Robust Beamforming for Enhancing Security in Multibeam Satellite Systems
提出了一种鲁棒波束形成（BF）方案，用于增强多波束卫星系统下行链路的物理层安全性（PLS）。具体而言，只知道的近似位置的夏娃，我们的目标是在最坏情况下实现的保密率（ASR）的合法用户（LU），受到每个天线的发射功率和服务质量（QoS）的LU要求的约束。由于优化问题是非凸的，我们首先采用离散化的方法来处理的Eves的未知区域，然后利用对数和指数函数来近似的目标函数。然后，将交替方向乘子法（ADMM）与Dinkelbach迭代相结合，提出了一种BF方法来求解该非凸问题。最后，仿真结果表明，我们的鲁棒BF算法可以有效地提高多波束卫星系统的安全性。
2021-05-13 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficiency of Rate-Splitting Multiple Access for Multibeam Satellite System
能量效率问题已成为卫星通信中的一个重要问题。本文研究了在多波束卫星通信系统中，考虑发射端信道状态信息不完全的情况下，最大化速率分割多址（RSMA）系统效率的波束形成设计策略。我们提出了一种基于期望的鲁棒波束形成算法对不完美的CSIT场景。通过将逐次凸逼近（SCA）与罚函数变换相结合，非凸EE最大化问题可以迭代求解。仿真结果表明了RSMA的有效性和优于传统空分多址（SDMA）。此外，我们提出的波束形成算法可以实现更好的EE性能比传统的波束形成算法。
2023-03-19 cs.IT eess.SP math.IT
Flexible Robust Beamforming for Multibeam Satellite Downlink using Reinforcement Learning
本文提出用SAC深度强化学习方法学习LEO多波束卫星下行链路鲁棒预编码策略，无需系统先验知识即可灵活适应任意配置，并在可达速率和抗干扰鲁棒性上优于解析基准预编码器。
2024-02-26 eess.SP
Demonstrator Testbed for Effective Precoding in MEO Multibeam Satellites
本文针对MEO多波束卫星全频率复用前向链路，设计并实现了一个基于SDR的预编码试验台，结合轨道模型与DRA方向图，提出同步环路以抑制多普勒频移和相位噪声，并通过初步实验验证了方案的有效性。
2025-08-27 cs.AR eess.SP
Rate-Splitting Multiple Access for Multigroup Multicast and Multibeam Satellite Systems
本文研究了在发送端信道状态信息不完善的情况下，速率分割多址接入（RSMA）及其波束赋形设计问题，以实现多个同信道多播组之间的最大最小公平性（MMF）。传统的线性预编码（NoRS），依赖于完全处理任何残留的干扰噪声，相反，我们认为一种新的多组多播波束成形策略的基础上RSMA。RSMA依赖于发射机处的线性预编码的速率分离（RS）和接收机处的连续干扰消除（SIC），并且最近已被证明能够实现用于多天线无线网络中的非正交传输和鲁棒干扰管理的灵活框架。在这项工作中，我们的特点的MMF自由度（DoF）实现RS和NoRS在多组多播与不完善CSIT和证明的利益，RS策略的欠载和过载的情况下。出于自由度分析，然后，我们制定了一个通用的发射功率约束优化问题，以实现MMF速率性能。通过地面和多波束卫星系统的仿真，证明了基于RS的多组组播波束形成与NoRS相比的优越性。特别是，由于多波束卫星通信的特点和挑战，我们提出的RS策略被证明有希望管理其波束间干扰。
2020-11-09 cs.IT eess.SP math.IT
Multibeam Satellite Communications with Energy Efficiency Optimization
能源效率是卫星通信的一个重要方面。与现有的通常使用一阶Taylor下界近似将非凸EE极大化（EEM）问题转化为凸问题的算法不同，本文提出了一种两步二次变换方法。在第一步中，基于二次变换将可实现速率相对于总功耗的分数形式转换为非分数形式。在第二步中，仍然基于二次变换，将信号功率相对于干扰和噪声功率的分数形式进一步转换为非分数形式。经过两步二次变换，原EEM问题转化为一个等价的凸问题。然后提出了一种交替优化算法，通过迭代执行两个阶段，直到满足停止条件来解决它。仿真结果表明，该算法收敛速度快，性能优于序贯凸近似算法和多波束干扰抑制算法。
