Beamforming Design and Performance Evaluation for RIS-aided Localization using LEO Satellite Signals
本文研究使用LEO卫星信号的RIS辅助定位，推导了Cramér-Rao界并提出使其最小化的最优RIS波束成形设计，数值结果证明该方案优于基准方案，有望实现米级或亚米级定位精度。
2023-09-13 eess.SP
5G NB-IoT via low density LEO Constellations
5G NB-IoT被视为为物联网中的机器类型通信提供真正无处不在的全球5G覆盖（1.000.000设备/平方公里）的关键技术。NB-IoT的非地面网络（NTN）变体正在3GPP中标准化，它与廉价且不复杂的芯片组一起，能够生产具有真正全球覆盖的价格竞争力的物联网设备。NB-IoT允许在上行链路中进行窄带单载波传输，这将上行链路链路预算比180 [kHz]下行链路提高了16.8 dB。这允许足够长的距离用于地面到低地球轨道（LEO）通信，而无需在物联网设备中使用复杂且昂贵的天线。本文分析了5G NB-IoT在LEO中携带基站的小卫星低密度星座背景下的可行性，并讨论了NB-IoT所需的适配。
2021-08-13 cs.NI 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
Performance Analysis of LoRa and LR-FHSS in 3GPP LEO Satellite and HAPS Channel Scenarios for Remote Area IoT Coverage
Centre for Wireless Communications, University of Oulu（奥卢大学无线通信中心）
本文通过链路预算和3GPP信道模型，分析比较了LEO卫星与HAPS场景下LoRa和LR-FHSS的物联网覆盖性能，发现HAPS可支持低扩频因子LoRa，而LR-FHSS和高扩频因子LoRa适用于LEO卫星。
2026-09-09 eess.SP
A hybrid beamforming design for massive MIMO LEO satellite communications
5G和未来的蜂窝网络旨在整合低地球轨道（LEO）卫星通信系统（SatCom），以解决单靠卫星或地面基础设施无法解决的覆盖和可用性问题。地面和非地面网络的这种整合提出了许多需要确定和解决的技术挑战。为此，我们设计并仿真了与5G NR兼容的LEO SatCom的下行链路，特别关注卫星侧波束成形码本的设计。这种方法的性能进行评估的低轨卫星和移动终端之间的链接在Ku波段，假设一个现实的信道模型和商业天线阵列设计，在卫星和终端。仿真结果提供了有关模拟码本设计和混合波束成形策略，天线终端的要求，以提供一个给定的SNR，或所需的波束重新配置能力等开放的研究挑战的见解。
2021-04-22 eess.SP
Integrated Positioning and Communication via LEO Satellites: A Contemporary Overview
King Abdullah University of Science and Technology (KAUST)（阿卜杜拉国王科技大学）；The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究所）
本文综述了低轨卫星一体化定位与通信（IPAC）系统，探讨通信与定位的相互增强机制，并通过案例展示通信辅助定位信号采集，最后指出关键研究挑战。
2026-09-09 eess.SP
Enabling NLoS LEO Satellite Communications with Reconfigurable Intelligent Surfaces
低地球轨道（LEO）卫星通信（SatCom）被认为是在蜂窝网络中提供不间断服务的有前途的解决方案。然而，在城市场景中，低轨卫星与地面用户之间的视线（LoS）链路很容易被阻塞。在本文中，我们建议，使低轨卫星通信在非视线（NLoS）的渠道，作为那些相应的链接到用户在城市峡谷，借助可重构智能表面（RISs）。首先，我们推导了卫星-RIS-用户链路的近场信号模型。然后，我们提出了两个部署，以提高覆盖率的RIS辅助链路：向下倾斜位于建筑物顶部的RIS，并考虑部署与位于对面的建筑物顶部的RIS。仿真结果表明，使用低轨卫星通信的RIS克服城市峡谷堵塞的有效性。还提供了关于最佳倾斜角度和通过部署额外RIS提供的覆盖范围扩展的见解。
2022-05-31 eess.SP
