更新时间：2023-06-29 10:23
卫星电话（Satellite Phone）是一种基于卫星通信系统，利用人造卫星作为中继站，转发无线电信号，在两个或多个地球站之间进行的通信的通话器。与传统的手机网络不同，卫星电话可以为森林、沙漠、海洋等地面移动通信系统难以覆盖的区域，以及因地震、海啸、火灾等自然灾害导致的地面移动通信系统中断的区域提供高稳定性的通信服务，具有覆盖面积大、部署灵活性高等优点。
卫星电话主要依靠卫星通信系统实现通话功能，该系统主要包括通信卫星 (系统)、地面测控站、通信地球站 (关口站)、卫星电话等。通信卫星负责转发、中继或再生通信信号，地面测控站负责对卫星跟踪、遥测、遥控、状态监视和位置保持：通信地球站在用户与卫星之间进行信号收发、传递，可设置在陆地、海上或空中，卫星电话由用户直接使用，在用户与通信地球站或用户与卫星之间建立通信链接。
主流的卫星通信系统可分为两类：近地轨道卫星系统(LEO)和地球同步轨道卫星系统(GSO)。近地轨道卫星(LEO)技术的优势在于可以提供全球无缝隙的无线信号覆盖。近地轨道上的卫星以高速(每70到90分钟即可绕地球一圈)运行在较低的轨道(640至1120km)上，但因此也需要较多的卫星来维持信号覆盖率。而地球同步轨道卫星(GSO)系统仅需要三至四颗卫星即可维持几乎全天候的全球信号覆盖率，从而降低发射卫星的费用。但这类卫星往往非常重(约5吨)，因此建造和发射单颗卫星的费用较高。地球同步轨道上的卫星运行高度约35000km，所以在通话或者传送其他数据的过程中延时现象非常明显。
伴随着通信技术消费电子的发展，越来越多的传统智能手机也纷纷开始支持卫星通话功能，如2022年8月，中国华为发布的Mate50系列手机，基于北斗卫星导航系统，可以为用户提供紧急通信服务。2022年9月，苹果公司发布的iPhone 14手机，支持卫星电话功能，也可以为用户提供紧急通信服务。
1945年10月，英国科学家亚瑟·查尔斯·克拉克CBE（亚瑟·克拉克）发表文章，提出利用同步卫星进行全球无线电通信的科学设想。1962年7月美国通话器电报公司发射了“电星一号”低轨道通信卫星，实现了横跨大西洋的通话、电视、FAX和数据的传输，奠定了商用卫星通信的技术基础。1964年，国际通讯卫星组织INTEL-SAT在美国总部成立，相继发射了 IS-Ⅰ、IS-Ⅱ、IS-Ⅲ通信卫星。一些国家建立了批地球站，初步构成了国际卫星通信网络，开拓了国际卫星通信业务，不过限于当时的技术条件，地球站设备十分庞大。1972-1974年期间，中国邮电部门引进了30米天线的“A标准”卫星地球站，租用国际通信卫星组织的卫星电路，建立国际通信直达电路，用于国际通信业务。20世纪80年代，VSAT (VerySmallApertureTerminal) 卫星通信系统问世，为大量专业卫星通信网的发展创造了条件，开创了卫星通信应用发展的新局面。卫星通信进入了一个突破性的发展阶段。
