2024年3月10日发(作者：永冰海)

２０１７年第１期　

２０１７，Ｎｏ．１　

电子对抗　

总第１７２期　

Ｓｅｒｉｅｓ　ＮＯ．１７２　

ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣ　ＷＡＲＦＡＲＥ　

美军ＭＵＯＳ系统星上处理关键技术分析　

张伟　石　荣　刘　畅　阎　剑　

（电子信息控制重点实验室，成都６１００３６）　

摘　要　移动用户目标系统（ＭＵＯＳ）是基于地面第三代合作项目——宽带码分多址　

（３ＧＰＰ　ＷＣＤＭＡ）波形的新一代军事卫星通信系统，能够满足美军全球范围高性能战术卫　

星通信能力的需求。用户到基站（Ｕ２Ｂ）和基站到用户（Ｂ２Ｕ）信号在卫星天线和地面无线　

电基站之间的传输是通过Ｋａ频段的上下行链路实现的。在简要介绍美军ＭＵＯＳ系统的　

组成和信息流的基础上，重点分析了ＭＵＯＳ系统星上处理过程中采取的速率变换、Ｈａｄ—　

ａｍａｒｄ矩阵处理、数字量化、ＴＰＣ编码和调制等关键技术，为我国战术通信卫星系统的研　

制提供参考。　

关键词移动用户目标系统速率变换Ｈａｄａｍａｒｄ矩阵处理ＴＰＣ编码　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｋｅｙ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｕｓｅｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　

Ｚｈａｎｇ　Ｗｅｉ　Ｓｈｉ　Ｒｏｎｇ　Ｌｉｕ　Ｃｈａｎｇ　Ｙａｎ　Ｊｉａｎ　

（Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６　１　００３６，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｕｓｅｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＭＵＯＳ）ｉｓ　ａ　ｎｅｘｔ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｍｉｌｉｔａｒｙ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　３　ＧＰＰ　ＷＣＤＭＡ（３　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏ—　

ｊｅｃｔ—Ｗｉｄｅｂａｎｄ　Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）ｗａｖｅｆｏｒｍ．Ｔｈｅ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｕｓｅｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ｃａｎ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　Ｕ．Ｓ．ｍｉｌｉｔａｒｙ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｇｌｏｂａｌ　ｔａｃｔｉｃａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　

Ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｓｅｒ—ｔｏ－ｂａｓｅ（Ｕ２Ｂ）ａｎｄ　ｂａｓｅ－ｔｏ—ｕｓｅｒ（Ｂ２Ｕ）ｓｉｇｎａｌｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｉｔｓ　ａｎｔｅｎ—　

ｎａｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ＲＢＳｓ　ｌｏｃａｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄ　ｉｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｂｙ　Ｋａ－ｂａｎｄ　ｕｐｌｉｎｋ／ｄ０ｗｎｌｉｎｋｓ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａ—　

ｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ＭＵＯＳ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｄａｔａ　ｆｌｏｗ．ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ＭＵ—　

ＯＳ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｍａｔｃｈｉｎｇ，Ｈａｄａｍａｒｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｄｉｇｉｔａｌ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ，ＴＰＣ　

ｃｏｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｏｄｕｌｅ．Ｗｈａｔ’Ｓ　ｍｏｒｅ，ｔｈｅ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ＭＵＯＳ　ａｎｄ　ｗｈａｔ　ｗｅ　ｃａｎ　ｌｅａｒｎ　

ｆｒｏｍ　ｉｔ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｏｂｉｌｅ　Ｕｓｅｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＭＵＯＳ）；ｒａｔｅ　ｍａｔｃｈｉｎｇ；Ｈａｄａｍａｒｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；　

