1 MUOS系统概述
2 MOUS系统架构
2.1 UHF卫星通信的发展和特点 ； 2.2 MUOS的总体目标 ；2.3 MUOS支持的业务类型 ；2.4 MUOS通信能力
3 MUOS 空间段
4 MUOS操作地面站
5 MUOS用户段
6 MUOS系统总结
移动用户目标系统(MUOS) 是美国太空部队的窄带军事通信卫星系统，支持超高频(UHF) 频段的全球多服务用户群体。该系统为更新、更小的终端提供增强的通信能力，同时仍然支持与传统终端的互操作性。MUOS 旨在支持需要更大移动性、更高比特率和更高操作可用性的用户。MUOS 宣布于 2019 年全面投入使用。[1]
2012 年，由于抗议者担心无线电波造成的健康风险和环境破坏，意大利地面站的建设工作暂停了近一半时间。一项科学研究“指出了对人类和环境的严重风险，例如阻止其在人口稠密地区实现，例如尼谢米镇附近的地区”。[24]尽管存在争议，Niscemi 的站点还是在 MUOS-4 发射之前完成了。MUOS（移动用户目标系统）是下一代窄带战术卫星通信系统，旨在显着改善美军移动中的地面通信。
新的通信系统预计于 2010 年投入使用，其吞吐量或可传输的信息量是当前 UFO 系统的 10 倍，并将为美国军队提供更可靠的通信方式，因为它不受天气、环境限制或树叶的影响。业内消息人士称，在新系统下，即使是在最偏远地区或没有卫星接入的建筑物中的部队，通信能力也会大幅提高。
2004年9月，洛克希德队入选，对阵雷神队。位于加利福尼亚州桑尼维尔市的洛克希德·马丁航天系统公司是 MUOS 的主承包商和系统集成商，最近获得了美国海军太空和海战系统司令部 (SPAWAR) 授予的一份价值 21 亿美元的合同，用于建造首批两颗卫星和相关的地面控制元件。该合同还提供了另外三艘航天器的选择。行使所有选择权后，最多五颗卫星的合同总潜在价值达 32.6 亿美元。
MUOS 卫星将在该公司位于宾夕法尼亚州纽敦的商业空间系统部门开发；最终组装和测试将在桑尼维尔进行。洛克希德·马丁公司屡获殊荣的 A2100 总线已在轨服务超过 100 年，将作为 MUOS 航天器平台。
位于亚利桑那州斯科茨代尔的通用动力 C4 系统公司将领导 MUOS 计划的用户进入和集成地面部分，提供安全的地面网络、卫星控制和网络管理以及符合 JTRS 的终端解决方案。
波音卫星系统 (BSS)，加利福尼亚州埃尔塞贡多；波音综合防御系统公司的卫星制造部门将提供传统的超高频有效载荷。
爱立信，德克萨斯州普莱诺。2G 和 3G 移动技术系统的领导者将提供部分集成地面部分。
Harris 公司，佛罗里达州墨尔本。作为星载可展开网状反射器的世界领先者，Harris 将为 MUOS 计划提供大型反射器。每颗卫星两个反射器将在哈里斯工厂制造，作为 MUOS 地球同步卫星超高频 (UHF) 频段天线系统的一部分。
由于部分预算用于资助伊拉克的运营，第一颗 MUOS 卫星的发射计划被推迟到 2012 年。美军窄带卫星通信系统（MUOS）主要服务于全球战术通信，包括途中紧急通信、战区内通信、情报广播和战斗网无线电的距离扩展等提供支持。窄带卫星通信电台可跨梯队连接战术作战中心，并为远离主力部队的远程监视部队及陆军特战部队提供支持。
MUOS系统由空间段、地面段和用户端组成。空间段包括4颗GEO卫星和一颗在轨备份卫星，每颗卫星除搭载一个MUOS系统有效载荷之外，还搭载一个UFO卫星有效载荷；地面系统主要作用是控制卫星、传输和管理用户语音和数据业务，集成至国防信息系统网以及管理和控制通信资源；用户段由各种用户终端组成。如下图。
MUOS卫星星座由4个同步卫星与一个在轨备用星组成，每颗MUOS卫星可支持127个独立的点波束，并把其需要覆盖的区域划分为127个蜂窝，每个蜂窝由一个点波束来对应。各个蜂窝的面积不尽相同，热点地区由若干个蜂窝来覆盖，每个蜂窝的面积相对小些(最小的约8001000km)；而对幅员辽阔但通信需要两少的地区，则仅用一个“大”蜂窝来覆盖。备用星可随时漂移到有需要的地区，以增加这个地区的可用信道数量。由于采用了WCDMA蜂窝技术，不同的蜂窝间可以实现频率再用，同一蜂窝里，所有用户在同一时间内使用相同的频率来通信，其信道的划分是通过不同的波形，即不同的扩频码来区分的。
MUOS划分的蜂窝数众多(1274=508个)，各个蜂窝可用信道数的总和则比UFO大得多，容量达到UFO系统的十倍以上，信道可用率大于97％，窄带话音信道输出速率可达到9.6kbps，宽带数据信道传输速率可达到64kbps，仍然采用BPSK调制方式。MUOS用户信息流的传递与UFO有很大的不同，用户终端由UHFWCDMA上行链路把信息发到MUOS卫星上，卫星通过Ka频段下行链路把此信息转发到分别坐落在夏威夷、诺福克、西西里和澳大利亚的四个地面站之一。这四个地面站是互通的，其网络管理设备放置在夏威夷和维吉尼亚。网管设备会判别出信息所要通向的目标用户，并把其转发到合适的地面站，然后地面站会通过Ka频段上行链路把信息发送到卫星上，最后卫星经由UHFWCDMA下行链路把信息发送到正确的目标用户。如下图。
UHF上行链路、卫星和Ka频段下行链路共同构成用户到基站(User-to-Base，U2B)链路，Ka频段上行链路、卫星和UHF下行链路共同构成基站到用户(Base—to—User，B2U)链路。
