经过几十年在空间技术方向上投入、研究和发展,我国在GEO卫星通信技术方面已经取得了很大的进展,正在缩小与国外先进水平的差距;反观在非静止轨道卫星通信技术方面的研究,由于种种原因导致与国外的水平差距越来越大。随着个人移动通信时代的到来,人们对通信业务质量和服务的要求越来越高,通信终端向易携带、手持化发展。本文对非静止轨道卫星通信系统设计进行研究,针对非静止轨道卫星星座设计和卫星通信链路设计展开。本文首先对区域性共地面轨迹卫星星座进行优化设计。结合共地面轨迹卫星星座和均匀覆盖的原理,推导出一个轨道面可分布多颗卫星的共地面轨迹卫星星座实现步骤。并基于此设计出覆盖我国国土和周边地区的共地面轨迹卫星星座覆盖方案,以实时覆盖率为100%时的区域平均仰角最大为优化指标,进行优化和仿真分析。仿真得到有多组适合的星座方案,其中具有2个轨道面,每个轨道面分布4颗卫星的八星方案是最优的,它的轨道高度较低,卫星数量较少有利于降低系统成本和复杂度。基于前面优化设计的八星星座方案,面向3G手机用户,用户能够在卫星网络和地面网络之间漫游,实现自由地、无处不在地通信,对其卫星通信用户链路进行设计。在对IMT-2000卫星空口标准分析的基础上,指出卫星空口标准G可完全兼容地面WCDMA网络;卫星移动通信系统的通信体制参考空口标准G,给定3G手持机的基本性能参数,在考虑多波束内和波束间多址干扰的情况下,推导出载干比与系统容量之间对应的关系,最后对卫星通信用户链路设计和仿真,得到星上设备参数即卫星接收天线增益和卫星等效全向辐射功率(EIRP)值满足通信的参数条件。