2008年，中国5·12汶川地震，当时地面通信全部中断，基站全塌，电话和手机都无法使用。直到31个小时后，依靠国外卫星电话，重灾区才和指挥部联系上，147小时后灾区通信才恢复，这给中国政府敲响了警钟。2016年8月6日00时22分，天通一号卫星01星在中国西昌卫星发射中心成功发射升空，是中国卫星移动通信系统首发的一颗通信卫星。2022年8月，华为发布“向上捅破天”的消费级手机产品，Mate50系列手机也成为了全球首款能够完成手机终端卫星通信的手机；2022年9月，苹果公司（Apple）发布了能够与全球星公司（Globalstar）连接发送救险消息的iPhone 14系列手机；同样在2022 年9月，移动通信芯片巨头高通（Qualcomm）在德国柏林召开的2022 柏林国际电子消费品展览会（IFA 2022）会议上宣布未来会发布包括卫星通信的“骁龙”（Snapdragon）套件；2023 年1 月，高通公司在2023 国际消费类电子产品展览会（CES 2023）上正式宣布了其与通信公司（Iridium）的合作，正式发布了“骁龙”卫星通信解决方案。
国际上主流的卫星电话按照其卫星技术和系统主要分为四类：天通一号、海事卫星电话、铱星电话、欧星电话。
中国自主卫星移动通信系统“天通一号”系统首颗卫星于2016年8月6日在西昌卫星发射中心搭载长征三号乙运载火箭发射升空，2018年完成系统验证，天通一号卫星移动通信系统进入正式运营阶段。天通一号02星、03星分别于2020年11月12日、2021年1月20日在西昌卫星发射中心搭载长征三号乙运载火箭发射成功，至此完成天通一号卫星移动通信系统星座组网。天通一号卫星移动通信系统由空间段、地面段以及用户终端组成，用户链路为S频段，可为我国及周边、中东、非洲等相关地区以及太平洋、印度洋大部分海域用户提供全天候、稳定可靠的移动通信服务。天通一号系列卫星使我国拥有了自主知识产权的卫星移动通信系统，为中国国土及周边海域的各类手持和小型移动终端提供话音和数据通信覆盖，满足更多用户的多样化通信需求。
海事卫星电话最早应用于航海，后来扩展至陆地货运行业和航空业。海事卫星电话的应用范围仍然相对较狭小。从现阶段远洋捕捞行业的发展情况来看，仅仅有少数经济实力较为雄厚的渔船配备了卫星电话，大多数渔船并没有完成对卫星电话的配备，另外，发展中国家的部分山地、沙漠等地区，对海事卫星电话的需求更加迫切。用户场景包括石油钻探、紧急救援、政府部门、轮船航海、军事组织和邮电部门等。其覆盖了三大洋，以及南北纬75°以内的几乎所有地区。
铱星电话系统首次实现了卫星通信的全球无缝覆盖。作为低轨卫星星座的代表，铱星系统拥有66颗平均分布在6个轨道高度为780km 轨道的在运卫星及6颗在轨备用星，单颗卫星在赤道的通信视距停留时间约为10至15min，平均每7min有一颗飞越头顶。铱星系统使用复合多址及星上处理与星上交换技术，在覆盖率、接通率以及通话时延上具有优势，每次星间切换会引发约0.25s 的干扰。
欧星电话覆盖范围没有前面几家卫星电话广，其主要覆盖欧洲、非洲大部分地区以及中东、中亚、南亚等全球约1/3 区域。欧星电话系统是区域性的同步卫星通信系统，空间段由位于东经44°的Thuraya-1，Thuraya-2和位于东经98.5°的Thuraya-3同步轨道卫星构成，我国东南沿海地区通信由Thuraya-3卫星覆盖。欧星系统支持语音、短信、FAX、GPS 定位以及最高444Kbps 的数据业务。欧星系统空间段由波音公司制造，应用较为成熟的第三代技术。