Downlink Analysis and Evaluation of Multi-Beam LEO Satellite Communication in Shadowed Rician Channels
广域无线连接扩展到低地球轨道（LEO）卫星通信系统需要重新审视在轨基站，天地传播和小区规划的影响。多波束LEO卫星通过形成在地球表面上的给定区域上镶嵌小区的多个点波束来提供广泛的覆盖。在这样做时，当使用相同的频谱在相同区域中同时递送下行链路时，重叠的点波束引入干扰。为了允许预测的通信系统的性能，我们所需的和干扰信号的功率，以及SNR，INR，SIR，和SINR的测量支持的阴影莱斯（SR）的天空到地面的信道模型。我们引入了一个小的近似SR信道的衰落顺序，大大简化了PDF和CDF这些数量，便于统计分析的LEO卫星系统，如中断的概率。我们得出结论，本文与多波束低轨卫星通信中的SR信道的不同强度从现有的测量拟合的评估。我们的数值结果突出了卫星仰角对SNR，INR和SINR的影响，这引起了人们对系统状态和潜在性能的变化的关注，因为卫星沿着其轨道穿过天空。
2022-07-14 eess.SP
Performance Analysis of End-to-End LEO Satellite-Aided Shore-to-Ship Communications: A Stochastic Geometry Approach
针对LEO卫星辅助岸到船通信，提出基于二项点过程和随机几何的理论框架，通过距离近似与阈值方案推导端到端传输成功概率与平均速率容量的解析表达式，并经数值验证。\n
2025-10-23 eess.SP
A Dynamic Codebook Design for Analog Beamforming in MIMO LEO Satellite Communications
波束形成增益是将被集成到蜂窝网络中的LEO卫星通信系统的性能的关键因素。然而，先前在用于地面网络的MIMO通信的上下文中设计的波束码本在卫星移动时在波束间干扰和增益稳定性方面不提供适当的性能。在本文中，我们提出了一个动态码本，提供了一个稳定的增益在一段时间内，卫星覆盖一个给定的细胞，同时避免链路重新训练和额外的计算，卫星移动。此外，所提出的码本提供了更高的信号与干扰加噪声（SINR）比通常用于蜂窝系统中的DFT码本。
2021-11-16 eess.SP
Rate Splitting Multiple Access for Cognitive Radio GEO-LEO Co-Existing Satellite Networks
LEO卫星通信由于其高数据速率服务和低往返延迟最近引起了特别的关注。发射成本低，可覆盖全球。然而，频谱稀缺可能是低轨卫星发展的关键挑战之一，严重限制了地空一体化网络的发展。为了解决这个问题，我们提出了RSMA的CR启用GEO-LEO共存卫星网络。特别是，这项工作的目的是最大限度地提高系统的和速率，同时优化功率分配和子载波波束分配的LEO卫星通信，同时限制干扰温度的GEO卫星用户。和率最大化问题被表述为非凸的，并且全局最优解是具有挑战性的。因此，我们首先采用逐次凸逼近技术，以减少复杂性，使问题更容易处理。在功率分配方面，利用KKT条件，采用一种基于贪婪算法的高效子载波波束分配算法。我们还提出了两个次优方案与固定功率分配和随机子载波波束分配为基准。结果表明，所提出的计划相比，基准计划的好处。
2022-08-04 eess.SP
Positioning-Aided Channel Estimation for Multi-LEO Satellite Cooperative Beamforming
King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）
本文提出了一种基于定位信息的双时间尺度信道估计框架，用于多LEO卫星协同波束成形，以提高下行定位精度和上行信道估计性能。
2026-01-18 eess.SP
Modeling and Performance Analysis of 10 Gbps Inter-Satellite-Link (ISL) In Inter-Satellite Optical-Wireless Communication (IsOWC) System between LEO and GEO Satellites
自由空间光通信融合了光纤通信和无线通信这两种最具征服力和控制力的通信技术。自由空间光学（FSO）的大部分特性都与光纤相关，但它们之间的区别在于传输介质，光纤的情况下是玻璃，FSO的情况下是空气/真空。在不久的将来，绕地球轨道运行的LEO和GEO卫星之间的相互通信将通过使用卫星间光学无线通信（IsOWC）系统来完成。IsOWC系统是FSO最重要的应用，它将在不久的将来安装在太空中，因为它的输入功率低，无需国际电联许可，成本低，重量轻，望远镜尺寸小，与射频（RF）卫星系统相比，数据速率非常高。本文利用以往研究工作中没有涉及到的最优系统，设计了低轨卫星和同步卫星间的IsOWC系统。在相距40，000 Km的卫星之间以10 Gbps的比特率建立卫星间链路。
