A Multi-layer Non-Terrestrial Networks Architecture for 6G and Beyond under Realistic Conditions and with Practical Limitations
本文提出一种考虑硬件损伤限制的多层非地面网络架构，集成HAPS超宏基站、搭载RIS的无人机与NGMA技术，验证了其提升网络性能的潜力并指出未来研究方向。
2025-02-22 eess.SP
Spectrum Sharing in Satellite-Terrestrial Integrated Networks: Frameworks, Approaches, and Opportunities
本文综述卫星-地面一体化网络中频谱共享的四种框架、干扰管理方法及性能指标，并通过初步评估展示其提升频谱效率的潜力。
2025-08-11 cs.IT cs.SY eess.SP
Towards 6G Non-Terrestrial Networks
第六代（6 G）技术将通过地面和非地面传输实现未来服务的交付，从而彻底改变无线生态系统。在此背景下，非地面网络（NTN）由于其能够随时随地提供服务并且还在任何常规地面网络（TN）无法到达的区域中提供覆盖而变得越来越重要。利用相同的无线电技术可以极大地促进NTN和TN集成到统一的无线系统中。由于新无线电（NR）是在地面无线系统中提供多种异构服务的事实标准，因此3GPP正在研究将NR扩展到NTN的新解决方案。本文通过深入研究3GPP规范，研究了NTN功能对NR过程的约束;确定了NR技术在NR使能NTN上实现典型6 G服务的优势和劣势;最后，提供了开放的问题和见解，作为指导未来研究6 G NTN的指南。
2021-09-29 cs.NI eess.SP
Federated Cell-Free MIMO in Non-Terrestrial Networks: Architectures and Performance
在5G网络推出的同时，科学和学术界正在解决潜在的5G高级功能的定义和6 G系统的颠覆性技术的识别，以应对2030年通信系统将面临的挑战，例如太比特容量和永远在线网络。在这一框架下，全球公认的非地面网络（NTN）将在支持一个完全连接的世界中发挥重要作用，在这个世界中，物理，人类和数字领域将融合。在此框架中，NTN必须解决的主要挑战之一是提供新生态系统所需的高吞吐量。在本文中，我们专注于NTN的无小区多输入多输出（CF-MIMO）算法。特别是：i）讨论了NTN中支持集中式CF-MIMO和联邦式CF-MIMO的体系结构设计，后者实现了来自同一编队（swarm）中多颗卫星的分布式MIMO算法; ii）提出了一种新的基于位置的CF-MIMO算法，该算法不需要发送端的信道状态信息（CSI）;以及iii）为NTN中的联合CF-MIMO设计新颖的归一化方法，以应对对非共位辐射元件的约束。数值结果证实了所提出的算法的良好性能，也在非理想信息的存在。
2023-01-31 cs.IT eess.SP math.IT
Emerging Advancements in 6G NTN Radio Access Technologies: An Overview
本文全面探讨了6G NTN在无线接入技术（RATs）层面面临的挑战，并提出在无线电资源管理、频谱共存及灵活波形设计方面的潜在进展，为下一代网络塑造及未来标准化提供贡献。
2024-04-22 eess.SP
Centralized and Decentralized ML-Enabled Integrated Terrestrial and Non-Terrestrial Networks
非地面网络（NTN）是实现第六代网络持久连接愿景的关键推动因素，因为它们可以为地面基础设施不足的服务区提供服务。然而，这些网络与地面网络的整合充满了障碍。NTN通信场景的动态性质和众多变量使得传统的基于模型的解决方案对于资源分配、参数优化和其他问题而言在计算上是昂贵的并且是不切实际的。因此，基于机器学习（ML）的解决方案可以发挥关键作用，因为它们具有内在的能力，可以以卓越的性能和较低的复杂性揭示时变多维数据中隐藏的模式。集中式ML（CML）和分散式ML（DML），基于数据和计算负载的分布而命名，是两类ML，正在研究作为陆地和非陆地网络（TNTN）集成的各种复杂性的解决方案。在不同的情况下，两者都有各自的优点和缺点，为每个TNTN集成问题选择适当的ML方法是不可或缺的。为此，本文回顾了第三代合作伙伴项目标准版本中给出的TNTN集成架构，并提出了可能的方案。然后，CML和DML的能力和挑战，从这些场景的有利位置进行了探讨。
2022-07-22 eess.SP
A Tutorial on Non-Terrestrial Networks: Towards Global and Ubiquitous 6G Connectivity
本教程全面探讨了非地面网络（NTN）在6G中的愿景、关键使能技术（如AI、DRL、RIS、MIMO波束成形及NGMA）及现实应用，突显其在实现全球无缝连接中的关键作用。
2024-12-21 cs.IT eess.SP math.IT
