HAPS in the Non-Terrestrial Network Nexus: Prospective Architectures and Performance Insights
本文探讨HAPS在非地面网络中的关键作用，提出自组网、无蜂窝及集成接入与回传等前景架构，并通过路由延迟、能效、覆盖概率和信道容量等指标验证其互联与性能增益。
2023-10-14 cs.NI eess.SP
On the Secrecy Enhancement of an Integrated Ground-Aerial Network with a Hybrid FSO/THz Feeder Link
本文提出一种利用HAP分集和混合FSO/THz传输的保密增强方案，以应对空地通信中的窃听威胁，显著降低了保密中断概率并提升了安全性。
2024-03-24 cs.IT eess.SP math.IT
Urban RIS-Assisted HAP Networks: Performance Analysis Using Stochastic Geometry
本文利用随机几何建模城市RIS辅助HAP网络，提出广义Beta prime分布刻画信道，推导覆盖概率与遍历容量，验证阻塞效应可减轻干扰，提升城市连接与数据卸载性能。
2025-06-18 eess.SP
Point-to-Point Communication in Integrated Satellite-Aerial Networks: State-of-the-art and Future Challenges
本文概述了用于综合卫星-空中网络的点对点（P2P）链路，这些链路被设想为第六代（6 G）无线网络愿景的关键推动者之一。本文首先概述了这种集成的大规模复杂网络的独特性，通常表示为空间网络，并侧重于两个特殊的空间-空中基础设施，即卫星网络和高空平台（HAP）。然后将连接的P2P通信链路分为同层卫星到卫星链路（SSLL）、异层卫星到卫星链路（SSLD）和HAP到HAP链路（HHL）。本文分别概述了这种空间网络的每一层，并强调了连接链接的可能性质（即，射频或自由空间光学），并具有对现有链路预算结果的专用概述。之后，本文提出了实现这样一个综合的卫星HAP网络提供宽带服务的服务不足和偏远地区的前景的优点。最后，本文揭示了未来的几个研究方向，即大规模网络优化，智能卸载，智能平台，能源效率，多址接入计划，和分布式空间网络的背景下，空间网络。
2020-12-11 cs.NI cs.SY eess.SP
Power Allocation for a HAPS-Enabled MIMO-NOMA System with Spatially Correlated Channels
高空平台站（HAPS）系统被认为在第六代（6G）及以后无线网络的多层架构中具有很大的前景。HAPS系统可以用作超级宏基站（SMBS）以直接与用户通信，因为在HAPS与地面用户之间存在显著的视距（LoS）链路。然而，HAPS SMBS系统面临的问题之一是相邻用户的信道增益之间的高空间相关性，这是由于HAPS和地面用户之间的LoS链路。在本文中，除了利用多个用户之间的信道增益的空间相关性，以改善用户服务，我们考虑相关的信道增益为每个用户。在所提出的方法中，地面用户与他们的LoS信道增益之间的高空间相关性被分组到NOMA集群。接下来，提出了一种算法来分配地面用户之间的功率，以最大限度地提高总速率，同时满足服务质量（QoS）和连续干扰消除（SIC）条件。仿真结果表明，与地面基站相比，HAPS SMBS具有优越的数据率和能量效率。
2022-09-27 cs.IT eess.SP math.IT
Outage Analysis of RSMA-Enabled Terrestrial Users Under Co-Channel Interference from HAPS
Department of Electronics and Communication Engineering, MNNIT, Allahabad, Prayagraj 211004, India（印度普拉亚格拉杰阿拉哈巴德MNNIT电子与通信工程系）；Centre for Wireless Communications, University of Oulu, Finland（芬兰奥卢大学无线通信中心）
本文研究RSMA地面网络在HAPS干扰下的中断性能，推导闭式表达式，发现干扰缩放是关键，RSMA优于NOMA。
2026-09-16 eess.SP
LLM-guided DRL for Multi-tier LEO Satellite Networks with Hybrid FSO/RF Links
针对多层LEO卫星网络高动态下的连接稳定与切换优化难题，提出LLM引导的带动态动作掩码的截断分位评论家算法，通过混合FSO/RF链路架构与自适应超参调优，在传输速率、切换频率和收敛性上优于基线方法。