2017-11-29 eess.SP
Effect of Strong Time-Varying Transmission Distance on LEO Satellite-Terrestrial Deliveries
研究了传输距离的强时变对低轨星地传输系统性能的影响。我们提出了一个新的分析框架，使用有限状态马尔可夫信道（FSMC）模型和时间离散化方法。此外，为了证明所提出的框架的应用程序，两个自适应传输，速率自适应传输（RAT）和功率自适应传输（PAT）计划的性能进行评估的情况下，当发射功率或传输速率在低轨卫星是固定的。推导并验证了所考虑系统的吞吐量、能效（EE）和延迟中断率（DOR）的闭合表达式，该表达式能够解决所考虑的LEO STT场景的容量、能效和中断率性能。
2022-06-11 eess.SP
Joint Beamforming Design and Satellite Selection for Integrated Communication and Navigation in LEO Satellite Networks
针对LEO通信导航一体化网络，提出联合波束成形与卫星选择的两层优化算法，在兼顾定位性能的同时使和速率较传统方案分别提升16.6%和29.3%。
2024-10-25 eess.SP
Dual-Satellite Doppler Accuracy Prediction and Geometry Selection for Sparse LEO Signals of Opportunity
研究稀疏低地球轨道机会信号场景下双卫星多普勒精度预测与几何选择，通过验证单次过境模型、开发融合模型等方法，得出交角约20°可实现约50米理论精度且相关卫星对约30分钟内可用的结论，为卫星选择和观测调度提供指导。
2026-07-14 eess.SP
Timing advance and Doppler shift estimation in LEO satellite networks: A recursive Bayesian study
本文提出基于EKF的递归贝叶斯框架，联合建模LEO卫星与移动UE动态，以估计时间提前量和多普勒频移，并验证其在高速、有限可见性和时钟失步下的鲁棒性。
2025-06-10 eess.SP
Ergodic Secrecy Rate Analysis for LEO Satellite Downlink Networks
针对低轨卫星下行网络的安全保密性能分析空白，将卫星、用户、窃听者建模为同心球面齐次泊松点过程，推导遍历保密速率解析表达式，仿真验证其准确性并发现最优卫星高度随窃听者密度增大而升高。
2023-12-12 eess.SP
Decentralized Cooperative Beamforming for Networked LEO Satellites with Statistical CSI
King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）；University of Luxembourg（卢森堡大学）
本文提出了一种分布式协同波束成形框架，用于网络化低轨卫星下行链路，通过局部化基准和全局耦合变量交换，实现高效协同波束成形，降低计算复杂度和信号开销。
2026-05-01 eess.SP
Challenge-Response Authentication for LEO Satellite Channels: Exploiting Orbit-Specific Uniqueness
National Korea Maritime & Ocean University（韩国海洋大学）；University of Padova（帕多瓦大学）；Soongsil University（崇实大学）
本文提出一种主动挑战-响应认证框架，通过随机选择未知时间点验证卫星身份，利用轨道观测的确定性与不可预测性建立物理信任根，将卫星认证转化为受轨道动态约束的时空一致性验证问题。
2026-03-26 eess.SP
Energy-Efficient RIS-Enabled NOMA Communication for 6G LEO Satellite Networks