2022-03-12 cs.IT eess.SP math.IT
Performance of Multibeam Very High Throughput Satellite Systems Based on FSO Feeder Links with HPA Nonlinearity
由于激光卫星通信技术的最新发展，自由空间光（FSO）链路被认为是下一代甚高吞吐量卫星（VHTS）系统中传统射频（RF）馈线链路的理想替代方案。在本文中，我们研究的多波束VHTS系统的性能，占非线性高功率放大器在透明的固定增益卫星转发器。具体来说，我们认为这样的系统，其中的RF用户链路被假定为遵循的阴影Rician模型和FSO馈线链路的伽玛-伽玛分布建模的光束漂移和指向误差的存在下，它的工作下，无论是强度调制与直接检测或外差检测。此外，迫零预编码器被用来减轻在用户链路中的积极的频率重用所引起的波束间干扰的影响。所研究的系统的性能进行评估的中断概率，平均比特出错率（BER），和遍历能力，推导出在确切的封闭形式的二元梅杰的G函数。在高信噪比条件下，得到了中断概率和平均误码率的简单渐近结果。
2020-05-28 cs.IT eess.SP math.IT
Dynamic Energy-Efficient Power Allocation in Multibeam Satellite Systems
功率消耗是多波束卫星系统下行链路中的主要限制，因为它对卫星的质量和寿命具有显著影响。在此背景下，我们研究了一种新的能量感知功率分配问题，旨在通过多目标优化联合最小化未满足的系统容量（USC）和总辐射功率。首先，通过引入辅助变量，将原非凸不可微问题转化为等价的非凸可微问题。随后，我们设计了一个连续的凸近似（SCA）算法，以达到一个稳定点与合理的复杂性。由于其快速收敛性，该算法适用于新兴的星上处理技术中的动态资源分配。此外，我们正式证明了一个新的结果SCA方法的复杂性，在一般情况下，补充现有的文献中，这种方法的复杂性只进行了数值分析。
2019-12-02 cs.IT cs.NI eess.SP
Multi-Satellite Multi-User MIMO Precoding: Testbed and Field Trial
针对多用户多输入多输出（MU-MIMO）下行链路场景中具有全频率重用的多波束卫星系统的预编码。开发了一个测试平台，用于在两个协同定位的地球同步卫星上对两个独立的视频流进行空间复用的迫零预编码的空中现场试验。两个单天线用户终端（UT）中的商用现成DVB-S2 x接收器可成功解码两个独立的视频流。为此，特别注意的是支付给一个全面的评估基于预编码的MU-MIMO系统的实际同步任务。特别是，载波频率恢复和载波相位同步在最具挑战性的多卫星的情况下，不同的振荡器的有效载荷进行。提出并实现了一种信道状态信息（CSI）即复信道系数的估计方法。成功的视频传输最终构成了MU-MIMO预编码的首次现场试验，并证明了多波束卫星系统预编码概念的可行性。
2020-04-23 eess.SP
A Comparison between RSMA, SDMA, and OMA in Multibeam LEO Satellite Systems
低地球轨道（LEO）卫星系统能够实现接近全球的覆盖，因此有望成为未来通信标准的重要支柱。然而，LEO卫星面临的一个特殊挑战是高轨道速度，由于其精确的信道估计是困难的。我们将这种影响建模为错误的出发角度（AoD），这对应于发射机（CSIT）处的不完美信道状态信息（CSI）。较差的CSIT和非正交用户信道通过增加用户间干扰（IUI）来降低空分多址（SDMA）预编码的性能。与SDMA相反，在正交多址（OMA）中不存在IUI，但是它需要用于每个用户的正交时间或频率资源。统一SDMA、OMA和非正交多址（NOMA）的速率分割多址（RSMA）最近已被证明是考虑不完美CSIT的鲁棒干扰管理的灵活方法。在本文中，我们研究RSMA作为一个有前途的策略，以管理IUI在LEO卫星下行链路系统所造成的非正交用户信道，以及不完善的CSIT。我们评估的最佳配置RSMA依赖于卫星和用户之间的几何星座。
2023-01-27 cs.IT eess.SP math.IT
Traffic Simulator for Multibeam Satellite Communication Systems