2025-05-17 cs.NI eess.SP
Optical RISs Improve the Secret Key Rate of Free-Space QKD in HAP-to-UAV Scenarios
本文提出在屋顶部署ORISs以实现HAP到LAP的自由空间QKD，基于扩展惠更斯-菲涅尔原理建立信道模型，并利用自适应相位偏移控制光束宽度以缓解湍流与指向误差，从而提升密钥率与协议安全性。
2024-12-20 eess.SP physics.optics
Computer Vision Aided Blockage Prediction in Real-World Millimeter Wave Deployments
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
本文首次对使用视觉（RGB摄像头）数据和机器学习在毫米波（mmWave）动态链路阻塞发生前进行主动预测进行了真实评估。主动预测视距（LOS）链路阻塞使毫米波/亚太赫兹网络能够在链路故障发生之前做出主动网络管理决策，例如主动波束切换和切换。这可以在有效利用无线资源的同时显著提高网络可靠性和延迟。为了在现实中评估这一收益，本文（i）开发了一种基于计算机视觉的解决方案，该解决方案处理安装在基础设施节点处的摄像头捕获的视觉数据，（ii）研究了基于大规模现实世界数据集DeepSense 6 G的拟议解决方案的可行性，该数据集包括多模态传感和通信数据。基于所采用的真实世界数据集，所开发的解决方案在预测未来$0.1$ s内发生的阻塞时实现了$\approx 90\%$准确性，并且在预测$1$ s内发生的阻塞时实现了$\approx 80\%$准确性，这突出了毫米波/亚太赫兹通信网络的有前途的解决方案。
2022-03-03 cs.CV eess.SP
On Performance of Integrated Satellite HAPS Ground Communication: Aerial IRS Node vs Terrestrial IRS Node
本文分析了集成高空平台的星地网络中空中与地面IRS节点的性能，通过中断概率、遍历速率及多种QAM的误符号率评估，揭示了不同衰落和路径损耗条件下的系统优势。
2023-12-30 eess.SP
Compact Analytical Model for Real-Time Evaluation of OAM-Based Inter-Satellite Links
提出一种高效的OAM星间链路解析框架，通过推导模间串扰与误码率表达式实现实时准确评估，并设计非对称OAM模式集以显著提升指向误差下的系统性能。
2025-06-25 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
Analytical Channel Models for Millimeter Wave UAV Networks under Hovering Fluctuations
最近已经提出了无人机（UAV）和毫米波（mmWave）无线系统的集成，以为下一代无线网络提供高数据速率空中链路。然而，建立基于无人机的毫米波链路是相当具有挑战性的，由于悬停无人机的随机波动，这可能会导致发射机和接收机之间的天线增益失配。为了评估基于无人机的毫米波链路的益处，本文针对以下三种无人机通信场景导出了易于处理的闭式统计信道模型：（i）直接的无人机到无人机链路，（ii）源、中继和目的地为悬停无人机的空中中继链路，以及（iii）悬停无人机将地面源连接到地面目的地的中继链路。通过Monte-Carlo模拟证实了推导出的解析表达式的准确性。数值结果，然后使用不同的信道条件下建立可靠的无人机为基础的毫米波链路，实现最小的中断概率的天线方向性增益的影响进行研究。结果表明，这种链路的性能在很大程度上取决于悬停无人机的随机波动。此外，较高的天线方向性增益在低SNR状况下实现较好的性能。然而，在高SNR状态下，较低的天线方向性增益导致更可靠的通信链路。因此，开发的结果可以作为一个基准，找到最佳的天线方向性增益的无人机下的不同水平的不稳定性，而不诉诸耗时的模拟。
2019-05-04 eess.SP
Dark Side of HAPS Systems: Jamming Threats towards Satellites
本文针对6G时代卫星通信的干扰威胁，构建两种含HAPS干扰器的LEO卫星通信场景，通过数学框架分析中断效应，发现卫星协作可提升系统抗干扰安全性。
2023-10-04 eess.SP
HAPS for 6G Networks: Potential Use Cases, Open Challenges, and Possible Solutions