MUOS网络由4颗地球同步卫星(外加一颗在轨备用卫星)和4个地理上分散的地面站，以及地面交换网络组成，所有的地面系统都通过高容量光纤地面链路连接（上图中橙色的线），为移动部队带来同步的、透明的语音、视频和任务数据。洛克希德·马丁公司是MUOS卫星的主承包商，而地面系统由通用动力公司建造。
MUOS系统每个卫星总是在两个地面站无线电接入设备（RAF：radio access facilities）的视野中，每个RAF也总是在两个卫星的视野中。如果与3G地面术语相比，每个MUOS卫星对应一个“发射塔”，每个地面RAF对应一个“基站”。
按照频谱划分，UHF的频率范围为300MHz到3000MHz。在UHF卫星通信(SATCOM)中，通常使用UHF较低的频段，偶尔还会用到频率范围为30～300MHz的VHF频段。UHF在军事应用中有许多特有的优势，主要体现在：
(1)信号穿透性强。在拥挤的城市里、密集的丛林中、破坏的天气下均能适用。
(2)终端实用性强。UHF终端轻巧而牢固，适用于舰船、车辆、飞机、单兵背负甚至手持使用。
(3)可实现全球覆盖及广播联网。UHF的大型波束和相对较低的功率有利于实现全球广播联网。
(4)接人得到保证。根据国际电信联盟(ITU)确认的国际性协议，UHF频谱中的其中一段专门划分给军方。
UHF主要使用在军事行动的初期及恶劣的环境条件下，在作战的开始阶段，通常没有足够的时间铺设大量的电话线、光缆或架设大型的天线系统，使用机载、车载、背负或手持等UHF终端实现作战单元间的相互通信时最使用、简便的方法。此外，作战单元要获得不受天气及地理位置影响的通信，UHF无疑是最好的选择。
特高频后续(UHF Follow—On，UFO)卫星系统是当前美军在UHF频段上使用的窄带军事卫星通信系统(MILSATCOM)。第1颗UFO卫星于1993发射升空，第11颗也是最后一颗UFO卫星在2004年发射完毕。UFO卫星系统的上行频率为290～320MHz，下行频率为240—270MHz，调制方式为BPSK。每一颗UFO卫星在555kHz的带宽里提供39个UHF信道，包括21个5kHz的再带信道，l7个25kHz的中继信道及一个舰队广播信道。UFO卫星系统主要为美军部署在全球各热点地区，如韩国、西南亚、波斯尼亚和阿富汗的部队提供2．4kbps全双工或4．8kbps半双工的语音及低速数据服务。过去十多年里，美国参与的每一场大型战争都处于UFO卫星的覆盖范围内。UFO系统在这些战争中表现出色，为各作战单元提供良好的服务，得到可一致好评。
然而，随着军事需求的发展，在飞机、舰艇、军舰、坦克等各军事平台上使用的UHF终端急剧增多，UFO系统容量不足的问题日趋明显。一些评估显示UFO的用户数量已超过了定额的150％。而且，由于干扰或操作失误，信道可用率通常低于50％。此外，目前单兵使用的UFO终端还比较庞大，携带、使用起来不是十分方便。2010年开始，UFO将逐步被名为移动目标系统(MUOS)的新一代UHF卫星通信系统取代。
(1)在系统运行初期，提供窄带的MUOS通信能力，来满足运动中作战人员对覆盖、容量、接入要求，以及对控制、互操作、服务、动中通信和有效性要求。
这些主要性能参数表明， MUOS在通信能力方面向前跨了一大步，尤其在容量和有效性方面，超过了UFO和FLTSAT所提供的性能。MUOS的目标是为作战环境下高机动部队的指战员提供更大的通信容量。
MUOS提供用户两种服务方式，分别是全双工的点对点通信业务和半双工的群组通信业务，用户业务分成两个主要类别：话音和数据。数据业务细分为IP数据、二进制数据和短数字信息(SDM)数据三类。IP数据封装成IP数据包，通过它的IP包头路由这些数据包；二进制数据(包括消息和流数据)，被传输到MUOS处理转发器上的软件上，软件将负责打包和传输数据到远端；SDM数据是二进制数据的特殊形式，打包时将明确说明大小以满足MUOS突发业务的QoS保证。
除此之外，数据业务分为确保服务(保证比特速率和QoS)和尽力而为服务(不保证速率和QoS)。UMTS有三种工作模式：确认模式(AM)、非确认模式(UM)和透明模式(TM)，用户可选择其中一种来满足自己的QoS的需求。使用确认模式降低了控制传输的误码率，以允许使用标准的UDP和TCP／IP协议，但MUOS不能提供TCP／IP代理。
MUOS系统16个点波束天线与早先的UFO等系统的全球波束天线相比有12～15dB的额外接收增益，这种额外增益使MUOS手持终端在最严酷的传输环境下都能达到至少9.6kbps的传输能力，在传输环境优良时最高速率能达到32kbps。同时相对于UFO等系统的25kHz带宽的招待信道，MUOS系统提供的信道带宽拓展到了5MHz，这样在同等天线增益和功率上，信道所能提供的信息速率获得了较大的提升。换句话说，要在同等天线增益上达到相等的信息速率，可以采用较小的发射功率来实现，使终端的额隐蔽性和生存能力得到了
提升。整个MUOS卫星系统能处理16332个2.4kbps的WCDMA终端同时接入，以及424个UFO终端接入，总容量为4.216Mbps，链路预算详见下表3。