地球同步轨道卫星距地面高度为35786km，1颗卫星就能实现地面21000多km的远距离通信，可覆盖全球表面42.4%，用3颗卫星就可以覆盖除两极纬度76°以上地区以外的全球表面及临近空间。卫星通信受地理条件限制少，无论是大城市还是边远山区、岛屿，铁路随地可建，建站迅速，组网灵活通信信道可以利用L、S、C、Ku、Ka、UHF、X、EHF等多个频段，并在不断开发 Q、V 频段以及激光通信潜力，单星通信带宽每隔几年即上一个台阶。卫星通信链路一般都是自由空间传播的视距通信，传输损耗相对稳定目可以准确估算。通信成本对距离不敏感，特别适于远距离以及人类活动稀少地区的通信服务。直到今天，人类已经发射了2000多颗通信卫星，它们分布在由低到高的不同轨道上。其中的大部分卫星停留在距离赤道正上空35786千米的高空上，在这里，卫星的运动周期恰好和地球自转完全同步，相当于从地面看“静止”在那里，用来实现信号通讯再合适不过。而由于站得高看得远，基本上三颗隔120度分布的地球静止通信卫星就可以实现全球通讯。因为从理论上讲，在地球上任何一点，卫星电话都是可以直接使用的，而且可以跳过任何中间服务商。
GEO卫星与地面之间往返传输时间为239~278ms；在基于中心站的星形网系统中，小站之间进行话音通信须经双跳链路，传输时延达到0.5s，对话过程就会感到不顺畅。如果没有良好的回音抑制措施，就会因制式转换引起的回波千扰而使话音质量显著下降。MEO、LEO 轨道的卫星通信系统，因轨道降低，通信时延低一些。从卫星到地面或者是反方向，通信信号经过电离层、对流层等大气环境，存在不同程度的雨衰现象，导致通信链路传输衰减大，有时不太稳定。
卫星电话的通信模型一般包含上行信道、卫星转发器和下行信道三部分。上行信道包括信源、编码器、调制器、上变频器、高功率放大器和卫星通信信道，下行信道包括卫星通信信道、低噪声放大器、下变频器、解调器、译码器、信源等。其中，高功率放大器的作用是在发射频率上，将低电平信号放大到远距离传输所要求的高功率电平:低噪声放大器将输入的微弱卫星信号在输出端放大到合适功率，并保持一定的信噪比，卫星转发器用于转发卫星信号。
一个性能稳定的卫星系统必须要达到用户所期望的服务质量，为了保证系统服务质量，使用户业务具有较高的竞争力，则该卫星系统必须要有一个最优的链路传输指标，即卫星通信链路性能指标。对数字链路而言，该系统指标通常是指基带信道上要达到的比特误码率 (BER) ，其表现在卫星信道中为模拟卫星信号的链路载噪比C/N值。在实际的链路计算中通常采用正推法，该方法通过输入载波上行 (EIRP) 和卫星下行 (EIRP) 值来计算接收的C/N余量。
卫星通信链路中，上行信道、下行信道中的技术问题大都可以由传统的通信技术予以解决，难点和瓶颈主要在卫星和地球站。通信卫星是卫星通信系统的核心，般情况下，通信卫星由天线、转发器数管、姿态和轨道控制、电源分系统等部分组成，影响通信卫星性能水平的关键是转发器和天线分系统。地球站一般由天线、基带处理器、编译码器、调制解调器、上混频器、功率放大等分系统构成天线分系统在其中也占有比较突出的地位。
卫星电话的通信系统，主要包括通信卫星 (系统) 、地面测控站、通信地球站 (关站)、卫星通信终端等。通信卫星负责转发、中继或再生通信信号；地面测控站负责对卫星跟踪、遥测、遥控、状态监视和位置保持，通信地球站在用户与卫星之间进行信号收发、传递，可设置在陆地、海上或空中，卫星通信终端由用户直接使用，在用户与通信地球站或用户与卫星之间建立通信链接，一般有手持式车载式、船载式、机载式、固定式等多种形态。
具体来讲，信息经由信息发送站点的发射端天线，将信号调制到一个已调载波上，然后经过卫星上行链路传输到到通信卫星之上，一旦卫星接收到信息后，再由下行链路转发，被信息接收站天线接收后进行解调和处理。
