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美国海军的重要作战支柱:移动目标用户卫星通信系统(MUOS)
美国海军的重要作战支柱:移动目标用户卫星通信系统(MUOS)
移动目标用户卫星通信系统(Mobile User Objective System)

是美军的新一代窄带通信卫星系统,用来取代之前的UFO“特高频后继卫星通信系统”(Ultra High Frequency-follow-on Satellite Communication System)。在兼容原有UFO系统的基础上,大胆采用了商业新技术以及新的波形和信号算法,采用星地一体化传输设计,使得MUOS系统的能力比之前的UFO系统有了巨大的提升。


MUOS系统是世界上第一型采用了商用WCDMA技术的窄带军用通信卫星系统,整个星座由6颗同步轨道通信卫星组成(5颗工作星,1颗备份星),卫星工作寿命13-15年,能覆盖南北纬65度之间的广大范围,通过星载多波束天线实现类似地面蜂窝式移动通信系统的覆盖,每颗卫星可以提供64个WCDMA射频载波(16个点波束,每个点波束复用4个5MHz的WCDMA射频载波)。

 


MUOS系统是世界上第一型采用了商用WCDMA技术的窄带军用通信卫星系统,整个星座由6颗同步轨道通信卫星组成。

 

每个点波束比之前的UFO系统的全球波束有12-15dB的接收增益,这使得MUOS系统的终端可以在最严酷的传输环境下达到至少9.6kb/s的数据传输能力。此外,那1颗备份星也可以根据任务需要,随时漂移至有需要的区域上空,增加该区域的可用点波束数量。


MUOS系统的地面控制段也与其他军用通信卫星系统有所不同,由4个地面控制站组成,分别坐落在夏威夷、诺福克、意大利西西里岛和澳大利亚,彼此通过地面通信网络连接,除了进行卫星日常测控和管理之外,还要承担用户的语音和数据传输业务。这是因为MUOS系统各型终端与卫星通过UHF频段进行连接,卫星与地面控制站通过Ka频段连接,所有终端到终端之间的用户通信都通过MUOS的地面通信网络实现。


MUOS系统的典型通信流程是:用户使用UHF WCDMA频段的终端与卫星建立上行通信连接,卫星再通过Ka频段下行链路将信号转发到4个地面控制站中的1个,此地面控制站通过位于夏威夷和诺福克的交换与网络管理设备识别出用户信号所想要送达的目标用户,通过地面通信网络将信号发送至合适的地面控制站,然后由合适的地面控制站通过Ka波段上行链路发送信号给卫星,卫星再通过UHF WCDMA频段下行将信号转发至正确的目标用户终端。



MUOS系统的卫星工作寿命13-15年,能覆盖南北纬65度之间的广大范围。

 

这看起来似乎比传统的卫星通信(用户直接上行-卫星中继-目标用户下行)方式更加复杂和繁琐,但却是MUOS系统的优越之处,这种星地一体化传输设计不但大大提高了整个卫星通信系统的抗干扰和抗毁能力,而且能够进行动态资源规划和分配,更灵活的高优先级用户授权。


此外,MUOS系统还能够保证在1年中有至少97%的时间可以正常工作(其他军用通信卫星系统只有70%不到的实际工作时间),在作战情况下为部队提供不论何时何地都可以使用的可靠“动中通”链路,信道可用率达到97%(特别是在赤道附近区域,传统的卫星通信会受到电离层闪烁造成周期性的通信中断,而MUOS的WCDMA波形能够很好地避免这一问题),满足现代战争中美军对移动卫星通信的需求。


以UFO系统为代表的UHF频段窄带战术通信卫星系统此前在美国海军一直得到了较好的应用,成为美国海军进行全球海上部署和作战的重要通信支柱。因此,美国海军现在也非常重视MUOS系统的应用,并将其作为战术通信卫星系统的主要组成部分,利用其更好的抗干扰、抗毁、动中通性能和小型化终端,进一步增强美国海军的全球移动战术通信能力,以适应现代海战的复杂对抗环境。

本作品为“科普中国——军事科技前沿”原创

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出处:科普中国 军事科技前沿公众号

2016-04-08
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