本文开发了一个多波束卫星流量模拟器，融合人口、航空和海事数据研究时空流量分布，并提出波束覆盖划定与干扰建模算法，以支持卫星通信系统设计与资源管理。
2020-07-14 eess.SP
NOMA Schemes for Multibeam Satellite Communications
非正交多址接入（NOMA）方案正在5G新无线电开发及以后中被考虑。虽然开创性的论文表明，NOMA优于正交接入的容量和用户公平性方面，大部分的作品一直致力于无线地面竞技场。因此，值得研究NOMA如何在其他类型的通信中实现，例如卫星通信，这也是5G基础设施的一部分。虽然通过卫星进行的通信与无线地面链路的通信具有不同的架构，但NOMA可以成为提高其性能的重要资产。本文介绍了如何将NOMA应用于这种不同的体系结构。提出了一种新的分类法，根据不同的多波束传输方案和准则，在这个主题的研究开辟了新的途径。
2018-10-19 eess.SP
Supervised Learning Based Real-Time Adaptive Beamforming On-board Multibeam Satellites
针对GEO多波束卫星静态配置导致的资源管理难题，本文提出基于监督学习的星上实时自适应波束成形方法，利用17.7–20.2 GHz圆极化DRA实现波束宽度、SLL与EIRP的联合优化。
2023-11-02 eess.SP
MIMO Applications for Multibeam Satellites
本文研究了采用多波束天线和全频率复用的宽带卫星业务的高吞吐量卫星。例如，这种架构提供了一种具有成本效益的解决方案，可以优化数据传输并扩展未来5G网络的覆盖范围。我们提出了应用的多输入多输出（MIMO）技术在馈线链路和多用户下行链路。在公共馈线波束中执行不同数据流的空间复用。在用户链路中，利用具有多个波束的MIMO在相同频率信道中同时服务不同用户。在特定的设计约束下，多个用户信号的有效空间分离是可能的。为了减轻MIMO馈线链路以及多用户下行链路中的流间干扰，应用发射信号的预编码。仿真结果表明，在总吞吐量方面的性能增益。
2019-01-29 eess.SP
Robust Precoding via Characteristic Functions for VSAT to Multi-Satellite Uplink Transmission
研究了甚小口径终端（VSAT）向多颗卫星的上行链路。甚小口径终端可以配备多个天线，允许向多个卫星进行并行传输。提出了一种基于卫星不完全位置信息的低复杂度预编码算法。位置不确定性的概率分布和信道元素的统计通过位置不确定性的特征函数相关联。该知识被包括在预编码器设计中以最大化卫星处的平均信号与泄漏噪声比（SLNR）。此外，性能w.r.t.对卫星间距离进行数值估计。结果表明，该方法实现了完美的位置知识和足够大的星间距离的能力。在不完善的位置知识的情况下，鲁棒预编码器的性能下降相对较小。
2023-01-30 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Downlink Precoding and Equalization in Satellite Swarms
在本文中，我们提出了一种新的方法，从卫星群到地面站（GS）的下行链路传输。这些集群的好处是发射天线的空间间隔比传统的天线阵列卫星高得多，有望大幅提高频谱效率。所得到的预编码器和均衡器对计算复杂性、星间协调和信道估计具有非常低的要求。这是通过考虑卫星和GS之间的几何知识来实现的。对于预编码，每个卫星仅需要其朝向GS的离开角（AoD），并且事实证明，如果卫星发送独立的数据流，则可以实现几乎最优的速率。对于均衡器，GS仅需要关于来自所有卫星的到达角（AoA）的知识。此外，我们表明，通过选择一个适当的星间距离，所提出的低复杂度的方法达到理论上界的数据率。该最优星间距离是在简化假设条件下解析得到的，为实际应用提供了启发。此外，提出了一种新的方法，以增加对不完美的AoD和AoA知识的鲁棒性的预编码器和均衡器，通过利用估计误差的统计。
2022-11-04 cs.IT eess.SP math.IT
GNN-enabled Precoding for Massive MIMO LEO Satellite Communications