按应用对卫星电话进行分类，主要分为三类：海事卫星移动系统（MMSS）、航空卫星移动系统（AMSS）和陆地卫星移动系统（LMSS）。这些系统的应用范围广泛，对于改善不同领域的通信和救援工作起着重要的作用。海事卫星移动系统（MMSS）主要针对海上救援工作进行优化，通过卫星通信技术，提高船舶使用的效率和管理水平。同时，海事卫星移动系统还增强了海上通信业务和无线定位能力，使得海上航行更加安全和高效。航空卫星移动系统（AMSS）在航空领域发挥着重要作用，它为飞机和地面之间提供了高质量的话音和数据通信，使得机组人员和乘客可以随时保持联系并传输重要信息，这对于提高飞行安全性、乘客舒适度以及航空公司的运营效率都具有积极的影响。陆地卫星移动系统（LMSS）主要用于车辆通信，随着城市交通日益繁忙和交通事故频发，陆地卫星移动系统的出现为行驶的车辆提供了更加稳定和可靠的通信手段。
通信卫星的运行轨道有两种，分别是低或中高轨道和同步定点轨道。在低或中高轨道上运行的卫星相对于地面是运动的。这种轨道上的卫星通信时间较短，而且卫星天线的覆盖区域也相对较小，因此地面天线必须随时跟踪卫星的位置，以保持通信的连续性。虽然这种轨道的卫星在移动过程中可以覆盖不同地区，但其通信覆盖时间和面积有限。而另一种轨道是高达三万六千公里的同步定点轨道，即在赤道平面内的圆形轨道。这种轨道的卫星的运行周期与地球自转一圈的时间相同，因此在地面上看，这种卫星好似静止不动，被称为同步定点卫星。同步定点卫星的特点是覆盖照射面广阔，仅三颗卫星就可以覆盖地球的几乎全部面积，从而实现全天候通信，无论白天还是夜晚，都可以保持通信的稳定。
卫星通信使用的主要频段包括以下几个：
L波段（约1GHz左右频段）：主要用于军事通信、移动通信和广播电视节目传输业务。
S波段（2GHz频段）：主要用于移动通信和广播卫星业务。
C波段（4GHz~6GHz频段）：主要用于国际和国内卫星通信，以及广播电视节目传输业务。
Ku波段（11GHz~14GHz频段）：主要用于通信和广播电视传输业务。
Ka波段（20GHz~30GHz频段）：主要用于高速卫星通信、VSAT业务、个人卫星通信等新业务。
L和S频段通常被用于传递话音、文字等低速率信息，因为它们的传输容量有限，难以满足当今社会多媒体视频等宽带内容的高速传输需求。相比之下，C和Ku频段拥有相对较高的传输容量，因此更适合传输宽带内容和大量数据。而在当前的发展趋势中，Ka频段因其容许更大的容量而备受青睐。在航天测控方面，国际上大多使用S频段进行通信，而我国曾对同步轨道卫星进行过基于C频段的测控。不同通信卫星对频段的要求各异。由于通信卫星需要较高的带宽和信息传输速率，C和Ku频段成为目前卫星通信领域的主流频段。中国在上世纪80年代发射的第一代通信广播卫星就采用了C频段。许多通信广播卫星和中继卫星都在向Ka频段的方向发展。例如，中国的天链一号中继卫星已经开始应用Ka频段进行测控。
随着航天技术的不断发展，通信卫星的种类日益增多。按照服务区域的划分，通信卫星可以分为全球通信卫星、区域通信卫星和国内通信卫星。全球通信卫星是指服务区域遍布全球的通信卫星，为全球范围内的通信需求提供服务。为了实现全球覆盖，常常需要将多颗卫星组网形成卫星网络。区域通信卫星则仅为特定区域提供通信服务，其覆盖范围相对较小，适用于特定地区的通信需求。而国内通信卫星的服务范围更为有限，仅限于国内使用，主要满足国内通信需求。
根据卫星轨道的不同，以卫星为基础的移动通信可以分为三种情况：