MUOS支持体积小、重量轻的通信设备，改进了为高度机动的广大指战员用户设备的性能。例如，现今典型的PSC一5型UHF便携机不带电池时重11磅，并且具有23.5Bw的有效全向辐射功率(EIRP)，一15.9dB/K的接收机品质因子(G/T)，可支持16kbps的通信。与之相比，在最适宜的环境下，MUOS的目标是只有8.5dBw的EIRP和一27.7dB/K的G/T来支持UHF手持终端，速率可以达到32kbps，其目标重量是带电池总计不超过1磅。
位于圣地亚哥的美国海军空间系统项目执行办公室 (PEO) 通信卫星项目办公室 (PMW 146)是 MUOS 项目的主要开发商。[4]洛克希德·马丁航天公司是美国海军合同 N00039-04-C-2009 下 MUOS 的主要系统承包商和卫星设计师，该合同于 2004 年 9 月 24 日宣布。[5] [6] 主要分包商包括通用动力任务系统公司(地面运输架构）、波音（传统UFO 和部分 WCDMA有效载荷）和Harris（可部署网状反射器）。该计划耗资 73.4 亿美元交付了五颗卫星、四个地面站和一个地面传输网络。[7]
移动用户目标系统 (MUOS) 由洛克希德马丁公司为美国海军开发，正在彻底改变机动部队的安全超高频 (UHF) 卫星通信 (SATCOM)。支持移动、战术地面、海上或空中作战的MUOS无线电终端用户可以无缝连接全球各地并进入全球信息网格以及国防交换网络。MUOS的新功能包括在基于高速互联网协议的系统上同时传输清晰的语音、视频和任务数据。
移动用户目标系统（MUOS）通过五颗卫星（四颗运行卫星和一颗在轨备用卫星）组成的星座，为终端、平台、战术运营商和运营中心提供全球窄带连接。该系统取代了 20 世纪 90 年代速度较慢且移动性较差的超高频后续(UFO) 卫星通信系统。MUOS主要服务于美国国防部（DoD）；不过，国际盟友的使用过去一直在下降。[2] MUOS 主要针对移动用户（例如空中和海上平台、地面车辆和徒步士兵），以高达 384 kbit/s的数据速率将用户的语音、数据和视频通信扩展到视线之外 。[3]
公共空中接口(Common Air Interface，CAI)是为了标准化卫星与终端之间通信波形而定义的。信道的相干时间越大，对支持物理层信令传输和接收机跟踪算法的专用物理控制信道(Dedicated Physical Control Channel，DPCCH)功率要求越低。MUOS UHF信道相干时间约为陆地蜂窝系统的6倍，因此可以降低控制信道的功率开销，提高数据信道的承载容量。
与典型的陆地蜂窝WCDMA系统相比，MUOS波形设计时，降低了DPCCH和公共导频信道(Common Pilot Channel，CPICH)功率。在U2B方向，DPCCH功率降低了7dB；B2U方向，CPICH功率降低了10dB。MUOS信道相干时间大于100ms，而WCDMA物理层最大传输时间间隔(Transmission Time Interval，TTI)为80ms，因此要在U2B链路利用时间分集技术必须增大传输时延。MUOS在WCDMA调制子层和编码合成传输信道之间插入了楔形交织(Dove Tail Interleaving，DTI)，将8个阿进行帧交织，传输时问问隔增大到640ms，实现了长相干时间UHF信道的时间分集技术。
MUOS作为军事系统，其严格的数据速率要求决定了B2U链路速率匹配算法与陆地WCDMA系统中使用的算法存在差异。MUOSB2U速率匹配算法要考虑误块率、信息重传和周期性的优先控制等因素，因此要求传输格式组合(Transport Format Combination，TFC)中的数据速率高于额定速率。MUOS修改了3G WCDMA B2U链路速率匹配算法，将TFC分为额定值和扩展值。额定TFC发送额定数据速率，在未满载的TFC中插入不连续发射比特，类似于陆地蜂窝WCDMA下行链路速率匹配算法；扩展TFC则完全利用所有可用的专用物理数据信道(Dedicated Physical Data Channel，DPDCH)比特进行速率设定。仿真实验证明运用该改进的速率匹配算法，能有效地克服性能下降。
对于MUOS采用星上信号处理有几种好处，并且UHF相当窄的带宽用当代信息处理技术进行处理完全可以胜任。卫星处理可以使上行链路与下行链路波束之间的选路不受限制，通过自适应信号组合，根据需求和干扰的情况灵活地分配信道和调整波束，提高了链路的性能。转发器卫星依赖于关口站的处理也具有一定的这种能力，但这需要两次跳转、额外的馈电链路频谱、在卫星上装上更笨重功耗更大的馈电链路装置，以及对关口站连接的依附l生很强，而星上信号处理则克服了这些缺点。星上处理框图如下图。
预计多数固定星上处理任务如分接、波束成形、解调和译码都将使用ASIC技术实现。当前，LSI Logic公司使用0.18微米的工艺制造的无辐射强化ASIC的门电路达到2600万，功率需求为0.007uW/gate/MHz。抗辐射ASIC技术工艺一向落后主流CMOS技术三到四年，而且这个趋势会保持下去。根据图3所示的处理功能和64Mbps的A/D采样率，估计星上处理装置的重量和功耗分别为30千克和300瓦。
表4提供了对负载重量和功耗的估计，对天线和结构子系统的估计以Astro Aerospace公司提供的数据位基础。对RF模块的估计以林肯试验卫星、LES-8、9的双工器设计，以及使用50W的功放为及粗话。包括馈电链路和交叉链路在内，负载总重量大约为735千克，总功耗大约为3463瓦。
