一方面，低轨道卫星（LEO）的轨道高度低、传输时延短、路径损耗小，多个卫星组成的星座可以实现真正的全球覆盖，频率复用更有效。另一方面，蜂窝通信、多址、点波束、频率复用等技术为低轨道卫星移动通信提供了技术保障。因此，LEO系统被认为是最有前途的卫星移动通信系统。
目前提出的低轨道卫星方案有很多，大致可以分为以下3类：
（1）大LEO。提供全球实时个人通信业务的LEO卫星移动通信系统，如Iridium，Globalstar和Arics等。
（2）宽带LEO。利用LEO提供宽带业务的系统，如Celestri，Teledesic，M-star，Coscon，Skybridge和Starsys等。
（3）小LEO。利用LEO提供非实时业务的系统，如Orbcomm，LEO-Set和LEO one等。
这里主要介绍其中最有代表性的几种。
1）Iridium系统
铱系统（Iridium）是美国摩托罗拉公司（Motorola）于1987年提出的低轨全球个人卫星移动通信系统，它与现有通信网结合，可实现全球数字化个人通信，系统总耗资约50亿美元。该系统原设计为77颗小型卫星，分别围绕7个极地圆轨道运行，因卫星数与铱原子的电子数相同而得名。后来由于设计修改，星座结构改为66颗卫星围绕6个极地圆轨道运行，但系统名称仍为铱系统。极地圆轨道高度约780 km，每个轨道平面分布11颗在轨运行卫星及1颗备用卫星，每颗卫星约重700 kg。
铱系统采用了星上处理、星上交换和星际链路技术。星际链路是铱系统有别于其他卫星移动通信系统的一大特点，其作用相当于把蜂窝网放置在空中，因而系统的性能极为先进，但同时也增加了系统的复杂性，提高了系统的投资费用。
铱系统主要是为商务旅行者、航空用户、海事用户、边远地区以及紧急援助等提供语音、传真、数据、定位、寻呼等业务服务。铱系统提供4种主要的业务：铱全球卫星服务、铱全球漫游服务、铱全球寻呼服务和铱全球付费卡服务。另外还包括许多类似于GSM的增值服务。其中，全球漫游服务除了解决卫星网与地面蜂窝网的漫游外，还解决地面蜂窝网间的跨协议漫游，这也是铱系统有别于其他卫星移动通信系统的一大特点。
2）Celestri系统
Celestri系统是摩托罗拉公司设计的一个全球宽带通信系统。Celestri系统是由9颗GEO卫星和63颗LEO卫星组成的混合系统，系统总投资129亿美元。依靠系列开发的通信卫星、地面站和用户设备，Celestri可以向世界上几乎所有人口集中的地区提供宽带网络基础设施。
利用9颗GEO卫星，Celestri系统可覆盖地球的全部地区，并可以提供高数据率传输。Celestri是以低轨道设计为基础的，包括相同的卫星公用舱（或平台），可以20 Mb／s的速率下载信息，专门用来为世界上任何角落的任何人提供地区性广播、多频道视频广播以及数据传输业务。FCC批准了其中的4颗卫星，用来覆盖北美、中美和南美洲，其他5颗用来覆盖欧洲、非洲、澳大利亚和太平洋地区。
Celestri系统的63颗LEO卫星分布在1 400 km上空的7个倾斜轨道平面上，每个轨道平面上有9颗卫星，用以提供实时交互式和多媒体应用。当为终端用户提供桌面视频会议和电子商贸业务时，允许有与光纤一样的延时。为了提供可靠的连接，每颗LEO卫星有6个星际链路（1个向前，1个向后，2个向左，2个向右）用来与邻近的卫星进行通信。这样就可以实现坚实、可靠而且高弹性的全天无缝网络。每一个星际链路可以4.5 Gb／s的速率传输信息，整个Celestri系统的总容量为80 Gb／s。
3）Globalstar系统
Globalstar系统又称全球星系统，是由美国劳拉公司（Loral Corporation）和高通公司（Qualcomm）倡导发起的卫星移动通信系统，合伙公司有Alcatel、中国电信、France Telecom、Vodafone等。
全球星系统通过利用48颗绕地球运行的低轨道卫星，在全球范围（不包括南北极）向用户提供无缝隙覆盖的、低价的语音、传真、数据、短信息、定位等卫星移动通信业务。采用低轨卫星通信技术和CDMA技术能确保良好的语音质量，增加通话的保密性和安全性，且用户感觉不到时延。连贯的多重覆盖和路径分集接收使全球星系统在有可能产生信号遮挡的地区提供不间断服务。用户使用双模式手持机，就可实现全球个人通信。双模式手持机既可工作在地面蜂窝通信模式，也可工作在卫星通信模式（在地面蜂窝网覆盖不到的地方），因此只要一机在手，便可实现全球范围内任何地点、任何个人在任何时间与任何人以任何方式通信。
全球星系统对当前现存系统的本地、长途、公用和专用电信网络是一种延伸、补充和加强，它没有星际链路，无须星上处理，从而大大降低了系统投资费用，而且避免了许多技术风险。当然，因星体设计简单，故系统必须建很多关口站。
4）Skybridge系统