低地球轨道（LEO）卫星通信是第六代（6G）网络发展的关键组成部分。为了提高低轨卫星通信的性能，正在积极探索大规模多输入多输出（MIMO）技术的集成。然而，低轨卫星的有限功率对在受限功率条件下提高通信能量效率（EE）提出了重大挑战。人工智能（AI）方法越来越被认为是优化能源消耗同时提高系统性能的有前途的解决方案，从而实现更高效和可持续的通信。提出了解决大规模多输入多输出低轨卫星通信中预编码问题的方法。首先，我们引入了一个端到端的图神经网络（GNN）框架，有效地降低了传统预编码方法的计算复杂度。接下来，我们引入了Dinkelbach算法的深度展开和加权最小均方误差（WMMSE）方法来实现增强EE，将迭代优化过程转化为结构化神经网络，从而提高收敛速度和计算效率。此外，我们将泰勒展开方法近似GNN内的矩阵求逆，提高了所提出的方法的可解释性和性能。数值实验证明了我们提出的方法在复杂性和鲁棒性方面的有效性，比最先进的方法取得了显着的改进。
2025-05-06 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Satellite Cooperative MIMO Transmission: Statistical CSI-Aware RSMA Precoding Design
研究多卫星协作 MIMO 传输中基于统计 CSI 的 RSMA 预编码设计，提出加权最小均方误差算法求解遍历 MMFR 最大化问题，所提方案性能接近基于 iCSI 的方法且显著优于传统空分多址。
2025-08-15 cs.IT eess.SP math.IT
Massive MIMO Hybrid Precoding for LEO Satellite Communications With Twin-Resolution Phase Shifters and Nonlinear Power Amplifiers
大规模多输入多输出（MIMO）传输技术最近在非对地静止（例如，低地球轨道（LEO）卫星通信（SATCOM）系统，因为它可以显着提高能量效率（EE）和频谱效率。在这项工作中，我们开发了一种混合模拟/数字预编码技术在大规模MIMO低轨卫星通信下行链路，这降低了板载硬件的复杂性和功耗。在所提出的方案中，模拟预编码器是通过一个更实际的双分辨率相移（TRPS）网络，使功耗和阵列增益之间的细致的权衡。此外，我们还考虑和研究了非线性功率放大器（NPA）的失真效应对系统设计的影响。通过综合考虑上述因素，我们提出了一种有效的算法方法，基于TRPS的混合预编码问题与NPA。数值结果表明，考虑到非线性失真的EE增益和性能的优越性，提出的TRPS基于混合预编码方案的基线。
2022-06-09 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Analog/Digital Precoding for Downlink Massive MIMO LEO Satellite Communications
大规模多输入多输出（MIMO）技术在低轨卫星通信中具有很好的应用前景，因为它可以提高频谱利用率。然而，传统的全数字预编码架构可能导致高实现复杂度和能量消耗。在本文中，混合模拟/数字预编码解决方案开发的低轨大规模MIMO卫星通信的下行链路操作，通过利用慢变化的统计信道状态信息（CSI）在发射机。首先，我们制定的混合预编码器的设计作为一个能源效率（EE）最大化的问题，同时考虑连续和离散相移网络实现模拟预编码器。被认为是完全和部分连接的架构的情况下。由于EE优化问题是非凸的，因此通常难以求解。为了使EE最大化问题易于处理，我们采用封闭形式的紧上界近似遍历率。然后，我们开发了一种有效的算法来获得全数字预编码器。在此基础上，我们进一步开发了两种不同的高效算法解决方案，分别计算全连接和部分连接架构的混合预编码器。仿真结果表明，所提出的方法实现了显着的EE性能增益超过现有的基线，特别是当离散相移网络用于模拟预编码。
2022-01-17 cs.IT eess.SP math.IT
Spatial and Temporal Correlation of Interference in a Narrow Multibeam LEO Satellite Random Access Network
School of Electrical Engineering, Aalto University（电气工程学院，阿尔托大学）
研究窄多波束LEO卫星随机接入网络中干扰的时空相关性，推导相关系数闭式表达式，发现SIR有空间聚类，证明适当随机接入方案可减轻聚类并保持吞吐量，还提出干扰功率和SIR的分布模型。
2026-09-16 eess.SP
Precoding for Satellite Communications: Why, How and What next?