根据卫星在空间运行的轨道形状和与地球赤道的夹角（轨道倾角），卫星移动通信系统可以分为圆轨道和椭圆轨道，并进一步细分为赤道轨道、极轨道和倾斜轨道。圆轨道根据高度可分为低轨道（LEO）、中轨道（MEO）和高（同步）轨道（GEO）。这三种系统基本涵盖了高、中、低三种类型的卫星移动通信。
卫星电话通信技术在实际对渔船进行导航时，既能够精准地展现出具体导航点导航线到达的距离和时间，也能充分发挥偏航报警、到达报警等多种不同类型的功能作用。在渔业船舶导航过程中对卫星导航技术进行充分应用，不仅能够防止渔船产生偏航和迷航问题，也能显著降低渔业生产期间产生不安全问题的几率。不仅如此，在通信导航技术的作用下，既能全面掌握海洋中鱼类活动比较频繁的区域，也能为后续高效开展航海捕捞工作提供正确指导。
卫星通信自身覆盖范围广、可靠以及可迅速配置的特点，使其成为救援的理想救援手段。2007年8月15日，秘鲁南部遭遇了7.9级地震，死亡人数超过500，成千上万的人员受伤。ITU提供了50台卫星终端，帮助震区恢复重要通信链路。
水利水电项目通常位于偏远地区或者山区，电信基础设施较为薄弱。卫星电话可以通过卫星网络实现与全球范围内的通信，为项目人员提供可靠的通信保障，确保工作的顺利开展。
水利系统中，需要对水位、雨量、流量等各类信息实现自动化采集与数据传输， 以及语音通信和高速数据通信(如Intemet接入)等业务需求。为实现语音通信功能，中心站配置软交换(SoftSwitch)和相应的中继网关设备与水利VOIP网相连，实现远端站的语音通信。
卫星电话不断向小型化、智能化发展，21世纪以来，一部卫星电话手持机大小与第一代GSM手机差不多，使用起来就像普通手机在国际漫游状态下一样方便。传统的车载、机载卫星天线多数采用平板波导阵列天线，将抛物面天线转化为矩形平面，方位、俯仰和相位均采用机械扫描方式，为降低天线高度，进一步发展为采用水平面机械扫描垂直面电子扫描，将发射、接收天线分开发展为全相控阵天线。整机无需机械部件，天线更薄，响应更快。
由于多家运营公司的竞争，卫星电话的资费也在不断下调，现在有的卫星电话通话费最低仅每分钟2元人民币，在此情况下在国外使用卫星电话的费用甚至比GSM手机国际漫游费用还低。
21世纪以来，随着高清电视传输、直播数字电影、Internet的接入以及窄带业务向宽带业务发展、单独组网向多网互联发展等需求的不断增加，卫星宽带已经成为卫星电话的一个主要方向。
全球统一化，通过统一各国的卫星电话业务监管政策，和统一的卫星通信标准，国际电信联盟提出了星地5G融合的4种应用场景，包括中继到站、小区回传、动中通及混合多播场景。3GPP TR 38.811对“面向非地面网络中的5G 新空口”进行专门研究，定义了NTN（Non-Terrestrial Networks，非地面网络）部署场景和如图3所示的4种卫星NTN 网络架构，通过统一的标准，实现卫星电话的全球便捷通信。
卫星通信与传统传输网络相比，具有许多优点：
综上所述，卫星通信作为一种先进的通信技术，在覆盖范围、灵活性、通信距离、容量、机动性和可靠性等方面具有诸多优势，逐渐成为现代通信的重要组成部分。
虽然卫星通信具有许多优点，但也存在一些不足：
综上所述，卫星通信虽然拥有许多优势，但也面临一些技术和运营上的挑战。在不断发展的技术和应用环境下，科学家和工程师们持续改进卫星通信技术，以提高其性能和可靠性，更好地满足不同应用场景的需求。