Skybridge系统又称天桥系统，是由阿尔卡特公司、美国劳拉公司和日本东芝公司发起的低轨道卫星计划，系统目标是针对目前还没有连接到宽带地面基础信息网络或采用传统基础信息网络很不经济的城区、郊区和乡村，把Skybridge用作宽带无线本地环路，预计全部项目总投资35亿美元。
Skybridge系统是一个以卫星为基础的宽带接入系统，允许在全球的任何地方（除两极外）实现高速因特网接入、电视会议等业务。Skybridge系统的卫星用于直接将用户数据传回地面站并接入用户网络，这样可通过处理用户连接管理，合理、高效地开发宽带业务。
Skybridge系统设计了支持电信运营者的宽带接入设备，可以为一些特殊地区提供通信服务（例如岛屿之间），在提供宽带接入方面的一个重要特点是特别适应世界上那些尚未开发接入设施的地区，或因地理条件给发展地面设施带来困难的地区。尤其在亚洲，很多人居住在没有很好开发的地区，Skybridge为全球网络运营商解决最后一段线路的接入问题提供了卫星解决方案。
Skybridge系统设计的关键是应用了地球静止轨道卫星系统，并采用Ku频段工作，可以满足电信运营商宽带接入的需求，将用户的数据直接返回到地面站网关，并进入运营商的网络；而其他系统是在Ka频段内工作，其主要地面站设备为了满足这些Ka频段工作的特殊需要将不得不重新设计开发。
Skybridge系统的空间段由8条轨道上的64颗LEO卫星组成，每条轨道有8颗卫星，轨道倾角为55°，轨道高度为1 457 km。每一颗卫星均可覆盖半径为3 000 km的区域，在每个区域内可以导入45个可调的点波束，每个点波束与系统地面关口站的覆盖区域相对应。卫星信号上下往返引起的延时仅为20 ms，不仅克服了同步卫星的延时，也能够用蜂窝式频谱重复使用技术提供大量的带宽。
5）Teledesic系统
Teledesic系统是由美国微软公司和麦考（McCaw）蜂窝通信公司提出的耗资可能达90亿美元的一项庞大的计划，其主要目标瞄准了宽带业务。该计划准备发射924颗卫星（其中84颗备用），充分利用信息高速公路多媒体技术，建造一个覆盖全球的宽带卫星通信网“Internet in the sky”（空中因特网），就像把光缆架设在空中一样，让任何人都能获得双向的、交互式多媒体宽带业务。
Teledesic系统早期称为Calling系统，其主要特点是可提供宽带全数字双向交换业务，包括可传输语音、数据、视像、交互式多媒体及广域网络信息等各种宽带综合业务。
Teledesic系统的空间段由840个高度为700 km的LEO卫星星座构成，共有21个轨道，轨道间隔为9.5°，轨道倾角为98.2°。每一轨道平面上有40颗卫星和4颗备份卫星，共有924颗卫星。这些卫星每99 min绕地球一周，覆盖95%的地球表面。每个卫星是网络中的一个交换节点，它通过星际链路（速率为155.52 Mb／s）与邻近8个节点卫星相连。每个节点都是一个快速分组交换开关，系统内所有通信均采用固定长度的短数据组。数据组的设计与ATM相似，每个节点中的自适应路由软件和快速分组交换开关控制分组路由，为路由数据组选择通往目的地最少延误的路径，并根据变化调整网络布局及拥塞。系统设计类似于因特网的内部路由设计，网络与现有（或未来）应用方式及协议兼容。
Teledesic系统内每颗卫星配备64条扫描波束，每条波束含9个小区，形成576个小区，每一小区覆盖面积为53 km2，可提供1 440个16 kb／s（卫星与移动用户之间的链路速率）激活语音信道，共576×1 440=829 440个话路，从而每一颗卫星可以构成巨大的容量能力。卫星用于固定业务或租用业务的速率为N×16 kb／s，最大为2.048 Mb／s（即卫星个数N≤128）。
6）Orbcomm系统
Orbcomm系统由美国Orbital Sciences公司和加拿大Teleglobe公司合伙经营，是目前全球已经商用的低轨道卫星系统。这是一个只能实现短数据（非语音）全球通信的小卫星星座系统，它具有投资少、周期短、兼备通信和定位能力、卫星重量轻（43 kg）、用户终端小巧便携、星座运行时自动化程度高、自主功能强等优点，适合市场需要，应用广泛，性价比高，是全球第一个双向短数据低轨小卫星通信系统。
Orbcomm系统是一个广域、分组交换、全球覆盖、双向短数据通信系统。它提供4类基本业务：数据报告、报文、全球数据报和指令。
用户终端与Orbcomm网关站之间的通信是通过一组LEO星座来实现的，然后网关站连入拨号网线或专线网络，与因特网和X.25等网络相连。其中，用户终端和卫星之间拥有2.4 kb／s的上行链路和4.8 kb／s的下行链路，而用户终端和网关站之间为57.6 kb／s的TDMA方式的上下行信道。
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