ＴＰＣ　ｃｏｄｉｎｇ　

原因是ＵＨＦ具有信号穿透力强、终端实用性强、　

０　引言　

移动用户目标系统（ＭＵＯＳ）是美军下一代的　

可实现全球波束覆盖和广播联网、接入得到保证　

等优点；美军现役的窄带卫星通信系统为ＵＦＯ　

（ＵＨＦ　Ｆｏｌｌｏｗ—Ｏｎ），随着美军无人机数量激增，　

ＵＨＦ频段通信需求不断增长，而ＵＦＯ使用寿命即　

窄带卫星通信系统。该系统仍采用ＵＨＦ频段，其　

收稿日期：２０１６年１０月２５日　

总第１７２期　张伟，等：荚军ＭＵＯＳ系统，ＩＩ！＿卜处理父键技术分析　４１　

将结束，能提供的通信容最已不足峰伉容量的　

７０％，口前ｕＦＯ州户数量Ｌ二经超过Ｊ　定额的　

１．１．１　空间段　

按设计，ＭＵＯＳ星座包括５颗ＭＵＯＳ＿卫星（禽　

４颗地球静ｌ卜轨道卫星和１颗　轨备川卫星）　

１５０％，并且由于Ｕｂ、Ｏ终端庞大，携带使川不力‘　

便　、　此，荚军ＪＦ始研制移动川户口标系统，　

颗　，　ｆ　装有多波束抛物面大线（ＭＢＡ），其ＩｆＩ　

｛ｒ频段大线尺寸１４ｍ，Ｋａ频段大线　寸１．２１ＩＩ　

ＭＵＯＳ系统采　ｕＨＦ频段可以对ｕＦＯ等卜一代　

系统　有的基石；ｆ｛设施和技术继续沿，Ｈ｛．．ＭＵＯＳ系　

统旨在为美Ｉ卡ｊ及其盟　作战人员提供覆　全球　

ＭＵＯＳ卫星搭载２个仃效载荷，使得ＭＵＯＳ既能　

与Ｈ前的体系兼容，义ｎ¨旬　队ＪＩＪ户提供升级的　

的、　为通畅和强大的超视距战术通信能力，并具　

备与爻军计划部署的川、Ｉ｛ｓ等卜一代通信系统进　

行数据连通干¨传输的能力。　

荚海军于２００４年９　Ｊ＿】宜布由洛兜希德马丁　

公　窄间系统部米建造供芡军使用的新的战术卫　

通信（ＳＡＴＣＯＭ）系统，该项口合同价值２１亿荚　

元　、随后，美军分别在２０１２年２月、２０１３年７月　

和２０１５年ｌ／Ｌｊ发射了三颗移动用户口标系统卫　

ｔ　２０１３年南洛兜希德马丁公司舀　次验证ｒ　

Ｍ【Ｊ（）Ｓ　星　庵覆盖北极的能力，测试表明在北　

纬６５。地　，可以接收到高增益的信号；２０１４年３　

门，在天　海军“２０１４冰原演习”期问，ＭＵＯＳ　

提供ｒ近ｌ５０小时的安伞数据链接．．此次演习　

巾，　方首次　北极地　通过稳定的卫星链路传　

输大容　的数据文什。暴于此，本文对ＭＵＯＳ系　

统构成作了简要介绍，着重分析和研究了ＭＵＯＳ　

系统星上处碑关键技术，为促进我国战术移动通　

信卫星系统的发展提供参考和吏撑。　

１　系统介绍　

１。１　系统组成　

ＭＵＯＳ系统借鉴陆地蜂窝第三代宽带码分多　

址（ＷＣＤＭＡ）技术体制，采Ｊｔｆ新的波彤和算法，其　

主要…　问段、地而段和』仃户段绀成，如『欠Ｊ　１所示。　

空间部分　

、　

躲

Ｌ　）ＩＳＮ　

裘　

二　Ｉｉ，　一　

一　

ＷＣＤＭＡ系统，其分布如图２所，Ｊ÷　、每颗　Ｊ　的　

覆盖Ｉ又域通过１６个　定的点波束来实现，每个波　

束复川４个５ＭＨｚ　ＷＣＤＭＡ卫星波束载波（ＳＢＣ）。　

奈＿｝个点波束内，终端　卫星通信使ｆｌＪ　ＵＨＦ频段，　

卫星和　站通信使川Ｋａ频段　

罔２　Ｍ【ｌＯＳ系统个球覆盖，Ｊｊ意网　

１．１．２地面段　

ＭＵＯＳ系统的地而部分主要…卫星控制段　

（ＳＣＳ）、网络控制段（ＮＭＳ）、地面传输段（Ｇ｜ｒＳ）相ｆ　

地向基础没施段（ＧＩＳ）组成，其Ｉｆｉ的设备主要有　

尤线电接人没备（ＲＡＦｓ）、交换没备（ＳＦｓ）、网络管　

理设备（ＮＭＦｓ）和　控制设备（Ｓｃ　、Ｓ）等．　．

ＭＵＯＳ系统由位于』Ｊｎ利福Ｊ　、Ｊ　Ｈ莫古角的海　

卫星测控巾心进行控制，位于科　拉多州谢　

佛尔空军基地的空军　ｊ　控制网备川。＿＿ｆ］．　控制　

巾心使门Ｊ遥测、跟踪与拄制（ＴＩ＇＆Ｃ）频率进行．　

追踪控制　，网络控制中心和网荚负责提供与　

ＤＩＳＮ以及ＰＳｒｒＮ的接Ｌ】．．其　｝ｌ＇网络控制ｆＩ　心提　

供ＵＨＦ频段按　分　多址接入（ＤＡＭＡ）控制，为　

川户的通信申请动态分配通信频率　、ＭＵＯＳ网关　

共汁４处，分别位于火　夏威夷（１５５。ｗ）、英Ｉ叫弗　

占尼、　（７５。Ｗ）、意大利旧西里（１５。Ｅ）和澳大利　

哑杰拉尔顿（１１５。Ｅ），这　网关采川光纤网络技　

术，ｎｆ与位于夏威爽和弗吉尼亚的网络管理和交　

换中心连接　Ｊ　

ＭＵＯＳ地而网络是　于通川移动通信系统　

４２　电子对抗　２０１７年第１期　

（ＵＭＴＳ）包交换域（ＰＳ）的。ＭＵＯＳ地面网络以　

“全ＩＰ核心网络”（ＣＮ）而闻名。ＭＵＯＳ网络使用　

ＩＰ从一个ＭＵＯＳ兼容终端（ＭＣＴ）传输到另一・个　

ＭＣＴ或ＤＩＳＮ。　

１．１．３　用户段　

随着ＵＦＯ向ＭＵＯＳ的转移，系统保持后向兼　

容以支持新川户终端和传统用户终端的混合使　

用　ＭＵＯＳ可以兼容ＵＦＯ系统现在使用的伞　

部终端设备，其终端数量约为２万一３万个。ＭＵ．　

ＯＳ用户段包括地面移动终端、可搬移终端以及海　

而舰艇用户终端等。ＭＵＯＳ终端采用公共空中接　

口（ＣＡＩ），可以通过ＭＵＯＳ网关、ＤＩＳＮ与政府拥　

有的商用网关连接到商用的移动卫星服务。ＭＵ．　

ＯＳ用户也可以通过ＤＩＳＡ电信港与其他军事通信　

卫星的用户进行通信。　

终端具有移动通信能力、更好的连通性以及　

显著增加的用户容量。ＭＵＯＳ将可以同时容纳　

ｌ７０００个用户以２．４ｋｂｉｔ／ｓ的速率进行数据传递。　

总传输速率（即带宽）由２．７Ｍｂｉｔ／ｓ变为最大　

４０Ｍｂｉｔ／ｓ。不仅如此，ＭＵＯＳ的新型手持终端还能　

与美军最新的“联合战术无线电系统”兼容，可以　

直接通过商用移动卫星服务进行通信。　

１．２信息流　

ＭＵＯＳ上行ＵＨＦ链路频率３００～３２０ＭＨｚ，下　

行ＵＨＦ链路频率３６０～３８０ＭＨｚ。信息流程如图　