RAKE接收技术，RAKE接收机通过相干合并每个信道接收到的能量来对抗多径衰落。MUOS系统中，RAF和用户终端都是用了RAKE接收技术。由空中接口技术可知，为最大限度地提高容量，将DPCCH功率电平设置比地面WCD．MA系统中的典型值低7dB。专用导频符号是DPCCH的一部分，主要用于信道估计，相当于“训练序列”，RAKE信号处理也是针对专用导频符号进行的，处理后一方面对信道进行估计，控制查找器时延，另一方面计算出组合权向量，将不同DPCCH数据流组合成单一数据流，如图。
专用导频符号功率过低，通过信道后信干比过低影响RAKE信号处理的性能，为了解决这一问题，需要增大信道跟踪时间常数，由此增加的信道跟踪处理增益能减轻专用导频符号信干比的降低。实际中，信道跟踪事件常数受到信道相干事件和频率跟踪性能的限制，MUOS信道相干时间长，因此MUOS RAKE接收机的信道跟踪事件常数只受到频率跟踪性能的限制。为了提高频率跟踪性能，MUOS RAKE接收机使用了最大似然算法的频率估计技术、在频率估计前增加预检测数据积分及延长频率跟踪时间常数等方法。
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Lockheed Martin (Prime), Boeing, General Dynamics
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2 deployable solar arrays, batteries
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MUOS卫星以洛克希德公司的A2100卫星平台为基础，净质量为3812公斤，发射质量为6740公斤。卫星主体大小为6.7 x 3.66 x 1.83米。A2100卫星平台主要用作地球静止轨道上运行的通信卫星平台，同时，该平台也承载红外扫描和凝视传感器的SBIRS-GEO(基于空间的红外传感器)卫星，以及在中地球轨道上运行的GPS Block IIIA卫星。
根据 NAVWAR 的说法，为了提供下一代窄带通信，卫星载有两个有效通信载荷，并产生两个部分的通信能力。MUOS 星座中的每颗卫星都携带两个有效载荷：
1、一个载荷是在向 MUOS 过渡期间维持国防部窄带通信的传统通信有效载荷，集成了功能齐全且独立的 UFO 传统有效负载。当今许多机动部队仍在使用的传统 UHF 卫星通信系统，每颗卫星中还“传统”有效负载延长了传统 UHF 卫星通信终端的使用寿命，并能够更顺利地过渡到 MUOS。一个直径5.4米的反射器将用于与传统的UHF终端通信，以提供一个与前期军方使用的许多设备兼容的系统。
2、另外一个载荷是先进的 MUOS 新的宽带码分多址 (WCDMA) 波形功能。MUOS先进的多波束通信功能则使用直径14米的第二反射器。
MUOS系统所用的卫星基于洛马公司的A2100卫星平台，在轨质量为3,812千克，发射质量为6,740千克，尺寸为6.7m×3.66m×1.83m。MUOS拥有澳大利亚，意大利，弗吉尼亚和夏威夷四个地面接收站。每个地面站通过Ka频段馈线链路服务于四个有源卫星中的一个，下行链路为20.2-21.2GHz，上行链路为30.0-31.0GHz。
该卫星采用三轴稳定装置，配备了姿态确定和控制系统，可提供精确的指向能力。卫星推进是通过以IHIBT-4主机为中心的系统完成的。BT-4由日本IHI航空航天公司开发，干质量为4千克，长度为0.65米。该发动机使用单甲基肼燃料和氮氧化四氮氧化物提供450牛顿的推力。除主发动机外，MUOS还配备了反应控制推进器，安装在反应发动机组件上。发动机燃料为肼的混合物，用于BT-4燃烧期间的姿态控制以及GEO中较小的轨道调整操作和漂移操作。
一旦投入运行，MUOS 将提供其最终取代的遗留系统 16 倍的容量。
MUOS 网络的初始配置由四颗轨道卫星 (MUOS 1-4) 和四个中继地面站组成。在轨备用设备 MUOS-5 将确保网络始终可用以支持美国及其盟军机动部队，并积极支持传统的 UHF 系统。
MUOS WCDMA 无线电可以在连接到军事网络的基于互联网协议的系统上同时传输语音、视频和任务数据。MUOS 无线电可以在世界任何地方以与 3G 智能手机相当的速度运行。MUOS 无线电还可以在茂密的覆盖物下工作，例如丛林树冠和城市环境。
MUOS 作为全球蜂窝服务提供商运营，为战士提供类似现代手机的功能（例如多媒体）。它将商用第三代 (3G)宽带码分多址(WCDMA) 蜂窝电话系统转换为使用地球同步卫星代替蜂窝塔的军用 UHF 卫星通信无线电系统。通过在超高频(UHF) 频段（比传统地面蜂窝网络使用的频段低）下运行， MUOS 为作战人员提供了在“不利”环境中进行通信的战术能力，例如频率较高的茂密森林地区。信号会被森林树冠衰减得令人无法接受。现场用户可以根据需要在几秒钟内建立连接，然后同样轻松地释放连接，从而为其他用户释放资源。与更传统的军事通信方法保持一致，还可以使用 MUOS 的地面网络管理中心永久或按照特定时间表建立预先规划的网络。