预编码作为一种有前途的多用户传输技术脱颖而出，以满足卫星通信系统的新兴吞吐量需求，同时等待技术成熟，以利用更高的频带。预编码使得能够通过空间处理来减少同信道波束之间的干扰，同时促进积极的频率重用并提高频谱效率。卫星系统提供多种系统和服务配置，导致不同的预编码器设计方法。本文探讨了引入预编码的动机，提供了一个洞察他们的理论发展在不同的场景，并提出了一些未来的发展途径。
2020-11-02 eess.SP
Precoding for High Throughput Satellite Communication Systems: A Survey
本文综述了高通量卫星通信系统的最新预编码技术，从问题表述和系统设计两大视角进行分类，并讨论了实际系统损伤、鲁棒预编码及未来趋势。
2023-07-29 eess.SP
Interference-Aware Multiuser Hybrid Precoding for Coexistence with LEO Satellite Communication
本文提出一种干扰感知的混合预编码算法，在基站侧优化模拟与数字预编码器以抑制对低轨卫星的干扰，在保持总速率接近现有方案的同时显著改善干扰噪声功率并降低保护阈值违反概率。
2025-06-03 eess.SP
Efficient Precoding for LEO Satellites: A Low-Complexity Matrix Inversion Method via Woodbury Matrix Identity and arSVD
Institute of Information Technology, University of the Bundeswehr Munich（慕尼黑联邦国防军大学信息技术研究所）
本文提出一种基于Woodbury公式和arSVD的低复杂度预编码方法，通过降低Gram矩阵求逆复杂度，实现LEO卫星高效通信。
2025-12-18 eess.SP
Optimal Linear Precoding Under Realistic Satellite Communications Scenarios
针对多波束GEO卫星MU-MIMO下行链路的多用户干扰问题，提出结合波束更新与功率控制的迭代逐天线功率优化最优线性预编码算法，经实验验证可消除用户间干扰，提升系统性能。
2024-08-16 eess.SP
Rate-Splitting Multiple Access for Dual-Functional Radar-Communication Satellite Systems
在本文中，我们考虑了一个多天线双功能雷达通信（DFRC）卫星系统，其中卫星具有双重能力，同时与下行链路卫星用户（SU）和探测探测信号的移动目标进行通信。为了设计一个合适的DFRC波形，我们研究了速率分裂多址（RSMA）辅助DFRC波束形成，并采用克拉美-罗界（CRB）作为雷达性能指标，这代表了一个下界的方差无偏估计。波束成形被优化以最小化受制于SU的服务质量（QoS）约束和每馈送发射功率预算的CRB。利用所设计的DFRC波形，实现了双基地卫星通信和地面/海面目标探测的同时进行。仿真结果表明，在多波束卫星系统中，RSMA辅助的DFRC波束形成在通信-感知权衡和目标估计性能方面优于传统的空分多址（SDMA）策略。
2022-03-26 cs.IT eess.SP math.IT
THz Precoding for 6G: Applications, Challenges, Solutions, and Opportunities
得益于超宽带的优势，太赫兹（THz）通信正成为未来6G网络的一项重要技术。对于太赫兹通信，预编码是克服太赫兹信号严重路径损耗以支持期望覆盖的必要技术。在本文中，我们系统地研究了未来6G网络中占主导地位的THz预编码技术，重点介绍了其面临的主要挑战和机遇。具体来说，我们首先说明了三个典型的太赫兹应用场景，包括室内，移动和卫星通信。然后，明确了毫米波和太赫兹信道的主要区别，并在此基础上揭示了太赫兹预编码面临的主要挑战，如距离相关的路径损耗、波束分裂效应和高功耗。为了解决这些挑战，三种代表性的THz预编码技术，即，模拟波束成形、混合预编码和延迟相位预编码，从它们的不同结构、设计、最新结果和优缺点等方面进行了广泛的研究，并提供了频谱和能量效率的仿真结果，以比较这些典型的THz预编码方案，为它们在未来6G网络中的应用提供一些见解。最后，指出了几个重要的开放问题和潜在的研究机会，如使用可重构智能表面（RIS）来解决太赫兹阻塞问题，并进行了讨论。
2020-05-21 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Linear Precoding and DFT Beamforming Design for Massive MIMO Satellite Communication
本文结合大规模多输入多输出（mMIMO）天线技术，设计了线性预编码（LP）和基于码本的波束形成算法。使用离散傅里叶变换（DFT）矩阵的列来构建波束成形权重的码本，并且由此产生的联合设计在有限的传输功率下最大化可实现的吞吐量。相应的优化问题首先制定为一个混合整数非线性规划（MINP）。为了充分解决这个具有挑战性的问题，一个有效的LP和DFT为基础的波束形成算法开发利用几个优化工具，如加权最小均方误差变换，对偶方法，匈牙利算法。此外，提出了一种贪婪算法的基准测试。这些解决方案的复杂性分析提供了一套全面的Monte Carlo模拟证明我们提出的算法的效率。
2022-11-16 eess.SP
User-Centric Beam Selection and Precoding Design for Coordinated Multiple-Satellite Systems
本文提出联合优化框架，在协调多卫星系统中通过DFT波束成形实现用户中心波束选择与线性预编码，利用上下行对偶迭代求解，最小化功率并满足SINR，仿真验证有效性。