３所示，包括６个阶段。　

（１）ＭＵＯＳ终端通过ＵＨＦ上行链路与卫星建　

立连接，并向　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４个地面站中的一个的　

ＲＡＦ；　

（３）ＲＡＦ将信号解调、译码后，传送到位于　

Ｈａｗａｉｉ和Ｖｉｒｇｉｎｉａ的交换和网络管理设备；　

（４）交换和网络管理设备识别出通信日的　

地，并将信号路由到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地面站；　

（５）地面站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）卫星将接收的信号放大，下变频到ＵＨＦ　

频段，通过ｕＨ｝、Ｆ行链路将信号发送至目标用　

户　

图３　ＭＵＯＳ　息流　

２星上处理关键技术　

ＭＵＯＳ系统单颗卫星包含ｌ６个波束，每个波　

束包括４个卫星波束载波，Ｉ夫Ｊ此单颗卫星包括６４　

个载波采样流，由于每颗卫星通过２条馈电链路　

连接２个地面站，因此单条下行馈电链路（Ｕ２Ｂ）　

包括３２个载波采样流。Ｋａ频段下行链路采用３　

个８ＰＳＫ信号以总共约２４５７Ｍｂｐｓ的比特速率下　

传，即单个８ＰＳＫ信号的比特速率为８１９Ｍｓｐｓ，符　

号速率２７３Ｍｓｐｓ。下行链路带宽包括一个　

４５０ＭＨｚ（滚降因子１，　旋　极化）和２个　

４５０ＭＨｚ（滚降因子１，右旋嘲极化）。下行链路采　

用２种极化方式，左旋圆极化用于　ｒｒ＆ｃ以及第ｌ　

路数字信道（包括１０路ＷＣＤＭＡ信道和卫星数　

据）；右旋圆极化包括第２路数字信道和第３路数　

字信道（均包括１１路ｗＣＤＭＡ信道）。用户到基　

站的整个处理过程如图４所爪。　

速率　Ｉ　ＩＨ

ａｄ

ａｍａ

矩

阵

处理

ｒｄＨ量化Ｈ　编ＴＩ＇码Ｃ　Ｈ　８调Ｐ制ＳＫ　

速率变换　

］］Ｈａｄａ

ｍａｒｄ］］Ｉ］ＴＰＣ　Ｈ　ＳＰＳＫ　

图４用户到　站处理流程　

２．１速率变换　

ＭＵＯＳ系统ＵＨＦ频段Ｉ　行信号的码卒是　

３．８４Ｍ　Ｃｈｉｐ／ｓ。在数字接收机【｛Ｉ采用带通采样技　

术可以降低ＡＤＣ的采样速率，由于采样率被限制　

在一定的范围内，导致采样与码片速率呈现非整　

数倍的关系　。ＭＵＯＳ卫星系统采用中频（ＩＦ）采　

样定理对信号进行采样，接收机采样得到６ＭＨｚ　

码片速率的信号。　

总第１７２期　张伟，等：美军ＭＵＯＳ系统星上处理关键技术分析　４３　

非整数倍采样一般采用先整数倍内插再整数　

倍抽取的方法。假设原始信号符号速率为　，欲　

采样得到的信号速率．　＝Ｕ・．　，其中Ｕ＝Ａ／Ｂ，Ａ、　

Ｂ都是非零整数，使Ｕ为一小数。经过Ａ倍内插　

和　倍抽取便可得到　倍的速率转换。　

改进的小数倍速率转换方法通过上采样Ｃ　

倍（Ｃ＜Ａ）再经过定时估计的方法实现。通过将同　

一

３．８４ＭＨｚ码率的ＷＣＤＭＡ信号转换成６ＭＨｚ　

的信号及恢复仿真实验可知：利用一般的先内插　

再抽取的方法实现小数倍速率转换，内插倍数至　

少２５倍，前后对比均方误差为０．１００２，ＭＡＴＬＡＢ　

仿真时间约１５ｓ；利用改进的速率转换方法，内插　

倍数可以随意调整，在取１５倍（小于２５倍）内插　

倍数时，通过对比原信号与恢复的信号，均方误差　

０．０４４７，较传统的方法性能都得到了改进。　

秆　一ｋ　．　：．　鼎一一。？恕　

。　

１Ｏ　２Ｏ　３０　４０　５０　

＿　

６０　７０　８０　９Ｏ　１００　

原信号　

前　一　

＿　

０　ｌＯ　２Ｏ　３０　４０　５０　６０　７０　８０　９０　１００　

还原后的信号　

图５采用改进的小数倍速率变换方法　

处理的信号前后对比　

２．２　Ｈａｄａｍａｒｄ矩阵处理　

对于Ⅳ路并行且不相关的输入信号，Ｈａｄ—　

ａｍａｒｄ矩阵操作可以实现输出信号具有相等的平　

均功率，这对之后的量化过程是很有意义的。各　

路信号幅值在一定范围内波动可以保证量化器的　

量化电平阈值保持一致，量化器也可以使用相同　

的量化比特以保证量化性能　Ｊ。因此Ｈａｄａｍａｒｄ　

矩阵处理主要包括两方面的内容：去相关和Ｈａｄ—　

ａｍａｒｄ变换。ＭＵＯＳ系统采用去相关序列获得使　

输入信号相关性减弱的效果。对于Ｉ、Ｑ复用的　

Ｄｕａｌ—ＢＰＳＫ信号，实部去相关序列　１为：　

Ｗ１＝［１　１　１　１　１—１　１　１　

—

１　１　—１　—１　１　１　—１　—１　

—

１　一ｌ　一１　ｌ　１　１　—１　一ｌ　

１　—１　—１　—１　１　—１　１　—１］　（１）　

Ｒｅ｛Ｓｏ【　】　

Ｐｏｒｔ　Ｐｏｒ１　

０　０　

ｌｍ｛Ｓｏ【　】　

Ｒｅ｛Ｓ１【州　

Ｐｏｒｔ０　Ｐｏｒｔ　

１　ｌ　

ｌｍ｛Ｓ１【州　

星　

．　・　

：　：　

Ｒｅ｛ＳａｌＩｎ】　

Ｐｏｒｔ　Ｐｏｒｔ　

３１　３ｌ　

Ｉｍ｛Ｓ３１［Ｈ】　

图６去相关及Ｈａｄａｍａｒｄ变换流程　

虚部去相关序列ＷＱ通过对ｗ向左循环移　

三位得到，即　：ＷＩ十　ＷＱ。对于３２路信号，每　

个时刻的３２个采样值都分别点乘　或ＷＱ。下　

一

个时刻ｗ和即均左循环移位一位，再分别做　

点乘运算。图７给出了信号经过Ｈａｄａｍａｒｄ处理　

前后平均功率变换情况，可以得到经过Ｈａｄａｍａｒｄ　

矩阵处理后，信号平均功率波动明显减小。同时，　

经过Ｈａｄａｍａｒｄ处理可以显著提高系统的抗干扰　

性能，图８给出了经过Ｈａｄａｍａｒｄ处理后Ｋａ频段　

下行链路抗干扰性能曲线，可以看出经过Ｈａｄ－　

ａｍａＦｄ处理后，只有当三路８ＰＳＫ链路均出现较大　

的误码率时链路性能才会显著恶化。　

图７　Ｈａｄａｍａｒｄ处理前后信号平均功率对比　

２．３均匀量化　