本文研究将高空平台站（HAPS）集成到6G及未来网络中的潜在用例与开放挑战，通过仿真证明集成网络可提升小区边缘用户容量增益，并展示HAPS为空中基站提供回程的优势。
2023-04-11 cs.NI eess.SP
GNN-based Online Beamforming Design for HAPS-Assisted NTN
Ohio University（俄亥俄大学）；Carleton University（卡尔顿大学）
针对地面网络边缘用户容量受限问题，提出集成高空平台站（HAPS）的架构，并利用图神经网络（GNN）在线优化基站和HAPS的波束赋形向量以最大化能量效率（EE），数值结果表明该方案能提升第5百分位EE，改善边缘用户服务。
2026-07-16 cs.NI eess.SP
Optimizing Network Performance and Resource Allocation in HAPS-UAV Integrated Sensing and Communication Systems for 6G
本文提出在6G ISAC系统中以HAPS为中央处理单元、UAV为双重用途接入点，通过两时隙传输与波束成形及多目标功率分配优化，最大化通信用户最小SINR和回波信号功率，仿真验证了其在网络性能、资源分配与公平性方面的有效性。
2025-07-18 eess.SP
Theory and Design of Super-resolution Haptic Skins
Max Planck Institute for Intelligent Systems（马克斯·普朗克智能系统研究所）
触觉反馈对于使机器人在非结构化环境中更加灵巧和有效是非常重要的。高分辨率触觉传感器仍然没有广泛使用，其应用往往受到分辨率鲁棒性困境的限制。通往高分辨率和鲁棒皮肤的路线将一些传感器单元（taxel）嵌入到柔性表面材料中，并使用信号处理来实现具有超分辨率精度的感测。我们提出了一个几何超分辨率的理论来指导这种触觉传感器的发展，并将其与信号处理的机器学习技术联系起来。该理论是基于传感器等值线，并允许我们预测力的灵敏度和准确性的接触位置和力的大小作为一个空间量。我们评估不同因素的影响，如材料的弹性特性，结构设计和换能方法，使用有限元模拟和实现真正的传感器。我们凭经验确定传感器等值线和验证的理论，在两个定制的传感器与气压单位为1D和2D测量表面。使用机器学习方法推断接触信息，我们的传感器分别获得了超过100和1200的无与伦比的平均超分辨率因子。我们的理论可以指导未来的触觉传感器设计，并告知各种设计选择。
2021-08-24 cs.RO eess.SP
Beyond 200 Gb/s/lane: An Analytical Approach to Optimal Detection in Shaped IM-DD Optical Links with Relative Intensity Noise
本文针对数据中心下一代 IM-DD 光链路，提出一种考虑相对强度噪声的解析符号错误率表达式，适用于任意概率或几何整形系统，且与数值模拟完美匹配。
2025-06-24 eess.SP
Air-Sea Surface Modeling and Operating Link Range Evaluation for AUV-to-UAV Optical Wireless Communication Links
Alex Ekwueme Federal University, Ndufu-Alike（艾肯韦梅联邦大学）；Aix Marseille University, CNRS Centrale Méditerranée, Institut Fresnel（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心地中海中央学院，费斯尼尔研究所）
本文研究了空气-海面粗糙度对水下到无人机光学无线通信系统的影响，通过实验验证的Cox-Munk和ECKV模型分析，评估了链路 ergodic 容量，重点探讨了操作范围、指向误差、接收器视野和太阳噪声水平。
2026-05-13 eess.SP
Analytical characterization of RIS-aided terahertz links in the presence of beam misalignment