本文提出了一种能量有效的低轨卫星网络的RIS使能NOMA通信。所提出的框架同时优化发射功率的地面终端在低轨卫星和被动波束形成在RIS，同时确保服务质量。由于所考虑的系统和优化变量的性质，能源效率最大化的问题制定为非凸的。在实践中，这是非常具有挑战性的，以获得此类问题的最优解。因此，我们采用交替优化的方法来处理两个步骤的联合优化。在第一步中，对于任意给定的相移矢量，我们使用拉格朗日对偶方法计算卫星地面终端的有效功率。然后，在第二步中，在给定发射功率的情况下，通过求解半定规划来设计RIS的无源波束形成。为了验证所提出的解决方案，还提供了数值结果，以证明所提出的优化框架的好处。
2023-03-09 eess.SP
OFDM-Based Massive Connectivity for LEO Satellite Internet of Things
低轨卫星（LEO）被认为是地面物联网（IoT）的潜在补充。为了提高低轨卫星-物联网系统的接入容量和降低接入时延，研究了正交频分复用（OFDM）系统中的免授权非正交随机接入（GF-NORA）技术。我们专注于在卫星接入点的联合设备活动检测（DAD）和信道估计（CE）的问题。假设LEO卫星信道的延迟和多普勒效应被部分补偿。我们提出了一种OFDM符号重复技术，以更好地区分残留的多普勒频移，并提出了一个基于网格的参数概率模型来表征信道稀疏的延迟多普勒用户域，以及表征信道状态和设备活动之间的关系。在此基础上，我们提出了一种稳健的贝叶斯消息传递算法，即改进的方差状态传播算法（MVSP）。此外，为了解决真实信道与其网格表示之间的不匹配，提出了期望最大化（EM）框架来学习网格参数。仿真结果表明，我们提出的算法显着优于现有的方法在活动检测概率和信道估计精度。
2022-10-31 eess.SP
An Experimental Study of C-Band Channel Model in Integrated LEO Satellite and Terrestrial Systems
该研究针对C波段低轨卫星地面融合网络，分析了环境特征对卫星到密集城区干扰信道的影响，通过实验拟合得到信道增益损耗函数，为后续ISTNs研究提供基础。
2024-05-21 eess.SP
A Novel Dynamic Ray-Tracing Channel Model for 6G LEO Satellite-to-Ground Communication Systems
Purple Mountain Laboratories（紫金山实验室）；National Mobile Communications Research Laboratory, Southeast University（东南大学移动通信国家重点实验室）；Tsinghua University（清华大学）；University of Tabuk（塔布克大学）
针对6G低轨卫星对地通信，提出基于动态射线追踪的信道模型，通过虚拟传输平面和第一菲涅尔区生成平行射线，利用真实轨道与环境信息计算信道特性，结果与测量匹配。
2026-09-29 eess.SP
Secure Pseudonymetry with DSSS Watermarking for LEO Satellites
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
本文提出一种用于LEO卫星的DSSS水印框架，将可恢复假名与密钥认证字段嵌入下行链路，可在多卫星干扰下实现被动检测验证，且对传统接收器透明。
2026-08-31 eess.SP
Radio Resource Allocation for Beam Hopping Scheduling in LEO Satellite Communications: A Spatio-Temporal Perspective
School of Information and Communication Engineering, Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学信息与通信工程学院）
针对低轨卫星网络动态流量和干扰约束，提出基于禁忌搜索的时空跳波束资源分配策略，显著提升系统吞吐量和用户满意度。
2026-10-27 eess.SP
Geolocation with Large LEO Constellations: Insights from Fisher Information
本文利用费希尔信息矩阵研究大型低地球轨道星座对地面接收机的定位能力，给出多LEO、多时隙、多天线条件下实现9维定位的条件，并与GPS信息结构进行比较。
2025-02-10 eess.SP
Experimental Demonstration of Snapshot Differential Positioning with LEO Satellites