量化是利用事先规定好的电平值来代替抽样　

产生的样点值的过程，作用是将采样点的幅度离　

散化、数字化。根据航天器件的处理能力及上面　

的分析，经过推算ＭＵＯＳ系统采用６ｂｉｔ量化。由　

此，可以得到１１路ＭＵＯＳ卫星波束载波（ＳＢＣ）转　

换为８ＰＳＫ信号的过程为：　

电子对抗　２０１７年第１期　

６ＭＨｚ：ｌ＝６ｂｉｔ：｝：２（ｒ／Ｑ两路）；ｌ：１１（１１路ＳＢＣ）＝　

７９２Ｍｂｐｓ　（２）　

图８　Ｈａｄａｍａｒｄ处理后链路误码率性能　

２．４　ＴＰＣ编码　

Ｔｕｒｂｏ乘积码由一系列多维的（ｎ，ｋ）分组码　

构成，通常包括扩展汉明码、奇偶校验码或它们的　

组合构成　。以二维乘积码为例，假设由两个线　

性分组码Ｃ　（ｎ　，ｋ　）和Ｃ　（　，ｋ　）构成，二维乘积　

码的编码过程可以分为三个步骤：　

（１）将信息元填人一个　行、ｋ　列的矩阵；　

（２）对矩阵的每一行用一个（ｎ。，ｋ　）的系统　

分组码Ｃ　进行编码，得到一个　行、ｎ　列的矩阵；　

（３）对这个矩阵的每一行用一个（ｎ　，ｋ　）系　

统分组码Ｃ　进行编码，最终得到一个ｎ　行、ｎ　列　

的矩阵。　

这样得到的纠错码是一个（ｎ　Ｘｎ　，ｋ　ｘｋ　）的　

分组码，即二维的乘积码。　

ＭＵＯＳ卫星系统采用的Ｔｕｒｂｏ乘积码参数为　

（６４，５６）×（４８，３９），这符合Ｋａ链路中ＴＰＣ编码　

前后０．７１１的码率变换要求。这里参数为（６４，　

５６）的部分是由参数为（１２８，１２０）的扩展汉明码　

缩短得到，参数为（４８，３９）的部分由参数为（２５６，　

２４７）的扩展汉明码缩短得到。　

２．５　８ＰＳＫ调制　

８ＰＳＫ表示使用相移键控方式，它是一种常见　

的数字信号调制方式，它具有较高的频谱利用率、　

较强的抗干扰性等特点。在８ＰＳＫ调相中，载波　

相位的一个周期等分成８中相位，已调波相位之　

差均为２－ｒｒ／８＝，ｒｒ／４的整数倍。从基带信号处理　

的流程来看，每三个二进制输入比特映射成一个　

八进制符号，并与一个已调波的相位对应。图９　

给出了比特信息到８ＰＳＫ符号的映射关系图。　

（ｏ，ｌ，ｏ）／　

ｆ　，　

（１，ｌ，０）』　

（１，ｌ，１）

、　

＼　

。，。　

、～　

（１，Ｏ，１）　

图９比特与８ＰＳＫ符号的映射关系　

３　结论　

本文简要介绍了美军新一代军事卫星通信系　

统ＭＵＯＳ系统，重点分析了ＭＵＯＳ系统ＵＨＦ频段　

上行链路与Ｋａ频段下行馈电链路的星　转换处　

理过程。针对星上处理的关键技术速率变换、　

Ｈａｄａｍａｒｄ矩阵处理、数字采样量化、ＴＰＣ处理和　

调制过程作了分析与仿真验证，分析结果与ＭＵ—　

ＯＳ系统公开技术参数吻合。　

参考文献　

１倪娟，佟阳，黄国策等．美军ＭＵＯＳ系统及关键技术分　

析［Ｊ］．电讯技术，２０１２，５２（１１）：１８５０－１８５５．　

２李子木．美海军ＵＨＦ卫星通信系统研究［Ｊ］．电信快　

报，２０１０（１）：１３—１８．　

３　Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ　ｊ．Ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｕｓｅｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　

『Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　２００６　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｎｆｅｒ—　

ｅｎｃｅ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ　ＤＣ，ＵＳＡ：ＩＥＥＥ，２００６：１—４．　

４　Ｂａｗｏｒ　Ａ．Ｂｅｙｏｎｄ　Ｒａｗ　ＩＰ：ＭＵＯＳ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｓ　ａ　Ｐｌａｔ—　

ｆｏｒｍ　ｆｏｒ　Ｆｕｔｕｒｅ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ『Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　２００７　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　

Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｏｒｌａｎｄｏ，ＦＬ，ＵＳＡ：ＩＥＥＥ，　

２００７：１—７．　

５　Ｂｌａｙｄｏｅ　Ｍ，Ｍｏｇｏｒ　Ｒ，Ｗａｄｅ　Ｒ．Ａｎ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＭＵＯＳ　

Ｓｕｐｐｏ￣ｔｏ　Ｌｅｇａｃｙ　ＵＨＦ　Ｔｅｍｉｎａｌｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　２００６　

Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ　ＤＣ，ＵＳＡ：　

ＩＥＥＥ，２００６：１３２—１３８．　

６车书玲，王新梅．基于Ｈａｄａｍａｒｄ码的若干编码调制问　

题研究［Ｄ］．西安电子科技大学，２００８．　

７左健存，宋文涛．Ｔｕｒｂｏ码综合性能分析与Ｔｕｒｂｏ编码　

调制［Ｊ］．通信技术，２００２（２）：１８—２１．　

作者简介　

张伟　（１９８５一），男，工程师，主要研究方向为电子对　

抗、通信信息系统等。　

2024年3月10日发(作者：永冰海)