MUOS 卫星配备了宽带码分多址 (WCDMA) 有效载荷，其通信容量是当前超高频 (UHF) 卫星系统的 10 倍以上。每颗 MUOS 卫星还包括一个传统的 UHF 有效载荷，与当前的 UHF Follow-on 系统和传统终端完全兼容。这种双有效负载设计可确保从旧系统平稳过渡到尖端 WCDMA 技术。
MUOS与地面蜂窝WCDMA系统的区别主要体现在信道特性和端对端传输时延上，将其总结如表
MUOS将地面3GWCDMA作为其波形定义的基础，并大量运用第三代移动通信关键技术。实际操作过程中，需根据MUOS卫星信道特点和实际需求，对3GWCDMA波形和相关技术进行适当的修改和创新。这些技术包括空中接口技术、RAKE接收技术、波束成形技术、功率控制技术、网络管理和控制技术等。
MUOS-1 于 2012 年 2 月 24 日世界标准时间 22:15:00 经过数次天气延误后，由Atlas V 运载火箭以 551 构型成功发射升空。[8]
MUOS-2 于 2013 年 7 月 19 日世界标准时间 13:00:00在 Atlas V 551 (AV-040) 上按计划发射。[9]
MUOS-3 于 2015 年 1 月 20 日在联合发射联盟 (ULA) Atlas V 运载火箭上从佛罗里达州卡纳维拉尔角空军站(CCAFS)发射升空。[10] [11]
MUOS-4 于 2015 年 7 月 31 日抵达卡纳维拉尔角。[12]天气条件推迟了原定于 2015 年 8 月 31 日 10:07 UTC 的发射。[13] [14]发射于 2015 年 9 月 2 日 10:18:00 UTC 时间进行。[15]
MUOS-5 于 2016 年 3 月 9 日抵达卡纳维拉尔角。[16]发射原定于 2016 年 5 月 5 日进行，但由于对 2016 年3 月 22 日天鹅座 OA-6发射期间阿特拉斯 V 燃料系统问题进行了内部调查，预定日期被推迟。[17]发射于 2016 年 6 月 24 日 14:30:00 UTC 进行。[18]然而，几天后卫星上发生了“异常”，当时它仍处于地球静止转移轨道（GTO），使其“重新配置到安全中间轨道”，或滞留在GTO中。[19] [20]自2016年7月3日起，业余观测者在大约15,240 × 35,700公里（9,470 × 22,180英里）的轨道上跟踪它。[21] 2016年11月3日，美国海军宣布该卫星终于到达运行轨道。
2014年，第三艘MUOS被发现存在焊接缺陷，使其落后于五人舰队中的第四艘航天器。MUOS 5于2016年6月发射，在升轨过程中远地点推进系统出现问题，未能升轨至最终地球静止轨道，而是停留在中间转移轨道。2016 年 9 月 7 日至 10 月 22 日期间，较小、功率较弱的推进器总共发射了 26 次发射，将 MUOS 5 提升到同步轨道，从而挽救了任务。
目前运行的四颗 MUOS 卫星位于西经 100°（MUOS-1）；西经 177°（MUOS-2）；西经 15°（MUOS-3）；和东经 75° (MUOS-4)。[22] MUOS-5 位于西经 103.8° 备用。它们的轨道倾角为 5°。发射后的最初几个月，卫星暂时停泊在西经172°的检验位置。[23]
北极和南极能力：洛克希德·马丁公司和无线电供应商行业团队展示了北极附近广泛的北极通信覆盖范围，这被认为是对地球同步卫星最北端的成功呼叫。[29]远北地区的 WCDMA 呼叫将变得越来越重要，那里的航运、资源勘探和旅游业有所增加，而安全卫星通信接入却没有太大改善。基于这些和持续的测试，预计将全面覆盖西北航道和东北航道航道。北极和南极地区均进行了几次高质量语音和数据（包括流视频）的后续测试，其中包括 2015 年麦克默多站的演示。[30]
MUOS卫星的另一个特点是可以提供高纬度地区的通信能力，其设计要求提供从北纬65ºN到南纬65º几乎全球通信覆盖。大多数地球同步卫星无法到达高纬度地区(Artic)，然而洛克希德·马丁公司2013年进行的测试表明，MUOS可以覆盖比最初设计时更多的北极地区，实际到达已高达89.5ºN。
目前所有MUOS卫星(四颗在用，一颗在轨备用)都已发射并投入使用。他们占领地球同步轨道和5º轨道倾角。
美军上一代窄带通信系统“UFO”已经处于退役状态，新一代“移动用户目标系统(MUOS)”对网络体系结构和波形进行了优化设计，实现了网络化战术通信，是美军现役窄带军用卫星通信的核心系统。MUOS包含5颗卫星，其中1颗为备份卫星，2012年到2016年每年发射一颗，现已完成组网。
该项目的生命周期价值为 64 亿美元，可能持续到 2024 年。
MUOS 四个地面站设施[3]随着美国海军和澳大利亚国防部于 2007 年签署协议备忘录(MOA)，选址工作得以完成。这四个地面站分别为 MUOS 星座的四颗活跃卫星中的一颗提供服务，它们分别设在：
1、位于西澳大利亚州科贾雷纳 ( Kojarena) 的澳大利亚国防卫星通信站，位于西澳大利亚州杰拉尔顿 (Geraldton)以东约 30 公里处；
2、海军无线电发射机设施（NRTF）尼谢米距意大利西西里岛Sicily西戈内拉海军航空站约 60 公里的美国海军基地的无线电发射站；
3、海军卫星通信设施，弗吉尼亚州东南部切萨皮克西北部Northwest的海军卫星通信设施，北纬36.564393°，西经 76.270477°；