太赫兹（THz）频段最近在无线通信中作为为要求苛刻的应用提供必要的高带宽的潜在候选者而引起相当大的关注。然而，随着频率的增加，通信链路变得更容易受到阻塞并且路径损耗增加。虽然这两种效应可以通过明智地利用定向波束和可重构智能表面（RIS）来减轻，但是高方向性可能潜在地增加由RIS操纵的波束与用户之间的不期望的未对准的概率。因此，它是至关重要的，以表征和理解的随机行为，在RIS辅助太赫兹链路的错位。本文从理论上研究了RIS-Aided连杆的光束失调问题，建立了解析模型，并通过数值计算验证了解析模型的正确性。研究表明，发生在转向平面上或垂直于转向平面的指向误差之间的失准随机行为存在差异，对失准时的链路鲁棒性产生直接影响。分析模型捕捉这些定性不同的条件下的不对准的影响，并提供必要的工具，用于评估随机RIS性能相对于关键的链路参数，如发射机的波束宽度，发射机RIS的距离，RIS接收机的距离，和RIS的转向角。
2022-12-12 eess.SP physics.app-ph
Statistical Channel Modeling for Long-Range Ground-to-Air FSO Links
为了为5G及更高级别的无线网络提供高数据速率的空中链路，最近有人提出将自由空间光通信（FSO）和空中平台集成为一种实用的解决方案。为了充分利用空基自由空间光通信系统的优势，在接收端为平面波光束分布的假设下，推导了远程地空自由空间光通信链路的信道解析模型。特别地，该模型包括发射器发散角、接收器的随机摆动、由于光束漂移而引起的抖动、衰减损耗和大气湍流的组合效应。此外，所考虑的链路的中断概率的封闭形式的表达式推导出这使得它可以评估这样的系统的性能。数值结果证实了所提出的解析表达式的准确性，并证明了所提出的信道模型在远程空中FSO链路中的优越性。
2021-01-02 eess.SP
Throughput Maximisation in Ultra-wideband Hybrid-amplified Links
针对超宽带混合放大链路，提出含ASE噪声的半解析非线性干扰模型，结合粒子群优化，使吞吐量较纯EDFA配置提升12%。
2023-11-15 eess.SP
LiDAR-Aided Mobile Blockage Prediction in Real-World Millimeter Wave Systems
视线链路阻塞是毫米波（mmWave）和太赫兹（THz）通信网络的可靠性和延迟的关键挑战。本文提出利用LiDAR传感数据来提供对通信环境的感知，并在动态链路阻塞发生之前主动预测它们。这允许网络对切换/波束切换做出主动决策，这增强了其可靠性和延迟。我们制定了激光雷达辅助阻塞预测问题，并提出了第一个现实世界的演示激光雷达辅助阻塞预测毫米波系统。特别是，我们基于DeepSense 6 G结构构建了一个大规模的真实世界数据集，其中包括户外车辆场景中共存的LiDAR和mmWave通信测量。然后，我们开发了一种有效的LiDAR数据去噪（静态聚类去除）算法和一种机器学习模型，可以主动预测动态链路阻塞。基于真实世界的数据集，我们的激光雷达辅助方法被证明在100 ms内预测堵塞发生的准确率达到95%，在1秒内预测堵塞发生的准确率超过80%。如果用于主动切换，所提出的解决方案可以潜在地提供网络延迟的数量级节省，这突出了解决毫米波/亚太赫兹网络中的阻塞挑战的有希望的方向。
2021-11-18 cs.IT eess.SP math.IT
Channel Modeling of Satellite-to-Underwater Laser Communication Links: An Analytical-Monte Carlo Hybrid Approach
针对星对水下激光通信跨大气、界面和水下的复合信道建模难题，本文提出解析–蒙特卡洛混合模型，联合考虑粒子与湍流，并评估误码率、中断概率及环境因素影响。
2025-09-24 eess.SP physics.ao-ph
Analyzing the Trade-offs in Using Millimeter Wave Directional Links for High Data Rate Tactile Internet Applications
超低延迟和高可靠性通信是触觉互联网（TI）的两个定义性特征。然而，一些TI应用还需要视听信息的高数据速率传输以补充触觉数据。使用毫米波（mmWave）通信是高数据速率TI应用的一个有吸引力的选择，这是由于在mmWave频带中的大带宽的可用性。此外，毫米波无线电接入对于获得TI系统中的高可靠性所需的空中接口分集也是有利的，因为毫米波信号传播与亚6GHz传播显著不同。然而，在毫米波系统中使用窄波束宽度使得它们容易受到链路误操作引起的不可靠性和高访问延迟的影响。在本文中，我们分析了窄波束宽度天线的高增益和相应的敏感性之间的权衡毫米波链路中的未对准。为了减轻随机天线错位的影响，我们提出了一个波束宽度自适应方案，显着稳定的链路吞吐量性能。
2019-09-09 cs.NI eess.SP
Link Budget Analysis for Reconfigurable Smart Surfaces in Aerial Platforms