２０１７年第１期　

２０１７，Ｎｏ．１　

电子对抗　

总第１７２期　

Ｓｅｒｉｅｓ　ＮＯ．１７２　

ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣ　ＷＡＲＦＡＲＥ　

美军ＭＵＯＳ系统星上处理关键技术分析　

张伟　石　荣　刘　畅　阎　剑　

（电子信息控制重点实验室，成都６１００３６）　

摘　要　移动用户目标系统（ＭＵＯＳ）是基于地面第三代合作项目——宽带码分多址　

（３ＧＰＰ　ＷＣＤＭＡ）波形的新一代军事卫星通信系统，能够满足美军全球范围高性能战术卫　

星通信能力的需求。用户到基站（Ｕ２Ｂ）和基站到用户（Ｂ２Ｕ）信号在卫星天线和地面无线　

电基站之间的传输是通过Ｋａ频段的上下行链路实现的。在简要介绍美军ＭＵＯＳ系统的　

组成和信息流的基础上，重点分析了ＭＵＯＳ系统星上处理过程中采取的速率变换、Ｈａｄ—　

ａｍａｒｄ矩阵处理、数字量化、ＴＰＣ编码和调制等关键技术，为我国战术通信卫星系统的研　

制提供参考。　

关键词移动用户目标系统速率变换Ｈａｄａｍａｒｄ矩阵处理ＴＰＣ编码　

Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｋｅｙ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｕｓｅｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　

Ｚｈａｎｇ　Ｗｅｉ　Ｓｈｉ　Ｒｏｎｇ　Ｌｉｕ　Ｃｈａｎｇ　Ｙａｎ　Ｊｉａｎ　

（Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ　６　１　００３６，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｕｓｅｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＭＵＯＳ）ｉｓ　ａ　ｎｅｘｔ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｍｉｌｉｔａｒｙ　ｓａｔｅｌｌｉｔｅ　

ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ　３　ＧＰＰ　ＷＣＤＭＡ（３　Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｐａｒｔｎｅｒｓｈｉｐ　Ｐｒｏ—　

ｊｅｃｔ—Ｗｉｄｅｂａｎｄ　Ｃｏｄｅ　Ｄｉｖｉｓｉｏｎ　Ｍｕｌｔｉｐｌｅ　Ａｃｃｅｓｓ）ｗａｖｅｆｏｒｍ．Ｔｈｅ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｕｓｅｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　

ｃａｎ　ｓａｔｉｓｆｙ　ｔｈｅ　Ｕ．Ｓ．ｍｉｌｉｔａｒｙ　ｄｅｍａｎｄ　ｏｆ　ｇｌｏｂａｌ　ｔａｃｔｉｃａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｗｉｔｈ　ｈｉｇｈ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．　

Ｔｈｅ　ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｕｓｅｒ—ｔｏ－ｂａｓｅ（Ｕ２Ｂ）ａｎｄ　ｂａｓｅ－ｔｏ—ｕｓｅｒ（Ｂ２Ｕ）ｓｉｇｎａｌｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｉｔｓ　ａｎｔｅｎ—　

ｎａｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ＲＢＳｓ　ｌｏｃａｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇｒｏｕｎｄ　ｉｓ　ｐｒｏｖｉｄｅｄ　ｂｙ　Ｋａ－ｂａｎｄ　ｕｐｌｉｎｋ／ｄ０ｗｎｌｉｎｋｓ．Ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａ—　

ｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙ　ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ＭＵＯＳ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｄａｔａ　ｆｌｏｗ．ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｏｆ　ＭＵ—　

ＯＳ　ａｒｅ　ａｎａｌｙｚｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｒａｔｅ　ｍａｔｃｈｉｎｇ，Ｈａｄａｍａｒｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｄｉｇｉｔａｌ　ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ，ＴＰＣ　

ｃｏｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｍｏｄｕｌｅ．Ｗｈａｔ’Ｓ　ｍｏｒｅ，ｔｈｅ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ＭＵＯＳ　ａｎｄ　ｗｈａｔ　ｗｅ　ｃａｎ　ｌｅａｒｎ　

ｆｒｏｍ　ｉｔ　ａｒｅ　ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｏｂｉｌｅ　Ｕｓｅｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ（ＭＵＯＳ）；ｒａｔｅ　ｍａｔｃｈｉｎｇ；Ｈａｄａｍａｒｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；　