2024-03-13 eess.SP
Downlink Transmit Design for Massive MIMO LEO Satellite Communications
研究了大规模多输入多输出（MIMO）低地球轨道（LEO）卫星通信系统的下行链路发射设计问题，在该系统中，发射端只利用慢变的统计信道状态信息。建立了下行大规模多输入多输出低轨卫星系统的信道模型，其中卫星和用户终端均采用均匀平面阵列。观察的秩一属性的信道矩阵，我们表明，每个UT的单流预编码是最大化遍历和速率的最佳选择。这一有利的结果将复杂的发送协方差矩阵的设计简化为预编码向量的设计，而没有任何最优性损失。然后，设计了一种有效的算法来计算预编码向量。此外，我们制定了一个近似的发送设计的上界遍历和速率的基础上，单流预编码的最优性仍然成立。我们表明，在这种情况下，预编码向量的设计可以简化为标量变量，开发了一个有效的算法。此外，一个低复杂度的学习框架，提出了优化的标量变量。仿真结果表明，所提出的方法可以实现显着的性能增益比现有的计划。
2022-01-31 eess.SP
Reinforcement Learning-Based Downlink Transmit Precoding for Mitigating the Impact of Delayed CSI in Satellite Systems
针对LEO卫星下行链路因星地传播延迟导致CSI过时的问题，提出基于DDPG的深度强化学习方法，结合状态增强优化发射预编码矩阵，从而提升可达速率并适应频段差异与切换。
2025-05-12 eess.SP
Demand-Aware Cooperative Transmission Design for Energy-Efficient LEO Satellite Networks
KAIST（韩国科学技术院）
针对LEO卫星网络非均匀业务需求与星上功率约束问题，提出联合考虑业务需求与全网功耗的协作传输框架，开发两阶段算法优化传输架构与资源分配，性能优于基准方案。
2026-08-11 cs.IT eess.SP math.IT
Energy-Efficient Precoding and Feeder-Link-Beam Matching Design for Bent-Pipe SATCOM Systems
针对多网关多波束弯管卫星通信系统，提出联合优化节能线性预编码与馈线链路-波束匹配的框架，通过两种基于Dinkelbach法和压缩感知的迭代设计求解非凸稀疏问题，提升系统加权能量效率。
2024-03-13 eess.SP
Statistical CSI-Based Distributed Precoding Design for OFDM-Cooperative Multi-Satellite Systems
National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学国家移动通信重点实验室）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Interdisciplinary Centre for Security, Reliability and Trust (SnT), University of Luxembourg（卢森堡大学安全、可靠与信任跨学科中心）；Shanghai Satellite Network Research Institute Co., Ltd.（上海卫星网络研究院有限公司）；Shanghai Key Laboratory of Satellite Network（上海市卫星网络重点实验室）；State Key Laboratory of Satellite Network（卫星网络国家重点实验室）
本文提出了一种基于统计信道状态信息的分布式预编码设计方法，通过引入等变深度学习框架提升多卫星系统传输性能。
2025-05-12 eess.SP
Rate-Splitting Multiple Access for Multigroup Multicast Cellular and Satellite Communications: PHY Layer Design and Link-Level Simulations
速率分裂多址（RSMA）是一种基于发射端线性预编码的速率分裂（RS）和接收端连续干扰消除（SIC）的多址接入技术，它是下行链路多用户多天线系统中一种强大而灵活的多址接入策略。通过消息分割以及公共和私有消息的传输，RSMA已被证明是一种鲁棒的干扰管理策略，其能够部分地解码干扰并部分地将干扰视为噪声。在这项工作中，我们考虑应用RSMA在多组多播的情况下，其中每个消息是打算一组用户。通过利用最新的基于RSMA的多组多播波束成形的最大最小公平（MMF）优化问题的结果，在发射机处具有不完美信道状态信息（CSIT），我们研究了物理（PHY）层的设计，包括有限长度极化编码、有限字母表调制、自适应调制和编码（AMC）算法和SIC接收机，链路级仿真（LLS）结果验证了在蜂窝系统和多波束卫星系统中，基于RSMA的多组组播传输策略相对于基于空分多址（SDMA）的多组组播传输策略的优越性。
2021-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
Model-Free Robust Beamforming in Satellite Downlink using Reinforcement Learning
针对卫星下行链路非理想信道状态信息下预编码性能下降、解析求解鲁棒预编码困难的问题，提出基于Soft Actor-Critic强化学习的无模型鲁棒波束成形算法，适配多场景且和速率性能优于解析基线，代码已公开。
2025-10-29 eess.SP