4、夏威夷瓦西阿瓦的 MUOS 地面站,以及夏威夷太平洋海军计算机和电信区域主站。
5、位于施里弗空军基地的海军卫星作战中心分遣队和加州木谷海军航空站负责跟踪控制卫星。
位于澳大利亚、意大利、弗吉尼亚和夏威夷的四个地面站(RAF)已经完成建设并全面投入使用。许多供应商也提供了MUOS兼容的终端，新一代窄带通信系统将全面使用。
MUOS上行UHF链路频率为300～320MI-Iz，下行UHF链路频率为360380MHz。每颗卫星在地面形成16个蜂窝，系统将20MHz带宽划分成4个5MHz的卫星波束载波(Satellite Beam Carrier，SBC)分配到每个蜂窝，不同的蜂窝间可进行频率复用，同一SBC的所有用户在同一时刻使用相同频率通信。WCDMA采用正交可变扩频因子(Orthogonal Variable Spreading Factor，OVSF)码进行扩频调制，不同的扩频码代表不同的波形，不同的波形区分不同的信道；采用PN码进行扰码调制，每个终端被分配一个独有的扰码，RAF根据该扰码区别不同的终端。
(1)MUOS终端通过UHF上行链路向卫星发送信号；
(2)卫星接收信号并将其数字化后，通过Ka频段下行馈电链路传送到RAF；
(3)RAF将信号解调、译码后，传送到最近的交换设备；
(4)交换设备将信号路由到DISN(与其他网络通信时)或者与目标用户处于同一卫星覆盖区的RAF；
(5)RAF通过Ka频段上行馈电链路将该信号发送到覆盖此RAF的卫星；
(6)卫星将接收到的信号放大，下变频到UHF频段，通过UHF下行链路将信号发送至目标用户。
MUOS系统上行UHF链路频率为300-320MHz，下行链路频率为360-380MHz，系统数据流程如下：
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MUOS用户终端通过UHF上行链路向用户发送数据，卫星接收信号并将其转换成数字格式，通过ka波段下行链路将数字化信号传输给地面RAF，这个链接称为用户到基站(U2B：User-to-Base)。
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地面RAF解码接收到的用户数据，传到最近的交换设施(SF：switching facility)，两个交换设施位于夏威夷和弗吉尼亚。SF随后将数据路由到国防部信息网络或与目标用户处于同一卫星覆盖区的地面RAF。
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该RAF再通过ka波段链路上行发送到覆盖此区域的MUOS卫星，卫星接收数据，然后通过UHF波段下行链路将其重新传输到目标MUOS用户，这一链路称为B2U(B2U：Base -to- User)。
位于Wahiawa HI站的网络管理设施(NMF：Network Management Facility)管理通信规划和对MUOS资源的优先/分配访问。初级和次级卫星控制设施(SCF：Satellite Control Facilities)从卫星接收状态信息，并使用安全链路(通过RAFs)向卫星发送命令。
MUOS系统容量大、速率高、QOS要求高，且要求兼容大量的上一代通信终端，还须与多个军用和商用卫星通信网络互联。若采用集中管理模式，则大量的管理控制传输、数据储存记忆交换处理都集中在中央站上，网络管理与控制的效率和准确性不高，更难以保证可靠性。MUOS系统采用分级网络管理，其优势体现在以下几个方面：分布资源负载；减少网络流量；提高网络管理的可靠性。
全网是两级星状网结构：中央站和各网管站组成以中央站为中心的星状网，为第一季网管；每一个网关站以及所属的移动终端作为一个以网关站为中心站的逻辑子网，为第二级网管，网关站为第二级的网管中心。中央站主要管理若干个网关站，通过网关站完成更多用户终端的管理。网关站主要管理器负责的若干波束小区。
中央站的结构示意如图所示，主要对整个系统的资源进行整体配置和划分，对系统的运行性能进行实时的监测和统计。网控中心运行于中央站内部，主要包括操作台软件、进程监视控制软件、业务处理软件、接入控制服务软件、密钥管理分发软件和数据库管理软件等，各个软件模块之间通过内部链路或者卫星链路建立通信连接，通过内部定义的通信协议和信令格式完成数据的转发和系统的控制，保证全网文档、高效地运行。
网关站的结构以及功能：通信业务的性能管理和业务处理主要在于网关站，除了完成网络管理的功能软件外，还可以提供用户对于本地配置和资源的实时显示与控制。
中央站和网关站网控中心软件结构采用一体化设计，根据其配置不同而拥有不同的管理权限。其各个模块功能及其连接关系如下。
NOC(Netowrk Operator Console)是运行在网络操作台上的控制台软件。网控中心支持多个NOC。NOC提供操作员配置、监视和控制卫星通信系统的操作接口，主要提供配置管理、性能统计、差错管理、账务管理、安全管理、特殊业务管理等功能或者这些功能的监视和操作接口。