Skylo Technologies；Stanford University（斯坦福大学）
本文提出一种基于快照的差分定位框架，利用低轨卫星信号实现间歇观测下的高精度定位，实验表明在仅三个卫星可见时，定位误差可减少约47%。
2026-03-16 eess.SP
Space-Time Beamforming for LEO Satellite Communications
针对LEO卫星通信的波束间干扰，提出利用AoA与多普勒频移的空时波束成形及ST-ZF、ST-SLNR方法，显著提升SNR与和频谱效率。
2025-05-12 eess.SP
Two-tier User Association and Resource Allocation Design for Integrated Satellite-Terrestrial Networks
本文提出了一种综合的卫星地面网络的研究，其中低地球轨道（LEO）卫星被用来提供基站（BS）和核心网之间的回程链路。LEO卫星的移动性提出了确定LEO卫星、BS和用户（UE）之间的最佳关联的挑战。目标是满足UE需求，同时确保负载平衡并优化BS与LEO卫星之间的服务链路的容量。为了解决这个复杂的优化问题，这涉及到混合整数非凸规划，我们提出了一个迭代算法，利用近似和松弛方法。该方案的目标是在尽可能短的时间内找到最佳的两层卫星-BS-UE关联、子信道分配、功率和带宽分配，以满足星地一体化网络的要求。
2023-03-19 eess.SP
Signal Acquisition of Luojia-1A Low Earth Orbit Navigation Augmentation System with Software Defined Receiver
低地球轨道（LEO）卫星导航信号可以在全球导航卫星系统（GNSS）中断的情况下用作机会信号，或者用作传统GNSS定位算法的增强手段。无论采用哪种服务模式，信号采集都是提供增强型低轨卫星导航服务的前提。与中轨卫星相比，低轨卫星的渡越时间更短。因此，扩大低轨卫星信号的成功捕获时间范围具有重要意义。以往对低轨卫星信号捕获的研究都是基于仿真数据。然而，基于实际数据的信号采集研究是非常重要的。本文分别研究了低轨卫星的信号特性：自由空间的功率空间密度和低轨卫星的多普勒频移。给出了基于并行搜索信号捕获算法的几种积分算法的统一符号定义。为了验证这些算法的LEO信号采集，软件定义的接收机（SDR）的开发。利用实际的珞珈1A卫星数据验证了这些积分算法在扩展捕获时间范围方面的性能。实验结果表明，该集成策略能够扩大成功捕获时间范围，且不会随着集成持续时间的增加而无限扩大。
2021-05-31 eess.SP
An Evaluation of Link Performance Based on Rainfall Attenuation for a LEO Communication Satellite Constellation Over Africa
本文应用ITU-R P.618-8模型结合TRMM和GPM等卫星数据，评估非洲上空Telesat等LEO系统6个候选地面站的降雨衰减与可用链路余量，确定最佳地面站。
2023-03-31 eess.SP
Cooperative LEO-Terrestrial Multistatic ISAC: CRLB Analysis, Scaling Laws, and Satellite Selection
The University of Manchester（曼彻斯特大学）
本文研究LEO卫星辅助地面多基地ISAC网络的三维目标定位，通过PPP和Walker模型推导混合CRLB缩放规律，并提出低复杂度的贪心卫星选择策略，性能接近穷举搜索。
2026-09-10 eess.SP
Distributed Integrated Sensing, Localization, and Communications over LEO Satellite Constellations
本文提出分布式集成感知、定位与通信（DISLAC）方法，通过卫星间协作提升LEO星座在6G中的通信、定位和传感性能。
2026-01-10 eess.SP
Differential LEO Navigation under Asynchronous Satellite Clocks: Architecture and Performance Bounds
Queen’s University（女王大学）；Royal Military College of Canada（加拿大皇家军事学院）；Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学）；Universitat Autonoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）