ＴＰＣ　ｃｏｄｉｎｇ　

原因是ＵＨＦ具有信号穿透力强、终端实用性强、　

０　引言　

移动用户目标系统（ＭＵＯＳ）是美军下一代的　

可实现全球波束覆盖和广播联网、接入得到保证　

等优点；美军现役的窄带卫星通信系统为ＵＦＯ　

（ＵＨＦ　Ｆｏｌｌｏｗ—Ｏｎ），随着美军无人机数量激增，　

ＵＨＦ频段通信需求不断增长，而ＵＦＯ使用寿命即　

窄带卫星通信系统。该系统仍采用ＵＨＦ频段，其　

收稿日期：２０１６年１０月２５日　

总第１７２期　张伟，等：荚军ＭＵＯＳ系统，ＩＩ！＿卜处理父键技术分析　４１　

将结束，能提供的通信容最已不足峰伉容量的　

７０％，口前ｕＦＯ州户数量Ｌ二经超过Ｊ　定额的　

１．１．１　空间段　

按设计，ＭＵＯＳ星座包括５颗ＭＵＯＳ＿卫星（禽　

４颗地球静ｌ卜轨道卫星和１颗　轨备川卫星）　

１５０％，并且由于Ｕｂ、Ｏ终端庞大，携带使川不力‘　

便　、　此，荚军ＪＦ始研制移动川户口标系统，　

颗　，　ｆ　装有多波束抛物面大线（ＭＢＡ），其ＩｆＩ　

｛ｒ频段大线尺寸１４ｍ，Ｋａ频段大线　寸１．２１ＩＩ　

ＭＵＯＳ系统采　ｕＨＦ频段可以对ｕＦＯ等卜一代　

系统　有的基石；ｆ｛设施和技术继续沿，Ｈ｛．．ＭＵＯＳ系　

统旨在为美Ｉ卡ｊ及其盟　作战人员提供覆　全球　

ＭＵＯＳ卫星搭载２个仃效载荷，使得ＭＵＯＳ既能　

与Ｈ前的体系兼容，义ｎ¨旬　队ＪＩＪ户提供升级的　

的、　为通畅和强大的超视距战术通信能力，并具　

备与爻军计划部署的川、Ｉ｛ｓ等卜一代通信系统进　

行数据连通干¨传输的能力。　

荚海军于２００４年９　Ｊ＿】宜布由洛兜希德马丁　

公　窄间系统部米建造供芡军使用的新的战术卫　

通信（ＳＡＴＣＯＭ）系统，该项口合同价值２１亿荚　

元　、随后，美军分别在２０１２年２月、２０１３年７月　

和２０１５年ｌ／Ｌｊ发射了三颗移动用户口标系统卫　

ｔ　２０１３年南洛兜希德马丁公司舀　次验证ｒ　

Ｍ【Ｊ（）Ｓ　星　庵覆盖北极的能力，测试表明在北　

纬６５。地　，可以接收到高增益的信号；２０１４年３　

门，在天　海军“２０１４冰原演习”期问，ＭＵＯＳ　

提供ｒ近ｌ５０小时的安伞数据链接．．此次演习　

巾，　方首次　北极地　通过稳定的卫星链路传　

输大容　的数据文什。暴于此，本文对ＭＵＯＳ系　

统构成作了简要介绍，着重分析和研究了ＭＵＯＳ　

系统星上处碑关键技术，为促进我国战术移动通　

信卫星系统的发展提供参考和吏撑。　

１　系统介绍　

１。１　系统组成　

ＭＵＯＳ系统借鉴陆地蜂窝第三代宽带码分多　

址（ＷＣＤＭＡ）技术体制，采Ｊｔｆ新的波彤和算法，其　

主要…　问段、地而段和』仃户段绀成，如『欠Ｊ　１所示。　

空间部分　

、　

躲

Ｌ　）ＩＳＮ　

裘　

二　Ｉｉ，　一　

一　

ＷＣＤＭＡ系统，其分布如图２所，Ｊ÷　、每颗　Ｊ　的　

覆盖Ｉ又域通过１６个　定的点波束来实现，每个波　

束复川４个５ＭＨｚ　ＷＣＤＭＡ卫星波束载波（ＳＢＣ）。　

奈＿｝个点波束内，终端　卫星通信使ｆｌＪ　ＵＨＦ频段，　

卫星和　站通信使川Ｋａ频段　

罔２　Ｍ【ｌＯＳ系统个球覆盖，Ｊｊ意网　

１．１．２地面段　

ＭＵＯＳ系统的地而部分主要…卫星控制段　

（ＳＣＳ）、网络控制段（ＮＭＳ）、地面传输段（Ｇ｜ｒＳ）相ｆ　

地向基础没施段（ＧＩＳ）组成，其Ｉｆｉ的设备主要有　

尤线电接人没备（ＲＡＦｓ）、交换没备（ＳＦｓ）、网络管　

理设备（ＮＭＦｓ）和　控制设备（Ｓｃ　、Ｓ）等．　．

ＭＵＯＳ系统由位于』Ｊｎ利福Ｊ　、Ｊ　Ｈ莫古角的海　

卫星测控巾心进行控制，位于科　拉多州谢　

佛尔空军基地的空军　ｊ　控制网备川。＿＿ｆ］．　控制　

巾心使门Ｊ遥测、跟踪与拄制（ＴＩ＇＆Ｃ）频率进行．　

追踪控制　，网络控制中心和网荚负责提供与　

ＤＩＳＮ以及ＰＳｒｒＮ的接Ｌ】．．其　｝ｌ＇网络控制ｆＩ　心提　

供ＵＨＦ频段按　分　多址接入（ＤＡＭＡ）控制，为　

川户的通信申请动态分配通信频率　、ＭＵＯＳ网关　

共汁４处，分别位于火　夏威夷（１５５。ｗ）、英Ｉ叫弗　

占尼、　（７５。Ｗ）、意大利旧西里（１５。Ｅ）和澳大利　

哑杰拉尔顿（１１５。Ｅ），这　网关采川光纤网络技　

术，ｎｆ与位于夏威爽和弗吉尼亚的网络管理和交　

换中心连接　Ｊ　

ＭＵＯＳ地而网络是　于通川移动通信系统　

４２　电子对抗　２０１７年第１期　

（ＵＭＴＳ）包交换域（ＰＳ）的。ＭＵＯＳ地面网络以　

“全ＩＰ核心网络”（ＣＮ）而闻名。ＭＵＯＳ网络使用　

ＩＰ从一个ＭＵＯＳ兼容终端（ＭＣＴ）传输到另一・个　

ＭＣＴ或ＤＩＳＮ。　

１．１．３　用户段　

随着ＵＦＯ向ＭＵＯＳ的转移，系统保持后向兼　

容以支持新川户终端和传统用户终端的混合使　

用　ＭＵＯＳ可以兼容ＵＦＯ系统现在使用的伞　

部终端设备，其终端数量约为２万一３万个。ＭＵ．　

ＯＳ用户段包括地面移动终端、可搬移终端以及海　

而舰艇用户终端等。ＭＵＯＳ终端采用公共空中接　

口（ＣＡＩ），可以通过ＭＵＯＳ网关、ＤＩＳＮ与政府拥　

有的商用网关连接到商用的移动卫星服务。ＭＵ．　

ＯＳ用户也可以通过ＤＩＳＡ电信港与其他军事通信　

卫星的用户进行通信。　

终端具有移动通信能力、更好的连通性以及　

显著增加的用户容量。ＭＵＯＳ将可以同时容纳　

ｌ７０００个用户以２．４ｋｂｉｔ／ｓ的速率进行数据传递。　

总传输速率（即带宽）由２．７Ｍｂｉｔ／ｓ变为最大　

４０Ｍｂｉｔ／ｓ。不仅如此，ＭＵＯＳ的新型手持终端还能　

与美军最新的“联合战术无线电系统”兼容，可以　

直接通过商用移动卫星服务进行通信。　

１．２信息流　

ＭＵＯＳ上行ＵＨＦ链路频率３００～３２０ＭＨｚ，下　

行ＵＨＦ链路频率３６０～３８０ＭＨｚ。信息流程如图　