Exploiting Hybrid Terrestrial/LEO Satellite Systems for Rural Connectivity
该研究针对B5G/6G下乡村连接需求，构建地面/低轨卫星混合网络分析框架，结合随机几何推导覆盖与速率表达式，经仿真验证可量化星座规模、基站密度、MIMO参数对网络性能的影响。
2023-11-05 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
Establishing Cyber Resilience in Embedded Systems for Securing Next-Generation Critical Infrastructure
智能技术在关键商业、工业和公共环境中的大规模集成和部署对商业运营和整个社会产生了重大影响。尽管这些关键智能技术的集成对技术制造商提出了严重的嵌入式安全挑战，但这些技术制造商需要根据国际安全法规进行系统性的处理。本文通过推导嵌入式安全要求来实现国际安全机构制定的核心安全功能，并提出微架构特征来建立嵌入式系统的网络弹性，从而为此类智能技术建立安全基础。为了弥补嵌入式和操作安全领域之间的研究差距，对现有的嵌入式安全方法、微体系结构和设计流程进行了详细的回顾。现有的嵌入式安全方法被发现是临时的，被动的，强烈依赖于建立和维护信任。据我们所知，到目前为止，没有现有的嵌入式安全微架构或防御机制提供数据流的连续性或一旦信任被打破的安全性。此功能对于部署在关键基础设施中的嵌入式技术至关重要，可以增强和维护安全性，并获得安全漏洞的证据，以有效评估，改进和部署主动响应和缓解策略。为此，本文提出了三个微架构特征，应设计并集成到嵌入式架构中，以建立，维护和提高下一代关键基础设施的嵌入式系统的网络弹性。
2020-04-06 cs.CR cs.LO eess.SP
Hierarchical Deep Reinforcement Learning for Adaptive Resource Management in Integrated Terrestrial and Non-Terrestrial Networks
针对地面与非地面融合网络的频谱分配需求，提出分层深度强化学习方法，在各层级部署智能体动态分配频谱，相比现有算法在速度和吞吐量上均有显著提升。
2025-01-16 eess.SP
Non-Terrestrial Networks in the 6G Era: Challenges and Opportunities
许多组织将非地面网络（NTN）视为在未来第六代（6 G）无线网络中提供经济高效和高容量连接的关键组件。尽管有这个前提，但正确的网络设计仍然有许多问题需要回答，包括与延迟和覆盖范围限制相关的问题。在本文中，在回顾了NTN的研究活动后，我们介绍了NTN在6 G环境中的特点和使能技术，并阐明了该领域仍有待于未来研究的挑战。作为一个案例研究，我们评估的NTN方案中，航空/航天器使用毫米波（mmWave）频率提供接入连接到地面移动终端作为不同的网络配置的功能的性能。
2021-04-26 cs.NI eess.SP
Cellular, Wide-Area, and Non-Terrestrial IoT: A Survey on 5G Advances and the Road Towards 6G
无线技术的下一波浪潮正在扩散，将事物相互连接以及与人类连接。在物联网（IoT）时代，数十亿个传感器、机器、车辆、无人机和机器人将被连接起来，使我们周围的世界变得更加智能。物联网将包括必须无线传输从环境中收集的各种数据集以用于无数新应用的设备。最终目标是从这些数据中提取见解，并开发解决方案，提高生活质量并创造新的收入。提供大规模、持久、可靠和近实时的连接是实现智能互联世界的主要挑战。本文对现有和新兴的通信解决方案进行了全面的调查，这些解决方案用于在蜂窝、广域以及非地面网络的背景下为物联网应用提供服务。具体地，提出了用于在第五代（5G）和超越蜂窝网络以及非授权频谱上的通信网络中提供IoT接入的无线技术增强。根据5G及5G以后网络的主要关键性能指标，我们研究了能够实现当前和未来物联网网络的能效、可靠性、低延迟和可扩展性（连接密度）的解决方案和标准。这些解决方案包括用于短分组通信的免授权接入和信道编码、非正交多址接入和设备上智能。此外，提供了21世纪30年代通信网络新范式转变的愿景，并阐述了相关新技术（如人工智能、非地面网络和新频谱）的集成。最后，指出了未来5G物联网网络的研究方向。
2021-07-07 cs.NI eess.SP
Backhaul-Aware Intelligent Positioning of UAVs and Association of Terrestrial Base Stations for Fronthaul Connectivity