针对LEO卫星时钟异步导致定位统计不一致的问题，提出基站辅助差分导航架构，通过8状态扩展卡尔曼滤波器消除偏差，并推导递归贝叶斯克拉美罗界作为理论性能极限。
2026-06-23 eess.SP
To Share, or Not to Share: A Study on GEO-LEO Systems for IoT Services with Random Access
针对卫星物联网场景下的无线资源稀缺问题，构建双运营商通信模型分析频谱共享与专属分配的优劣，结合解析近似与蒙特卡洛仿真验证了特定条件下共享的吞吐量增益及参数敏感性，为6G非地面网络设计监管提供参考。
2025-09-01 eess.SP
Toward Agile and Cooperative LEO Satellite Beam-Hopping Networks: Paradigms, Challenges, and Opportunities
College of Information Science and Technology, Eastern Institute of Technology（东方理工学院信息科学与技术学院）；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）
本文综述低轨卫星跳波束技术，涵盖其关键维度、策略与架构，并探讨波束图案设计、按需调度和干扰管理等挑战，通过系统级分析和案例研究展示协作传输的性能优势，最后指出未来研究方向。
2026-05-30 eess.SP
Integrated Communication and Navigation for Ultra-Dense LEO Satellite Networks: Vision, Challenges and Solutions
预计下一代5G网络将以高效、无缝和具有成本效益的方式提供每秒太比特数据速率通信服务和厘米级精度定位服务。然而，目前大多数通信和定位系统是分开设计的，导致无线电资源的利用率和网络性能下降。在本文中，我们提出了一个综合的通信和导航（ICAN）框架，以充分发挥超密集的LEO卫星网络的潜力，优化提供差异化服务。明确讨论了ICAN使能卫星系统的具体好处、可行性分析和挑战。特别地，设计了一种新颖的基于波束跳变的ICAN卫星系统解决方案，以自适应地调谐网络波束布局，用于双重功能的通信和定位目的。在此基础上，根据第三代合作伙伴计划（3GPP）定义的非地面网络仿真参数，搭建了完整的实验平台，验证了ICAN卫星系统的性能增益
2021-05-19 eess.SP
Robust Design for NOMA-based Multi-Beam LEO Satellite Internet of Things
在本文中，我们研究了超第五代（B5G）多波束低地球轨道（LEO）卫星物联网（IoT）网络中存在信道相位不确定性的大规模接入问题，由于信道状态信息（CSI）通过网关从设备传输到卫星。采用新的非正交多址（NOMA）方案来支持分布在非常宽的范围内的大规模物联网，而不是具有多色图案的时分多址（TDMA）或频分多址（FDMA）。针对低轨卫星能量有限的特点，分别针对非关键物联网应用和关键物联网应用场景，提出了两种抗信道相位不确定性的波束形成算法，以最小化总功耗。理论分析和仿真结果均验证了所提算法在支持卫星物联网海量接入中的有效性和鲁棒性。
2020-08-10 cs.IT eess.SP math.IT
Orbit-Aware Split Learning: Optimizing LEO Satellite Networks for Distributed Online Learning
本文提出一种利用LEO卫星周期性运动的轨道感知拆分学习架构，通过在卫星与地面终端间拆分模型并周期性传递，优化资源分配以最小化能耗，实现了更具扩展性和能效的复杂模型分布式在线训练。
2025-02-26 cs.NI eess.SP
Enhancing Reliability in LEO Satellite Networks via High-Speed Inter-Satellite Links
针对LEO卫星网络缓冲区溢出导致丢包的问题，提出利用高速星间链路（ISL）在卫星间重新分配数据包，以降低溢出概率，增强网络可靠性。
2024-05-26 cs.NI eess.SP
Physical Layer Authentication for LEO Satellite Constellations