Robust Congestion Control for Demand-Based Optimization in Precoded Multi-Beam High Throughput Satellite Communications
高吞吐量卫星通信系统由于其在向全球农村和偏远地区的移动平台以及住宅和/或企业提供宽带服务方面的作用，其战略重要性正在增长。虽然预编码已经成为满足日益增长的用户需求的突出技术，但是缺乏处理拥塞控制的研究。针对多波束高吞吐量静止卫星系统在资源有限的情况下不能完全满足用户的服务质量（QoS）要求的情况，研究了如何提高系统在拥塞情况下的性能。特别是，我们提出了拥塞控制策略，依靠简单的功率控制方案。我们制定了一个多目标的优化框架平衡系统的总速率和用户数量满足他们的QoS要求。接下来，我们提出了两种新的方法，有效地处理所提出的多目标优化问题。前者是一种基于模型的方法，它依赖于加权和方法，通过迭代求解一系列的和速率优化问题来丰富满意用户的数量。后者是一种数据驱动的方法，它通过利用监督学习和利用优化结构作为连续映射来提供低成本的解决方案。针对不同的线性预编码技术，评估了所提出的一般框架，并设计了低计算复杂性算法。数值结果表明，我们提出的框架有效地处理拥塞问题，并带来了优越的改善率的满意度，许多用户比以前的作品。此外，所提出的算法表现出较低的运行时间，使他们现实的实际系统。
2022-08-08 cs.IT eess.SP math.IT
Robust Decentralized Multi-Satellite Massive MIMO Transmission via Knowledge Distillation
National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学国家移动通信重点实验室）；Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）；University of Luxembourg（卢森堡大学）；Peng Cheng Laboratory（鹏城实验室）；China Satellite Network Group Company Ltd.（中国卫星网络集团有限公司）
本文针对不完善sCSI下的多卫星大规模MIMO系统，提出结合角度相位误差校准的混合KD框架，将集中式教师NN的协作预编码知识蒸馏至分布式学生NN，提升了和速率并保持鲁棒性。
2026-09-01 eess.SP
Robust Multi-Stream Massive MIMO Satellite Systems Based on Statistical CSI
Hangzhou Institute of Technology, Xidian University（西安电子科技大学杭州研究院）；Department of Mathematics and Algorithms Research, Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室数学与算法研究部）；School of Information Science and Electronic Engineering, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学信息科学与工程学院）
本文研究了大规模多输入多输出低地球轨道卫星通信系统的多流下行预编码，提出基于统计信道状态信息的鲁棒多流预编码方案，通过多卫星协作和多天线用户设备实现最优预编码算法设计，降低计算复杂度并提升系统性能。
2026-04-10 eess.SP
Satellite Clusters Flying in Formation: Orbital Configuration-Dependent Performance Analyses
本文针对主从结构的卫星集群下行通信系统，分析线性与圆形编队下的中断性能，推导精确及近似表达式、高信噪比渐近特性与分集阶数，并用仿真验证，为卫星集群设计提供依据。
2023-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Opportunities for Direct-to-Cell Polarization MIMO in the Downlink of a LEO Satellite Footprint
Huawei Heisenberg Research Center（华为海思研究中心）；Huawei Shanghai Research Institute（华为上海研究院）
针对低轨卫星S波段下行链路，利用卫星极化MIMO技术，通过信道建模与预编码设计，可在覆盖区显著提升下行频谱效率，为5G非地面网络提供新的性能提升机遇。
2026-10-19 eess.SP
Reassessing 3GPP NR CSI Codebook Structures in Near-Field Channels: Finite-Feedback Multilayer Precoding and Design Insights
Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学）；Peking University Shenzhen Graduate School（北京大学深圳研究生院）；Tsinghua University（清华大学）
本研究评估3GPP NR CSI码本在近场信道中的性能，发现平面波码本导致失配损失，建议优先采用多层多波束表示并辅以范围状态细化。
2026-09-16 eess.SP
System Modelling and Design Aspects of Next Generation High Throughput Satellites
