地面蜂巢式行動電話系統。所以，在地面行動通信系統覆蓋的地區，衛星移動通信系統只起輔助的作用。例如，在受到重大自然災害獲特殊的緊急狀態時提供通信服務。只有在沒有地面行動通信覆蓋的地方，衛星移動通信系統才起重要的作用。
目前，低軌道衛星行動通信系統銥系統正處於開發階段中。
在衛星通信中，由於電磁波在皆收、發射天線之間通過的距離為36000公里(靜止衛星)，低軌衛星也有幾百至幾千公里，而大氣層的厚度一般認為約16公里，所以電磁波主要在大氣層以外的自由空間傳播。因此，通常把衛星通信的電波當作在自由空間中傳播來討論。然後考慮電波在大氣層中傳播時所受的影響，再對自由空間傳播中的衰減加以修正。
由於電磁波可以看作從一個起點發出後在自由空間內傳播，傳播距離越遠，能量分佈散開得越廣，因而能量密度越小，或者說電場強越弱。所以可以寫出接收點的信號功率為：
PR=PT．GT．GR／LP (公式1.3)
這就是所謂的傳播方程式，式中：
PT發射功率；
GT發射天線增益；
GR接收天線增益；
LP=[4πd/λ]為自由空間的傳播損耗；
d傳播距離；
λ工作波長。
在睛天時，地面站天線仰角大於5°時，衛星到地面站的傳輸損耗，在110GHz頻段內，基本等於自由空間傳播損耗。如用得最多的上行頻段是6GHz時，傳輸損耗LP=200.05dB，下行頻段為196.53dB。
除自由空間傳輸損耗外，電波在大氣中傳輸時，還要受到電離層中自由電子和離子的吸收，受到對流層中氧分子、水蒸氣分子和雲、霧、雨、雪等的吸收和散射因而形成損耗。這種損耗與電波的頻率、波束的仰角，以及氣候好壞密切相關。睛天時的大氣損耗，根據實測的結果，如圖1-21：當知道工作頻率和地面站天線仰角時，可查到大氣損耗大小。
壞天氣的大氣損耗可從圖1-22查出。查出的是每公里的大氣損耗，要想求出壞天氣時大氣損耗，還要知道雨區的有效長度，這可從圖1-23查出。
從圖1-21可以看出，在0.3～10GHz頻段，大氣損耗最小，比較適合於電波穿出大氣層的傳播，並且在大氣上可以把電波看作是自由空間傳播，故稱此頻段為無線電視窗，目前在衛星通信中用得最多。在30GHz附近有一個損耗谷，損耗相對地較小，通常把此頻段稱為半透明無線電視窗。在睛天條件下，它比(0.3～10)GHz時的損耗要大1～2分貝或稍多一點。
大雨、大霧等壞天氣對電波損耗比睛天時大得多，這可從圖1-22、圖1-23中求出，從圖還可看出，當工作頻率大於30GHz時，即使小雨造成的損耗也不能忽視。在10GHz以下則必須考慮中雨以上的影響對於暴雨，雖然每公里造成的損耗較大，但實際暴雨區的有效途徑較短。以降雨量為100毫米/小時的暴雨為例，頻率為6GHz的每公里的衰減為0.5分貝，若暴雨的有效途徑為4公里，則產生2分貝左右的衰減。故國際衛星通信組織規定，設計6GHz發射系統時，考慮到暴雨的影響，要有增加功率輸出(不超過2分貝)的能力。從圖中還可看出，如果頻率為20GHz時，上述暴雨的損耗將超過40分貝。
要考慮的傳輸損耗還有：天線追蹤錯誤損耗，即由於種種原因限制，地面站天線最大增益方向沒有對準衛星，這相當使信號受到了損耗。在目前工作的頻段及設備準確度它只有零點幾個分貝(通常10米天線，工作在4/6GHz頻段只有0.1dB)，此外還有極化錯誤損耗，這是由於地面站接收端極化變換器輸出的線極化波的極化方向，與波導要求輸入的極化方向存在一定的偏離而產生的損耗。例如IS-Ⅳ系統，覆球波束允許最大軸比為3分貝，此時最大極化錯誤損耗0.5分左右。IS-Ⅴ在採用極化隔離法頻率重複使用時，要求最大軸比小於0.4分貝極化錯誤損耗約為2.3Χ10-3分貝。
■頻帶足夠寬，能滿足所傳輸資訊的要求；
■電波傳播時產生的衰耗應盡可能小；
■天線系統接收到的外部雜訊應盡可能小；
■盡可能利用現有的通信技術和設備；
■與其它通信或雷達等微波設備之間的干擾盡可能小。
1. 頻率的分配
由於太空通信是超越國界的，如果工作頻率不給以分配與控制，會發生相互干擾。國際電信聯盟(ITU)主持召開的1963年特別無線電行政會議(EARC)和1971年有關太空通信的世界無線電行政會議(WARC)，分配過太空使用的頻率。為瞭解決各個系統之間的協調，還作了一系列的規定，例如各系統允許干擾量的規定，衛星及地面站天線旁瓣特性的規定，頻率劃分的規定等。
