移动卫星通信的关键技术主要集中在系统、卫星、地面三个方面。当前卫星移动通信的发展呈现移动终端小型化、通信业务宽带化的特点。
自全球第一个商用卫星移动通信系统Inmarsat系统开始，卫星移动通信发展迅速。近20年来，各类卫星移动通信系统已实现了全球覆盖，通信业务已延伸到海洋、陆地及空中。
相比早期的卫星移动通信系统，当前卫星移动通信的发展呈现两个特点。移动终端小型化：支持包括手持机在内的多种移动通信终端；通信业务宽带化：除传统的窄带话音服务外，还提供高速数据业务和Internet多媒体通信服务。
与卫星固定通信相比，卫星移动通信具有如下技术特点：有限的卫星功率与移动用户低天线增益之间的矛盾突出；用户天线多为具有弱方向性的低增益天线，传播信道存在多径效应和多普勒频移；覆盖范围广，众多用户共享有限的卫星频率与功率资源；移动用户具有较高的机动性，有小型化及漫游管理要求。考虑到卫星移动通信系统的特点及发展现状，卫星移动通信的关键技术可分为系统、卫星和地面技术三个方面。
系统技术
体系结构与通信体制：体系结构对于卫星移动通系统而言，需要综合考虑空间段、用户段和地面段三个部分。空间段可以由单一卫星构成，也可以由多颗卫星构成；地面段采用分布式管理或者集中管理；用户段包含多种终端类型，单模或多模，甚至可以实现卫星网络和地面网络的兼容。这些都影响着整个卫星移动通信网络的体系结构。
受通信卫星实现的限制，通信体制上接入方式可以选用传统的TDMA方式，如GMR-1，GMR-2等体制，也可以考虑采用较新的CDMA方式，如WCMDA，抑或采用混合体制(上行CDMA，下行TDMA)。通信体制研究的难点问题包括同步技术、多址接入技术和功率控制技术等方面。
移动性管理：移动性管理是移动通信系统必须要解决的问题，它包括位置管理和切换管理两方面。目前新型的移动通信卫星多采用多波束实现对服务区的无缝覆盖，伴随波束越来越窄的趋势，移动性管理的要求日益突出。虽然地面已有成熟的移动性管理技术，但在卫星应用上还要做适当修改，尤其是对于低轨卫星而言，多星覆盖及网络拓扑时时变化的特点，对移动性管理提出更高的挑战。
网络互联互通：卫星移动通信系统需要具备与其它网络互联互通的能力。一般在与其它网络的互联互通方式上，采用网络层面完成的松耦合方案。卫星移动通信网络与其它地面网络的互联互通仅在网络中形成，而各自的无线接入网络则保持独立。采用辅助地面组件ATC(AncillaryTerrestrialComponent)技术的卫星移动通信系统，可以构成天地一体化的无缝覆盖移动通信系统，终端可以在地面网络和卫星之间自由无缝切换。这一动向代表了移动卫星通信技术的发展趋势。
卫星技术
移动通信卫星技术的关键技术主要集中在星载大型可展开天线技术、多波束形成技术、星上处理交换技术等方面。
星载大型可展开天线与多波束形成技术：对于静止轨道移动通信卫星系统而言，为支持地面手持移动终端，克服传播距离长导致的信号衰减和星上发射功率有限等困难，需要借助大型星载天线技术和多波束技术，在保证覆盖范围的情况下，提高波束的有效全向辐射功率(EIRP)。
星载处理交换技术：目前星载处理交换技术包括全透明转发、透明处理转发和全处理三种模式。全透明转发具有技术体制适应性强、技术成熟、风险小的特点，但由于需要地面处理交换，双跳通信的服务实时性差；全处理方式星上一般通过数字方式实现，具有服务实施性好、资源利用率高，抗干扰能力强等优点，缺点是技术体制适应性较弱，技术难度大，受空间辐射的影响，可靠性差。透明处理转发则是二者的折中。目前三种方式在星上均有应用。
大型通信卫星平台技术：新型移动通信卫星的有效载荷对卫星平台提出了更高的要求。现有地球静止轨道移动通信卫星平台需要支持800kg以上的有效载荷重量，整星功率都在10kW左右。以Inmarsat-IV为例，采用Eurostar-3000平台，有效载荷重量为1000kg，卫星总重 5940kg，整星功率达到9000W(EOL)。此外，大天线柔性结构对于卫星平台控制系统提出了更苛刻的要求。
终端技术
伴随卫星技术的进步，卫星移动通信系统的地面终端小型化、手持化已成为可能。得益于地面移动通信系统的快速发展和技术进步，制造小型卫星移动终端已不再是问题。Thurary的手持终端已接近地面蜂窝通信使用的手机的水平，MSV的手持终端更小。终端应用正在向多媒体、宽带化和嵌入式发展。目前，终端技术主要涉及天线和射频模块小型化技术。