MSW(Monitor and SWitch)是网控中心的管理和控制软件，是网控中心软件的控制核心。它的主要功能是控制和协调网控中心中的所有进程，完成网控中心内各种级别的主备切换控制。MSW与除NOC之外的其他模块之问通过以太网连接，与NOC可以体内各国以太网也可以通过卫星链路进行连接，它通过定期轮询网控中心中的其他进程来监视其状态。NCP(Network Control Process)是网控中心内负责通信业务处理的软件，是网控中心的业务处理核心。它支持话音、数据、GPS等多种业务，为这些通信业务的建立合理高效的分配带宽、功率等相关资源。ACS(Acess Control Server)是运行在ACS服务器上的网控中心软件，他是网控中心处理机与卫星室外单元的接口软件。
具有完整红/黑操作能力的MUOS波形于2012年发布。直到2011年联合战术无线电系统（JTRS）计划取消为止，JTRS计划将为DoD终端提供可以与MUOS WCDMA波形通信的一系列形式-因子模型。由通用动力任务系统公司制造的JTRS 手持式、背负式和小型 (HMS) AN/PRC-155背负式背包在更广泛的 JTRS 计划取消中幸存下来，并已发运了数个低初始生产率 (LRIP) 装置。罗克韦尔柯林斯AN/ARC-210 [25] [26]机载终端和哈里斯公司AN/PRC-117G。[27] [28] Manpack 还获得了在 MUOS 系统上运行的认证。
MUOS终端的设计开发由通用动力公司JTRS部门负责。JTRS为MUOS研发了两种类型的终端，JTRS HMS和JTRS AMF。2012年2月，美国通用动力C4系统使用首个嵌入MUOS卫星通信波形的JTRS HMS型双通道网络电台AN/PRC-155，率先完成了语音和数据信息的安全发送，该电台是开发成功的首个为士兵所用的MUOS通信终端。
通用动力公司AN/PRC-155单兵背负式MUOS通信终端
通用动力AN/PRC-155单兵背负式电台的上端面板，设有3个天线接口、2个手持接口、简易操作键盘、液晶显示屏、电源开关及2个音量调节旋钮。操作简单，可增强士兵的态势感知能力，提高作战效率。AN/PRC-155单兵背负式电台已经完成小批量试生产阶段，并成为美国陆军列装的第一种双信道无线电台。
据C4ISR网站2023年4月1日报道，美国太空军正在推进两颗移动用户目标系统（MUOS）卫星购买计划，MUOS卫星可为军事用户提供安全的窄带通信。
2023年3月24日的征集活动启动了第一阶段的工作，重点是早期设计和风险降低工作。美太空军计划在9月份与两家公司签订为期12至18个月的合同。到2025财年，美太空军将选择一家公司交付卫星，预计第一颗卫星将在2030财年结束前发射。
这两颗卫星将加入由洛克希德•马丁公司建造的四颗MUOS卫星和一颗在轨备用卫星组成的MUOS星座。窄带通信卫星工作在300MHz至3GHz频段范围，不太容易受到恶劣天气或复杂地形的影响，是安全传输信息的理想选择。
美太空军预计，在2024到2028财年之间，该项目将需要25亿美元，其中包括2024财年的2.3亿美元。
这项采购旨在延长MUOS星座的寿命，直到美太空军为窄带通信制定了更长期的计划，其中可能包括集成商业卫星。美太空军官员表示，新增卫星将为MUOS星座带来韧性，使其可以运行到21世纪30年代。招标书没有提供关于新卫星将携带哪些新功能的细节。
MUOS卫星旨在取代特高频后继（UFO）系统。MUOS卫星有两个有效载荷，一个用于维持传统的UHF网络，另一个提供新的宽带码分多址（WCDMA）能力。MUOS的设计系统容量是其前身UFO系统的10倍。
除了洛克希德公司，潜在的投标人还包括诺斯罗普•格鲁曼公司和波音公司。这三家公司参与了由美海军发起并由美太空军继续进行的一系列研究，这些研究考虑了保持MUOS系统活跃的选项。
据C4ISRNET网站2022年5月5日消息，美国太空军正在推进一项计划，延长移动用户目标系统（MUOS）星座的寿命，并申请在2023财年投入资金建造和发射另外两颗UHF通信卫星。
美国太空军上个月公布了预算申请细节，包括2023财年用于MUOS开发的1.659亿美元，以及未来5年的约22亿美元。它还包括将于2023年年初授予的两份固定价格卫星设计合同资金。美国太空军预计总开发成本为37亿美元，并希望能在2029或2030年发射卫星。
MUOS星座包括4颗工作卫星和1颗在轨备用星，由美国海军和主承包商洛克希德·马丁公司建造。随着美国太空军的成立，该项目从美国海军移交到了太空军。2022年3月《2022年财政综合拨款法案》的通过标志着这一举动正式落地。
MUOS卫星在300MHz到3GHz频率范围内运行，使之不易受恶劣天气条件影响。窄带通信星座是传统UHF后继星（UFO）系统的替代星座，其设计能力是以前UHF卫星的10倍。每颗卫星携带2个有效载荷：一个用于维持UHF网络，另一个有效载荷用于提供新的宽带码分多址（WCDMA）能力。
购买更多卫星的计划最初是由美国海军提出的，目的是将该星座的在轨寿命至少延长到2034年，并将其支持地面段延长到2039年。根据预算文件，新卫星将不会携带传统UHF有效载荷。美军表示，新卫星可能会具备增强能力，但没有提供更多细节。
美国太空军决定重新启动MUOS生产，而不是追求同等的、可能更便宜的商业能力，引起了外部专家的质疑。这不仅要投入更多，而且MUOS还面临着延迟问题，尤其是在地面段和用户设备，这使得用户无法充分利用该系统更新的有效载荷，而只能依赖于传统UFO能力。