下一代无线网络的目标是固定、移动和广播系统的融合，以及卫星和地面系统的集成，以利用它们的共同利益。卫星通信（Sat-Com）被设想在异构网络上无缝地提供综合服务方面发挥至关重要的作用。与地面系统相比，由于在波传播、工作频率、天线结构、干扰源、机载处理的限制、功率限制和收发器损伤方面的差异，卫星通信系统的设计需要不同的方法。在这方面，这封信的目的是确定和讨论下一代高吞吐量卫星（HTS）系统的重要建模和设计方面。首先，HTS的通信模型，包括多波束和多载波卫星，多天线技术，卫星通信有效载荷和天线的突出和讨论。随后，各种设计方面的卫星通信收发器，包括损伤相关的收发器，有效载荷和信道，和基于业务的覆盖范围自适应。最后，一些开放的主题为下一代高温超导体的设计进行了确定和讨论。
2020-09-06 eess.SP
Integrated Communications and Localization for Massive MIMO LEO Satellite Systems
针对6G万物互联对全球通信与无缝定位的需求，本文构建宽带大规模MIMO低轨卫星系统，通过分析信号传播特性、推导定位性能界，设计混合模拟/数字预编码，实现了下行链路中通信与定位的一体化支持。
2024-03-12 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Reinforcement Learning Architecture for Continuous Power Allocation in High Throughput Satellites
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
在未来几年，卫星宽带市场的服务需求将大幅增长，特别是对于需求激增的移动行业。许多下一代卫星将在功率和带宽分配能力方面配备多个自由度，这使得手动资源分配变得不切实际且效率低下。因此，期望使这些高度灵活的卫星的操作自动化。本文提出了一种基于深度强化学习（DRL）的功率分配方法，将问题表示为连续的状态和动作空间。我们使用邻近策略优化（PPO）算法来优化分配策略，以使未满足的系统需求（USD）和功耗最小。通过对多波束卫星系统的仿真，分析了该算法的性能，结果表明DRL作为一种动态资源分配算法是可行的。
2019-06-03 cs.LG eess.SP stat.ML
GEO Payload Power Minimization: Joint Precoding and Beam Hopping Design
针对GEO卫星通信系统，联合确定线性预编码（LP）向量、波束跳变（BH）和离散DVB-S2 X传输速率，以最小化有效载荷功耗，并在时间窗内满足地面用户需求。关于对每个时隙照射光束的最大数量的约束，技术要求被公式化为稀疏优化问题，其中硬件相关的光束照射能量以LP向量的稀疏形式建模。为了解决这个问题，采用压缩感知方法将稀疏部分转换为预编码器的二次型。然后，一个迭代的基于窗口的算法被开发来更新的LP向量顺序到一个有效的解决方案。此外，还提出了另外两个两阶段框架，以供比较。在第一阶段，这些方法旨在通过使用启发式方法或DNN工具来确定用户的MODCOD传输方案以满足他们的需求。在第二阶段中，将基于所确定的MODCOD方案单独地优化每个时隙的LP向量。
2022-08-22 eess.SP
Asymptotic Scaling Law Analysis of Multicast Satellite Communications with Massive MIMO
本文针对采用大规模MIMO的GEO卫星多播通信系统，基于泊松点过程建模和固定波束预编码推导出渐近速率标度律闭式解，揭示用户密度增加可精确补偿多播带来的速率损失。
2025-09-21 eess.SP
Optimizing Antenna Activation for Even Power Distribution in Multi-Beam Satellite Systems Using Genetic Algorithm
针对多波束卫星系统中天线单元功率分配不均易过饱和的问题，提出基于遗传算法优化波束形成系数并约束单元激活次数的方法，在28GHz 16×16 DRA阵列上验证了其可兼顾方向图要求与均匀激活分布。
2025-02-23 eess.SP
Tackling Delayed CSI in a Distributed Multi-Satellite MIMO Communication System
针对分布式多卫星MIMO系统中因最远卫星导致的CSI延迟问题，提出利用CSI不确定性长期特征的预编码策略，以高效计算补偿延迟影响，并验证其在1 GHz以下频段对星地融合通信的显著价值。
2024-06-10 eess.SP
Beam scheduling policy for communications and PNT services from LEO satellites
European Commission, Joint Research Centre（欧盟委员会联合研究中心）；University of Bologna（博洛尼亚大学）
本文针对LEO星座通信与PNT服务的波束调度问题，提出两种策略并对比，在通信优先级下评估其PNT可用性，为融合PNT服务提供方案。
2026-08-31 eess.SP
Space-Time Adaptive Beamforming for Satellite Communications: Harnessing Doppler as New Signaling Dimensions
School of Electrical and Electronic Engineering, Yonsei University（延世大学电气与电子工程学院）
本文针对LEO卫星下行链路中严重的信道相关性问题，提出时空自适应波束成形方法，利用多普勒效应作为新的信号维度，通过分析信道Gram矩阵的最小特征值与用户密度的关系，推导出总速率标度律，并提出空间-多普勒用户选择算法，显著提升密集场景下的通信性能。
2026-10-01 eess.SP