３所示，包括６个阶段。　

（１）ＭＵＯＳ终端通过ＵＨＦ上行链路与卫星建　

立连接，并向　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４个地面站中的一个的　

ＲＡＦ；　

（３）ＲＡＦ将信号解调、译码后，传送到位于　

Ｈａｗａｉｉ和Ｖｉｒｇｉｎｉａ的交换和网络管理设备；　

（４）交换和网络管理设备识别出通信日的　

地，并将信号路由到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地面站；　

（５）地面站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）卫星将接收的信号放大，下变频到ＵＨＦ　

频段，通过ｕＨ｝、Ｆ行链路将信号发送至目标用　

户　

图３　ＭＵＯＳ　息流　

２星上处理关键技术　

ＭＵＯＳ系统单颗卫星包含ｌ６个波束，每个波　

束包括４个卫星波束载波，Ｉ夫Ｊ此单颗卫星包括６４　

个载波采样流，由于每颗卫星通过２条馈电链路　

连接２个地面站，因此单条下行馈电链路（Ｕ２Ｂ）　

包括３２个载波采样流。Ｋａ频段下行链路采用３　

个８ＰＳＫ信号以总共约２４５７Ｍｂｐｓ的比特速率下　

传，即单个８ＰＳＫ信号的比特速率为８１９Ｍｓｐｓ，符　

号速率２７３Ｍｓｐｓ。下行链路带宽包括一个　

４５０ＭＨｚ（滚降因子１，　旋　极化）和２个　

４５０ＭＨｚ（滚降因子１，右旋嘲极化）。下行链路采　

用２种极化方式，左旋圆极化用于　ｒｒ＆ｃ以及第ｌ　

路数字信道（包括１０路ＷＣＤＭＡ信道和卫星数　

据）；右旋圆极化包括第２路数字信道和第３路数　

字信道（均包括１１路ｗＣＤＭＡ信道）。用户到基　

站的整个处理过程如图４所爪。　

速率　Ｉ　ＩＨ

ａｄ

ａｍａ

矩

阵

处理

ｒｄＨ量化Ｈ　编ＴＩ＇码Ｃ　Ｈ　８调Ｐ制ＳＫ　

速率变换　

］］Ｈａｄａ

ｍａｒｄ］］Ｉ］ＴＰＣ　Ｈ　ＳＰＳＫ　

图４用户到　站处理流程　

２．１速率变换　

ＭＵＯＳ系统ＵＨＦ频段Ｉ　行信号的码卒是　

３．８４Ｍ　Ｃｈｉｐ／ｓ。在数字接收机【｛Ｉ采用带通采样技　

术可以降低ＡＤＣ的采样速率，由于采样率被限制　

在一定的范围内，导致采样与码片速率呈现非整　

数倍的关系　。ＭＵＯＳ卫星系统采用中频（ＩＦ）采　

样定理对信号进行采样，接收机采样得到６ＭＨｚ　

码片速率的信号。　

总第１７２期　张伟，等：美军ＭＵＯＳ系统星上处理关键技术分析　４３　

非整数倍采样一般采用先整数倍内插再整数　

倍抽取的方法。假设原始信号符号速率为　，欲　

采样得到的信号速率．　＝Ｕ・．　，其中Ｕ＝Ａ／Ｂ，Ａ、　

Ｂ都是非零整数，使Ｕ为一小数。经过Ａ倍内插　

和　倍抽取便可得到　倍的速率转换。　

改进的小数倍速率转换方法通过上采样Ｃ　

倍（Ｃ＜Ａ）再经过定时估计的方法实现。通过将同　

一

３．８４ＭＨｚ码率的ＷＣＤＭＡ信号转换成６ＭＨｚ　

的信号及恢复仿真实验可知：利用一般的先内插　

再抽取的方法实现小数倍速率转换，内插倍数至　

少２５倍，前后对比均方误差为０．１００２，ＭＡＴＬＡＢ　

仿真时间约１５ｓ；利用改进的速率转换方法，内插　

倍数可以随意调整，在取１５倍（小于２５倍）内插　

倍数时，通过对比原信号与恢复的信号，均方误差　

０．０４４７，较传统的方法性能都得到了改进。　

秆　一ｋ　．　：．　鼎一一。？恕　

。　

１Ｏ　２Ｏ　３０　４０　５０　

＿　

６０　７０　８０　９Ｏ　１００　

原信号　

前　一　

＿　

０　ｌＯ　２Ｏ　３０　４０　５０　６０　７０　８０　９０　１００　

还原后的信号　

图５采用改进的小数倍速率变换方法　

处理的信号前后对比　

２．２　Ｈａｄａｍａｒｄ矩阵处理　

对于Ⅳ路并行且不相关的输入信号，Ｈａｄ—　

ａｍａｒｄ矩阵操作可以实现输出信号具有相等的平　

均功率，这对之后的量化过程是很有意义的。各　

路信号幅值在一定范围内波动可以保证量化器的　

量化电平阈值保持一致，量化器也可以使用相同　

的量化比特以保证量化性能　Ｊ。因此Ｈａｄａｍａｒｄ　

矩阵处理主要包括两方面的内容：去相关和Ｈａｄ—　

ａｍａｒｄ变换。ＭＵＯＳ系统采用去相关序列获得使　

输入信号相关性减弱的效果。对于Ｉ、Ｑ复用的　

Ｄｕａｌ—ＢＰＳＫ信号，实部去相关序列　１为：　

Ｗ１＝［１　１　１　１　１—１　１　１　

—

１　１　—１　—１　１　１　—１　—１　

—

１　一ｌ　一１　ｌ　１　１　—１　一ｌ　

１　—１　—１　—１　１　—１　１　—１］　（１）　

Ｒｅ｛Ｓｏ【　】　

Ｐｏｒｔ　Ｐｏｒ１　

０　０　

ｌｍ｛Ｓｏ【　】　

Ｒｅ｛Ｓ１【州　

Ｐｏｒｔ０　Ｐｏｒｔ　

１　ｌ　

ｌｍ｛Ｓ１【州　

星　

．　・　

：　：　

Ｒｅ｛ＳａｌＩｎ】　

Ｐｏｒｔ　Ｐｏｒｔ　

３１　３ｌ　

Ｉｍ｛Ｓ３１［Ｈ】　

图６去相关及Ｈａｄａｍａｒｄ变换流程　

虚部去相关序列ＷＱ通过对ｗ向左循环移　

三位得到，即　：ＷＩ十　ＷＱ。对于３２路信号，每　

个时刻的３２个采样值都分别点乘　或ＷＱ。下　

一

个时刻ｗ和即均左循环移位一位，再分别做　

点乘运算。图７给出了信号经过Ｈａｄａｍａｒｄ处理　

前后平均功率变换情况，可以得到经过Ｈａｄａｍａｒｄ　

矩阵处理后，信号平均功率波动明显减小。同时，　

经过Ｈａｄａｍａｒｄ处理可以显著提高系统的抗干扰　

性能，图８给出了经过Ｈａｄａｍａｒｄ处理后Ｋａ频段　

下行链路抗干扰性能曲线，可以看出经过Ｈａｄ－　

ａｍａＦｄ处理后，只有当三路８ＰＳＫ链路均出现较大　

的误码率时链路性能才会显著恶化。　