美国太空军发言人5月4日表示，美太空军一方面将延长MUOS寿命，一方面将通过美国太空作战分析中心在今年夏天开始的备选方案分析，探索更长期的窄带通信方案。虽然有商业UHF卫星通信选项，但这些能力并不能满足美国国防部的所有要求，这就是为什么需要MUOS星座和延长寿命。这位发言人还表示，美国国防部有且将继续有一些独特的需求，这些是商业服务可能无法提供的，而MUOS目前可部分满足。
美国太空军的请求还包括MUOS采购资金：2023财年为4680万美元，而美国太空军5年开支预期约为2.446亿美元。根据预算文件，短期采购资金将用于解决MUOS地面段的陈旧问题和网络安全漏洞，年度外资金将用于软硬件升级。
美太空军预计明年初发布两颗“移动用户目标系统”（MUOS）卫星的招标，该项目将耗资数十亿美元，旨在确保军事用户获得安全通信。
美太空军目前有4颗现役MUOS卫星和一艘在轨备用卫星，全部由洛克希德·马丁公司通过一个最初由美海军发起的项目研制建造，并于今年3月移交给太空军。窄带通信卫星在300MHz至3GHz频率范围内工作，在这个频段，不易受到恶劣天气影响，是安全信息传输的理想选择。
美太空系统司令部军事卫星通信和定位、导航和授时局副项目执行官员芭芭拉·贝克表示，美太空军计划于2023年初向各公司开展早期风险降低和设计工作的招标工作。
美太空军在2023财年预算申请中透露，计划斥资37亿美元再开发两颗卫星，并将于2030年前发射。这其中包括2023财年的1.65亿美元和未来五年的14亿美元。
此次采购是为了延长该卫星的寿命，这是由美海军发起并由太空军继续实施的一系列工作之一。洛克希德、诺斯罗普·格鲁曼以及波音公司都参与了这些研究。在第一阶段，太空军可能会选择多家公司，然后在这些公司间开展竞争。
10月14日贝克表示，美太空军尚未确定合同授予时间，这些卫星将与轨道上其他系统拥有共同的用户界面，并可能具有新的功能，但没有透露细节。
目前，MUOS卫星取代了超高频跟踪系统，携带两个有效载荷，一个维护老旧UHF网络，另一个提供新的宽带码分多址能力。该系统的设计能力是其前身的10倍。
除了时间表和风险管理，美太空军正在优先考虑弹性问题，因为近期太空军正在对MUOS等系统进行升级，并为这些卫星的未来版本制定计划。太空军计划明年开始分析，考虑长期窄带通信需求。
洛克希德公司高级项目和军事空间主管贾斯汀·凯勒指出，此类卫星并未设计抵抗网络威胁和敌方干扰的能力，平衡这些需求可能是一个挑战。美太空军尚未透露他们希望为第六和第七颗MUOS卫星采取何种有限的弹性措施。
随着太空军推进购买更多MUOS卫星的计划，议员们对目前的能力感到担忧。该项目经历了严重的部署延迟，特别是在终端和设备允许用户连接系统这一功能。美国政府问责局2021年一份报告指出，地面人员无法充分利用该卫星的先进功能。
在参议院版本的2023年财政国防政策法案中，议员们引用了政府问责局的提议，呼吁在2025年1月前展示“窄带间隙填充器”能力。参议院军事委员会也希望获得一份关于MUOS卫星后续工作的报告。
2021年9月，在华盛顿举行的美空军协会会议上，美太空军司令约翰·雷蒙德上将宣布，美国陆军及海军的卫星通信人员、资金和任务职责将移交给太空军。如果国防部预算案得以通过并签署，移交计划于2021年10月1日生效。
把卫星通信资源和任务交由太空军统一负责，将有助于提高通信卫星的性能。美海军方面，其窄带卫星群将向太空军移交76名核定人员以及13颗卫星——混合有新型多用户目标系统与特高频后续卫星群。
美陆军将向太空军移交价值约7800万美元的操作与维护设施以及人员。这其中将包括五个宽带卫星通信操作中心和四个区域卫星通信支持中心。
美陆军和海军总共将向太空军移交全球范围内的15个单位（包含319名军职人员和259名文职人员）。
UHF频段战术卫星通信系统在美军中一直得到了较好的应用，是美军全球作战战略的重要支柱。MUOS系统更是将UHF频段的使用推向了一个更高的高度，通过采用新技术，使得窄带卫星通信系统的抗干扰、移动性、容量、终端小型化等能力都得到了大大的提升。从MUOS通信系统可见，由于商用通信系统逐步趋于完善，技术体制日益成熟，我们同样应该关注如何把成熟完善的地面移动通信系统的一些技术应用到我国卫星移动通信发展中，这对以后的发展具有重要的参考价值。
https://apps.dtic.mil/sti/tr/pdf/AD1011965.pdf
https://www.ulalaunch.com/docs/default-source/news-items/av_muos1_mob.pdf
https://www.lockheedmartin.com/en-us/products/muos.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Mobile_User_Objective_System
https://space.skyrocket.de/doc_sdat/muos-1.htm
原文始发于微信公众号（太空安全）：美太空军“移动用户目标系统”（MUOS）通信卫星分析
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