包括无人机（UAV）、高空平台站（HAPS）和低地球轨道（LEO）卫星在内的非地面网络预计将在第六代无线网络中发挥关键作用。凭借其固有的特点，如灵活的布局，宽的足迹，和首选的信道条件，他们可以解决目前的地面网络的几个挑战，但是，他们的成功和广泛采用依赖于节能的板载通信系统。在这种情况下，将可重构智能表面（RSS）集成到空中平台中被认为是实现空中平台节能和成本效益部署的关键因素。事实上，RSS由低成本的反射器组成，能够以近乎被动的方式巧妙地引导信号。我们在本文中的RSS辅助通信的链接预算下讨论的RSS反射范式在文献中，即镜面反射和散射反射范式类型。具体来说，我们分析了RSS装备的空中平台的特点，并比较其通信性能与RSS辅助地面网络，使用标准化的信道模型。此外，我们推导出最佳的空中平台放置在这两个反射范例。所获得的结果提供了重要的见解RSS辅助通信的设计。例如，给定HAPS具有大的RSS表面，它在大多数研究的场景中提供优越的链路预算性能。相比之下，UAV上有限的RSS区域和LEO卫星通信中的大传播损耗使它们不适合支持地面用户。最后，配备RSS的平台的最佳位置可以取决于平台的高度、覆盖范围和环境类型。
2021-08-16 cs.SY eess.SP eess.SY
IRS-Aided Multi-Antenna Wireless Powered Communications in Interference Channels
本文研究了干扰信道中IRS辅助的多天线无线供电通信，提出三种传输方案及通用算法框架以最大化系统总吞吐量，数值结果表明IRS辅助方案在吞吐量和能耗上均优于无IRS方案。
2024-07-30 cs.IT eess.SP math.IT
Deep Reinforcement Learning for Interference Suppression in RIS-Aided Space-Air-Ground Integrated Networks
Department of Artificial Intelligence, Indian Institute of Technology Hyderabad, Telangana, India（印度海得拉巴印度理工学院人工智能系）；School of Informatics, Kami, Kochi University of Technology, Kochi, Japan（日本科技大学信息学院）；Graduate School of Information Sciences, Tohoku University, Sendai, Miyagi, Japan（东北大学信息科学研究生院）
本文提出基于RIS的深度强化学习方法，用于优化HAPS波束成形以抑制干扰，提升空间-空-地一体化网络的频谱效率。
2026-01-27 cs.AI cs.IT cs.LG
Exact Performance Analysis of THz Link Under Transceiver Hardware Impairments
收发器硬件损伤（THI）是高速率太赫兹（THz）通信不可避免的。现有的统计分析要么忽略THI的影响，或提供近似的结果时，分析太赫兹系统的性能结合信道衰落和天线失调。在本文中，我们开发了精确的解析表达式的平均信噪比（SNR），遍历容量，和平均比特错误率（BER）性能的太赫兹无线链路下的联合作用下的$α$ - $μ$衰落信道，零波束指向错误，高斯分布THI。我们还推导出了中断概率和平均误码率的渐近表达式，这表明太赫兹链路的分集阶数与THI的参数无关。仿真验证了推导的分析结果，并证明了THI参数对太赫兹性能的影响。
2023-02-21 cs.IT eess.SP math.IT
Probabilistic model for spatially acquiring optical links in space under influence of band-limited beam jitter
一个分析模型推导出的故障概率（P-失败），以空间获取一个光链路与抖动的搜索光束。该分析模型考虑了任意抖动频谱，并考虑了搜索螺旋相邻轨道上抖动偏移之间的相关性。通过将精确的分析模型与相关强度线性化，得到了P-fail的基本超越函数表达式。从模型的预测表明一个强大的减少P-失败的增加相关强度，这被发现是在非常好的协议从Monte Carlo模拟的结果。的依赖性的P-失败的磁道宽度和扫描速度进行了调查，确认以前的假设的相关性的影响。表达式和适用的约束条件推导出的限制，充分和没有相关性，最佳的磁道宽度，以尽量减少采集时间的计算范围内的扫描速度。该模型适用于光学终端配备了一个快速光束转向镜，经常发现在太空中的光通信任务。
2023-02-18 eess.SP physics.ins-det physics.optics