图７　Ｈａｄａｍａｒｄ处理前后信号平均功率对比　

２．３均匀量化　

量化是利用事先规定好的电平值来代替抽样　

产生的样点值的过程，作用是将采样点的幅度离　

散化、数字化。根据航天器件的处理能力及上面　

的分析，经过推算ＭＵＯＳ系统采用６ｂｉｔ量化。由　

此，可以得到１１路ＭＵＯＳ卫星波束载波（ＳＢＣ）转　

换为８ＰＳＫ信号的过程为：　

电子对抗　２０１７年第１期　

６ＭＨｚ：ｌ＝６ｂｉｔ：｝：２（ｒ／Ｑ两路）；ｌ：１１（１１路ＳＢＣ）＝　

７９２Ｍｂｐｓ　（２）　

图８　Ｈａｄａｍａｒｄ处理后链路误码率性能　

２．４　ＴＰＣ编码　

Ｔｕｒｂｏ乘积码由一系列多维的（ｎ，ｋ）分组码　

构成，通常包括扩展汉明码、奇偶校验码或它们的　

组合构成　。以二维乘积码为例，假设由两个线　

性分组码Ｃ　（ｎ　，ｋ　）和Ｃ　（　，ｋ　）构成，二维乘积　

码的编码过程可以分为三个步骤：　

（１）将信息元填人一个　行、ｋ　列的矩阵；　

（２）对矩阵的每一行用一个（ｎ。，ｋ　）的系统　

分组码Ｃ　进行编码，得到一个　行、ｎ　列的矩阵；　

（３）对这个矩阵的每一行用一个（ｎ　，ｋ　）系　

统分组码Ｃ　进行编码，最终得到一个ｎ　行、ｎ　列　

的矩阵。　

这样得到的纠错码是一个（ｎ　Ｘｎ　，ｋ　ｘｋ　）的　

分组码，即二维的乘积码。　

ＭＵＯＳ卫星系统采用的Ｔｕｒｂｏ乘积码参数为　

（６４，５６）×（４８，３９），这符合Ｋａ链路中ＴＰＣ编码　

前后０．７１１的码率变换要求。这里参数为（６４，　

５６）的部分是由参数为（１２８，１２０）的扩展汉明码　

缩短得到，参数为（４８，３９）的部分由参数为（２５６，　

２４７）的扩展汉明码缩短得到。　

２．５　８ＰＳＫ调制　

８ＰＳＫ表示使用相移键控方式，它是一种常见　

的数字信号调制方式，它具有较高的频谱利用率、　

较强的抗干扰性等特点。在８ＰＳＫ调相中，载波　

相位的一个周期等分成８中相位，已调波相位之　

差均为２－ｒｒ／８＝，ｒｒ／４的整数倍。从基带信号处理　

的流程来看，每三个二进制输入比特映射成一个　

八进制符号，并与一个已调波的相位对应。图９　

给出了比特信息到８ＰＳＫ符号的映射关系图。　

（ｏ，ｌ，ｏ）／　

ｆ　，　

（１，ｌ，０）』　

（１，ｌ，１）

、　

＼　

。，。　

、～　

（１，Ｏ，１）　

图９比特与８ＰＳＫ符号的映射关系　

３　结论　

本文简要介绍了美军新一代军事卫星通信系　

统ＭＵＯＳ系统，重点分析了ＭＵＯＳ系统ＵＨＦ频段　

上行链路与Ｋａ频段下行馈电链路的星　转换处　

理过程。针对星上处理的关键技术速率变换、　

Ｈａｄａｍａｒｄ矩阵处理、数字采样量化、ＴＰＣ处理和　

调制过程作了分析与仿真验证，分析结果与ＭＵ—　

ＯＳ系统公开技术参数吻合。　

参考文献　

１倪娟，佟阳，黄国策等．美军ＭＵＯＳ系统及关键技术分　

析［Ｊ］．电讯技术，２０１２，５２（１１）：１８５０－１８５５．　

２李子木．美海军ＵＨＦ卫星通信系统研究［Ｊ］．电信快　

报，２０１０（１）：１３—１８．　

３　Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ　ｊ．Ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍｏｂｉｌｅ　Ｕｓｅｒ　Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ　Ｓｙｓｔｅｍ　

『Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　２００６　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｎｆｅｒ—　

ｅｎｃｅ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ　ＤＣ，ＵＳＡ：ＩＥＥＥ，２００６：１—４．　

４　Ｂａｗｏｒ　Ａ．Ｂｅｙｏｎｄ　Ｒａｗ　ＩＰ：ＭＵＯＳ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ　ａｓ　ａ　Ｐｌａｔ—　

ｆｏｒｍ　ｆｏｒ　Ｆｕｔｕｒｅ　Ｓｅｒｖｉｃｅｓ『Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　２００７　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　

Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｏｒｌａｎｄｏ，ＦＬ，ＵＳＡ：ＩＥＥＥ，　

２００７：１—７．　

５　Ｂｌａｙｄｏｅ　Ｍ，Ｍｏｇｏｒ　Ｒ，Ｗａｄｅ　Ｒ．Ａｎ　Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＭＵＯＳ　

Ｓｕｐｐｏ￣ｔｏ　Ｌｅｇａｃｙ　ＵＨＦ　Ｔｅｍｉｎａｌｓ［Ｃ］／／Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　２００６　

Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ　ＤＣ，ＵＳＡ：　

ＩＥＥＥ，２００６：１３２—１３８．　

６车书玲，王新梅．基于Ｈａｄａｍａｒｄ码的若干编码调制问　

题研究［Ｄ］．西安电子科技大学，２００８．　

７左健存，宋文涛．Ｔｕｒｂｏ码综合性能分析与Ｔｕｒｂｏ编码　

调制［Ｊ］．通信技术，２００２（２）：１８—２１．　

作者简介　

张伟　（１９８５一），男，工程师，主要研究方向为电子对　

抗、通信信息系统等。