無線電有關規定中將世界劃分為三個區域：Ⅰ區包括歐、非、蘇聯和亞洲部分，蒙古人民共和國、伊朗中部邊界以西的亞洲國家；Ⅱ區包括南、北美洲、格陵蘭、夏威夷；Ⅲ區包括亞洲的其它部分，澳大利亞、新西蘭。圖1-24給出了全世界無線電頻率劃分區域示意圖。
衛星通信使用的頻段，國際電信聯盟在1979年的「世界無線電行政大會最後法案」檔案中有詳細規定。這裏摘錄一部分，列在表1-11 中：
衛星通信服務頻率分配的大致特點是：
■分配給靜止通信衛星的頻率中，大約有3/5．的頻率分配給固定通信服務；約有2/5分配給行動通信服務，包括航空行動通信服務及航海行動通信服務，二者各佔 1/5。
■低於2.5GHz頻率的分配，大部份是用於行動衛星(非同步的)，或有特殊任務的衛星，或用該頻段向靜止衛星發送指令。由於該頻段的電子設備有較高的頻率，設備結構較簡單可靠，都卜勒頻移小、費用低，傳輸損耗小等優點。所以將該頻段用在車輛、船舶和飛機上，採用一些小的天線以進行戰術衛星通信。
■國際上分配的頻段要由國家有關部門再次分配給該國的各種應用。例如分配給政府、民用及軍用。
2. 目前衛星通信使用的頻段
衛星通信使用的頻段見表1-12。
衛星通信發展的初期，靜止衛星通信系統從傳輸損耗和雜訊兩方面考慮，使用頻率選在0.3～10GHz無線電視窗中的6/4GHz頻段。上行線路頻率用5.925～6.425 GHz，下行線路用3.7～4.2GHz頻段。衛星轉頻器的頻寬可達500MHz。為了和上述民用衛星通信系統互不干擾，許多國家的軍用和政府用衛星的通信使用8/7GHz頻段，上行線路為7.9～8.4，下行線路為7.25～7.75GHz。
由於通信衛星的服務量大量增加，0.3～10GHZ天線電視窗日益擁擠，從而開始使用了14/11GHz頻段。即上行線路用14～14.5GHz，下行線路採用10.95～11.2GHz、 11.45～11.7GHz或11.7～12.2GHz等頻率。
行動衛星通信系統中的海事衛星通信系統岸站和衛星之間使用C波段，岸站到衛星上行為6417.5～6425.0MHz；衛星到岸站下行為4192.5～4200.0MHz。船站和衛星之間使用L波段。船站到衛星上行為1635.5～1644.0 MHz，衛星到船站下行為1535.0～ 1447.5MHz。
低軌道行動衛星通信系統使用的頻段為K波段。Ka波段和L波段。即將發射的銥 系統預計L波段上下行頻率為1610～1626.5MHz，轉接站用的下行線路頻率為K 波段的18.8～20.2GHz上行線路的頻率為Ka波段和27.5～30GHz。星際鏈路使用的頻段為22.55～ 23.55GHz 。
與6/4GHz頻段相比，14/11GHz頻段具有以下特點：
■由於微波地區中繼線路較小使用該頻段，因此與衛星通信系統之間的干擾較小。這樣地面站就可建在內，並把地面站的天線安裝在樓頂上，接收的資訊不需較長距離傳輸就可直接送到使用者。因此，傳輸設備較簡單，費用也降低。而6/4GHz頻段與地面微波中繼使用相同頻段而存在嚴重干擾，所以6/4GHz地面站一般建在遠離市區的地方。
■當地面站和衛星的天線尺寸不變時，14/11GHz頻段的波束寬度小於6/4GHz頻段波束的一半。這樣，在赤道上排列的衛星密度可以增大一倍，以緩解日益擁擠的赤道靜止衛星軌道。顯然，14/11GHz頻段還更有利於多波束工作。
■當天線的尺寸相同時，在14/11GHz的天線的接收增益為6/4GHz時的5.33倍，發射增益為9.15倍。兩者合在一起可改善約16.9分貝。這個改善可用來補償因降雨而增加的吸收損耗和雜訊，或者用於補償因採用低成本衛星或小口徑天線地面站而出現的性能下降。
■採用14/11GHz頻段的主要缺點是在暴雨、密集的雲霧情況下，接收系統的C/T值要比採用6/4GHz頻段時因傳輸損耗增加很大而下降很多。因此，採用14/11GHz頻段工作的地面站，應位於天線仰角較大的地面區域內。
在上述頻段內，盡管採用了頻率重複使用技術，使衛星通信系統的有效頻寬成倍增加，但已使用的頻段仍然顯得越來越擁擠，因此30 /20GHz頻也開始試用，上行線是頻率為27.5～31GHz，下行線路頻率為17.7～21.1GHz，可用頻帶為3.5GHz是6/4、 14/11 GHz波段可用頻帶的7倍，因此有很大吸引力，但降雨的影響相當嚴重。