物理层认证（PLA）是基于节点的物理层特性（例如信道衰落或硬件缺陷）来声明节点的身份的过程。在这项工作中，我们提出了一种新的PLA方法的低轨卫星的星际通信链路（ISL）。在建议的PLA方法中，多个接收卫星通过比较多普勒频率测量值与合法发射机的参考移动性信息来验证发射机的身份，然后考虑所选择的决策规则来融合它们的决策。给出了融合方法的欺骗检测概率和虚警概率的解析表达式。数值上获得的高认证性能的结果铺平了道路，一种新的，易于集成的认证机制的LEO卫星网络。
2022-02-17 cs.CR eess.SP
CR-Enabled NOMA Integrated Non-Terrestrial IoT Networks with Transmissive RIS
提出一种基于CR使能NTN的T-RIS装备LEO卫星通信方案，通过SCA、KKT条件和半定规划联合优化功率分配与相移设计，在保障主网络服务质量下最大化系统总速率。
2024-08-27 cs.ET eess.SP
The Potential of LEO Satellites in 6G Space-Air-Ground Enabled Access Networks
本文探讨了LEO卫星在6G空天地一体化接入网络中的潜力，分析了其特性与角色，并引入MEC和网络功能虚拟化等技术增强接入服务能力，同时提供了验证用例及未来研究方向。
2023-07-01 cs.NI eess.SP
Stochastic Geometry-based Analysis of LEO Satellite Communication Systems
这封信研究了低地球轨道（LEO）卫星通信系统的性能，其中的LEO卫星的位置被建模为一个二项式点过程（BPP）的球面。特别是，我们研究的情况下，卫星网关（GWs）部署在地面上作为用户和LEO卫星之间的中继的用户覆盖概率。我们使用来自随机几何学的工具来推导所描述的设置的覆盖概率，假设LEO卫星被放置在n个不同的高度，给定每个高度ak处的卫星数量对于所有k都是Nk。为了类似于卫星通信在覆盖增强中发挥重要作用的实际场景，我们将所考虑的设置的性能与用户仅被光纤连接的基站（在本文的其余部分中称为锚定基站或ABS）覆盖的场景进行了比较，该场景距离相对较远，这是农村和偏远地区的常见挑战。使用数值结果，我们显示的性能增益，在覆盖概率方面，在农村和偏远地区时，低轨卫星通信系统采用。最后，我们得出了多个系统级的见解，关于超过ABS所需的GW的密度，以及LEO卫星的数量及其高度。
2020-06-28 cs.IT eess.SP math.IT
Energy Efficient LoRaWAN in LEO Satellites
本文针对低轨卫星使用可充电电池供电的挑战，提出一种最大化网络节点电池寿命的 MAC 协议，以减少电池浪费和地球资源消耗。
2024-12-30 cs.ET eess.SP
LEO Small-Satellite Constellations for 5G and Beyond-5G Communications
真正无处不在的连接的下一个前沿是使用低地球轨道（LEO）小卫星星座来支持5G和超5G（B5G）网络。除了增强型移动宽带（eMBB）和大规模机器类型通信（mMTC）之外，LEO星座还可以支持具有几十毫秒的宽松延迟要求的超可靠通信（URC）。小卫星的损伤和低轨道的使用对这些网络的设计和性能构成了重大挑战，但也带来了新的创新机会。本文全面概述了物理和逻辑链路，以及使LEO星座完全集成到5G和B5G系统中的基本架构和技术组件。此外，我们的特点和比较每个物理链路类别，并探讨新的技术，以最大限度地提高可实现的数据率。
2020-10-07 cs.NI eess.SP
Caching Through the Skies: The Case of LEO Satellites Connected Edges for 6G and Beyond
低地球轨道（LEO）卫星与地面网络的部署可以潜在地提高效率并降低将内容从数据中心中继到由6G及更高功能的宏基站托管的一组边缘缓存的成本。在这项工作中，通信系统的特点和低轨卫星的移动性进行了深入的讨论，以描述低轨卫星的信道特性，在他们的频段，延迟，多普勒频移，衰落效应，和卫星接入。提出了三种不同的场景用于经由LEO卫星将数据从数据中心中继到边缘缓存，它们是“立即转发”、“中继和转发”以及“存储和转发”场景。一个比较的问题制定是利用仿真得到的数值结果，以证明所提出的系统模型的有效性和有效性，以及权衡。仿真结果表明，LEO卫星在6G及更高网络的边缘缓存中的集成降低了将数据从数据中心中继到边缘缓存所需的传输功率。基于该模型的未来研究方向进行了讨论。
2023-03-22 cs.IT eess.SP math.IT
LEO Satellite Constellations for 5G and Beyond: How Will They Reshape Vertical Domains?
