星地融合通信技术白皮书（V2.0）：基于NTN技术的宽带手机直连卫星

一、手机直连卫星发展历程

手机直连卫星通信是指消费者的普通智能手机不需要依赖地面基站或专用卫星终端（即“星猫”），直接与卫星连接实现语音、短信或数据通信的移动通信技术[1]。其核心目标是消除通信盲区（如海洋、沙漠、偏远山区、空中），构建全球无缝覆盖的星地融合网络。

手机直连卫星并非近年突然兴起的颠覆性技术，而是经过长期技术积累、标准迭代与产业升级逐步成熟的通信技术。纵观其发展脉络，可分为专用卫星终端探索期、消费级窄带商用落地期与低轨宽带试验攻坚期三个核心阶段，整体呈现出从特种专业通信向民用大众通信、从窄带应急服务向宽带全域融合通信的清晰演进趋势，逐步实现星地通信从相互割裂到深度融合的跨越式发展。

1990~2016年为专用卫星终端探索期，是手机直连卫星技术的原始积累阶段。上世纪90年代，铱星、全球星、海事卫星等传统卫星通信系统陆续建成，初步实现手持终端与卫星的直接通信，打破了地面基站的通信局限。但该阶段仅支持专用卫星终端通信，终端设备体积大、功耗高、资费昂贵且通用性差，难以适配普通智能手机，主要应用于极地科考、远洋航行、野外应急等小众专业场景，未面向大众普及。此时期卫星通信与地面移动通信体系相互独立、技术割裂，尚无民用手机直连卫星的实现条件。在此基础上，我国提前布局天通一号高轨移动通信卫星系统，结合后续商业航天技术，为后续星地融合技术研发、国产手机卫星通信功能的落地提供了可行方案。

2017~2024年为消费级窄带商用落地期，实现手机直连的技术标准成型与民用窄带通信规模化落地。2017年起，3GPP逐步启动非地面网络（NTN）技术研究，R17正式发布首个透明转发NTN标准，自R18面向手机直连卫星持续增强，形成了星地体制兼容的卫星通信标准，开启了手机直连通信的新阶段。与此同时，商业航天发射成本持续下降，低轨星座建设热潮兴起，芯片厂商研发出小型化卫星射频芯片解决硬件适配难题，卫星厂商研发星载相控阵天线提升链路余量。在此基础上，业界开始基于存量卫星或者基于存量手机率先开始技术试验，推动产业快速落地，2022年华为、苹果相继在旗舰机型搭载卫星短报文功能，2023年天通一号实现消费级手机双向卫星通话商用，标志着该技术正式迈入民用规模化阶段。此外，ASTSpaceMobile、SpaceX等推出存量手机直连卫星，其中SpaceX快速发展用户已高达1200万；Skylo、铱星、SatelioT、天通一号等也纷纷开展IoTNTN技术试验。

自2025年开始为低轨宽带试验攻坚期，技术面向5GNTN增强和6G全域通信持续迭代升级。全球越来越多的卫星星座，如我国GW与G60以及国外Starlink、Amazon、Omnispace、EQUATYS等，表示未来将支持5GNTN体制，并纷纷开展NTN体制的手机直连卫星技术试验。Starlink向Echostar进行频谱收购，既打破传统卫星通信的竞争格局，也提前开启6G星地融合时代[2]。目前低轨宽带手机直连技术仍处于试验验证阶段，尚未实现大规模商用，但作为6G天地一体化泛在通信的核心支撑，将持续完善星地融合体系，最终构建陆海空全域无死角的新一代通信网络。

二、手机直连卫星的技术路线

针对大众消费级手机，其手机直连卫星具有三种典型的技术路线

技术路线一基于现有卫星通信体制（又称定制手机体制），被业界俗称为“新手机、旧卫星”，其特点是手机双模。基于该技术路线，我国已经发展了天通一号移动卫星通信系统和北斗短报文等手机直连卫星通信系统，主要提供短信、语音等业务。

技术路线二基于现有地面移动通信体制（又称存量手机体制），被业界俗称为“旧手机、新卫星“，其特点是星载天线阵面大。基于该技术路线，美国ASTSM、SpaceX在联合地面运营商积极推进，其中SpaceX已发射卫星600余颗，联合T-Mobile于2025年10月正式商用，支持文本、语音和数据传输。

技术路线三基于3GPP NTN体制，被业界俗称为“新手机、新卫星”，其特点是手机成本基本没变化、系统优、综合成本低。3GPPNTN的技术讨论中，目前存在两种技术分支，第一种是卫星的时频变化全部由终端补偿，第二种是终端补偿部分时频偏移、基站补偿公共部分的时频偏移。可以说，第一种是基础的NTN解决方案，而第二种则是借用了存量手机体制的技术实现思路，网络侧补偿了部分时频偏移的变化，降低了终端的复杂度，但也对网络侧提高了要求。

和其他技术路线相比，基于3GPPNTN的手机直连卫星在技术、产业、组网等方面均具有明显优势