在过去的几十年里，通信技术的快速发展为个人和企业提供了巨大的垂直机会。然而，传统的地面蜂窝网络不幸地忽略了巨大的地理数字鸿沟，因为高带宽无线覆盖集中在城市地区。为了实现“连接未连接者”的目标，将低地球轨道（LEO）卫星与地面蜂窝网络相结合被广泛认为是一种有前途的解决方案。在本文中，我们首先介绍了低轨卫星星座（SatCons）的发展路线图，包括在低轨卫星与新兴的低轨星座的早期尝试。此外，我们还讨论了采用LEO SatCons提供集成5G网络的独特机会。具体来说，我们提出了他们的关键性能指标，为相关使能技术的设计提供了重要的指导方针，然后讨论了将LEO SatCons与典型的5G用例集成的潜在影响，我们在其中雕刻了我们对LEO SatCons重塑的各种垂直领域的愿景。最后提出了技术挑战，指明了未来的研究方向。
2021-06-18 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling and Analysis of Downlink Communications in a Heterogeneous LEO Satellite Network
本文用 Cox 点过程建模多运营商共享频谱的异构 LEO 卫星网络，分析封闭与开放接入的下行覆盖概率，证明开放接入可使所有用户获益。
2024-08-09 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Massive MIMO for LEO Satellite Networks
互联卫星的超密集部署将成为未来低地球轨道巨型星座的特征。利用这对一个更有效的卫星网络（SatNet），本文提出了一种新的LEO SatNet架构的基础上分布式大规模多输入多输出（DM-MIMO）技术，允许地面用户终端连接到一个集群的卫星。为此，我们研究了基于DM-MIMO的卫星网络设计的各个方面，使用这种架构的好处，相关的挑战，以及潜在的解决方案。此外，我们提出了一个分布式的联合功率分配和切换管理（D-JPAHM）技术，共同优化的功率分配和切换管理过程中的跨层方式。该框架旨在最大化网络吞吐量和最小化切换速率，同时考虑用户终端的服务质量（QoS）需求和卫星的功率能力。此外，我们设计了一个人工智能（AI）为基础的解决方案，有效地实现建议的D-JPAHM框架的方式适合于实时操作和动态SatNet环境。据我们所知，这是第一个工作，介绍和研究DM-MIMO技术在LEO卫星网。广泛的仿真结果表明，所提出的架构和解决方案相比，传统的方法在文献中的优越性。
2022-11-02 cs.NI eess.SP
Regional Coverage Analysis of LEO Satellites with Kepler Orbits
低地球轨道（LEO）卫星正在被考虑用于扩展传统的地面蜂窝网络。终端用户可能无法优化卫星轨道和星座，但是，他们可以优化地面站的位置，这些地面站聚集地面业务并与经过的卫星互连。这种优化需要一个卫星可见度模型，以确定卫星何时对给定地理位置的地面站可见。我们的模型假设理想的开普勒轨道参数化的六个轨道要素来描述卫星的运动。详细介绍了开普勒轨道建模的步骤，以使其他研究需要在3D空间中的卫星轨迹的几何表示或其在地球表面上的2D足迹。长期平均时间卫星可见度（MTSV）度量被定义为测量给定地面站的卫星可见度。数值结果表明，优化地面站位置的效率取决于卫星轨道和其他卫星可见性约束。当采用多颗卫星在同一轨道或不同轨道上正交分时的方法来提高MTSV时，地面站的位置优化就显得尤为重要。假设地面站和卫星之间的链路容量等其他性能指标，也可以得出类似的结论。
2019-10-22 eess.SP physics.space-ph
A Novel Analytical Model for LEO and MEO Satellite Networks based on Cox Point Processes
本文提出基于Cox点过程的解析模型，准确刻画LEO/MEO卫星沿轨道分布特性，并推导无卫星概率、干扰拉普拉斯变换及覆盖概率，为卫星网络系统级设计优化提供工具。
2024-06-13 cs.IT eess.SP math.IT
A Fine Grained Stochastic Geometry Based Analysis on LEO Satellite Communication Systems
本文基于齐次泊松点过程对LEO卫星网络进行细粒度随机几何分析，推导条件覆盖概率的分布与矩，揭示用户公平性和传输可靠性，并表明密集网络中低空部署卫星更优。
2023-07-04 cs.IT eess.SP math.IT