蜂窝用户的迅速增长需要现有蜂窝基础设施的新进展。处理这种巨大增长的单向式方法是密集地部署地面小型小区基站（TSB），并仔细管理智能回程/前传网络。然而，地面回程集线器显著地遭受密集衰落环境，并且难以安装在典型的城市环境中。因此，本文考虑用由无人机（UAV）组成的空中网络来代替地面回程网络，以提供TSB与地面核心网络（GCN）之间的前传连接。为此，我们专注于联合定位的无人机和TSBS的关联，使整个系统的总速率最大化。特别地，TSBS与UAV的关联问题在通信相关的约束下被公式化，即，带宽、到UAV的连接数量、功率限制、干扰阈值、UAV高度和回程数据速率。为了满足这一联合目标，我们利用遗传算法（GA），由于我们的优化问题的离线性质。该方法的性能进行评估，使用无监督学习的k-means聚类算法。我们观察到，所提出的方法是非常有效的，以满足智能前传网络的要求。
2021-05-01 eess.SP
Modeling and Coverage Analysis of K-Tier Integrated Satellite-Terrestrial Downlink Networks
本文提出一种基于同心球面泊松点过程和位移原理的建模方法，分析多层集成星地网络下行覆盖性能，推导解析表达式并验证，发现最优用户密度比可使性能最大化。
2024-03-17 eess.SP
Latency-Aware Offloading in Integrated Satellite Terrestrial Networks
下一代通信网络有望以智能方式集成新使用的技术，以确保农村地区的连续连接，并减轻密集地区的流量负载。未来的6G接入网络应该依赖于卫星系统，以利用其广泛的覆盖范围和高容量。然而，在6G中采用卫星可能会受到阻碍，因为引入了额外的延迟，这是所有流量类型都无法容忍的。因此，我们提出了一个流量分流方案，集成了卫星和地面网络之间的智能分配流量，同时满足不同的流量需求。具体地，所提出的方案将超可靠低延迟通信（URLLC）业务卸载到地面回程以满足其严格的延迟要求。然而，它将增强型移动宽带（eMBB）业务卸载到卫星，因为eMBB需要高数据速率，但并不总是对延迟敏感。我们的计划，以减少URLLC数据包的传输延迟，减少丢弃的eMBB数据包的数量，从而提高网络的可用性。我们的研究结果强调，卫星和地面网络之间的相互作用是至关重要的，以减轻预期的高负荷有限的地面容量。
2020-04-15 cs.NI cs.SY eess.SP
Non-Terrestrial Networking for 6G: Evolution, Opportunities, and Future Directions
本文综述6G演进中LEO卫星NTN的资源、移动性与切片管理技术，分析波束赋形、切换和星间传输挑战，并指出未来研究方向。
2024-12-01 cs.IT cs.NI cs.SY
Computation Offloading Strategies in Integrated Terrestrial and Non-Terrestrial Networks
针对传统地面网络在偏远地区覆盖、容量、延迟方面的不足，研究地面与非地面融合网络（IT-NTNs）的计算卸载策略，分析其架构、多种卸载方式及关键使能技术，总结应用价值与未来方向。
2025-02-21 cs.DC eess.SP
Spectrum Sharing for 6G Integrated Satellite-Terrestrial Communication Networks Based on NOMA and Cognitive Radio
带宽需求旺盛的互联网应用的爆炸式增长导致了新一代移动网络技术的快速发展，这些技术有望以普遍的方式提供互联网宽带接入。例如，6G网络能够利用更高的频谱提供高速网络接入;还采用高吞吐量的卫星通信服务，实现对偏远和孤立地区的无处不在的覆盖。为了实现无缝接入，综合卫星地面通信网络（ISTCN）已成为一个重要的研究领域。ISTCN旨在通过将宽带地面移动网络与卫星通信网络相结合，提供高速和普及的网络服务。随着地面移动网络开始使用更高的频谱（3GHz至40GHz），这与卫星通信的频谱（C波段4GHz至8GHz，Ka波段26GHz至40GHz）重叠，存在机遇和挑战。一方面，卫星终端可以潜在地以综合方式接入地面网络;另一方面，在该频谱中将存在更多的拥塞和干扰，因此需要更有效的频谱管理技术。本文提出了一种新的频谱共享技术，通过引入非正交频分复用（NOMA）和认知无线电（CR）技术来提高ISTCN的频谱共享性能。本质上，NOMA技术通过允许不同用户在同一载波上传输并通过用户功率电平区分用户来提高频谱效率，而CR技术通过动态频谱共享来提高频谱效率。此外，一些开放的研究和挑战，在ISTCN将进行讨论。
2021-01-27 eess.SP
Considerations on the EMF Exposure Relating to the Next Generation Non-Terrestrial Networks
本文概述了5G/6G非地面网络（NTNs）的发展及低轨卫星增加带来的电磁场（EMF）暴露问题，评估了消费级卫星网络现状、监管状态及EMF暴露评估的相关方面。
2023-08-01 cs.NI eess.SP
Hierarchical RIS Association for FR3 Space-Air-Ground Integrated Networks
Polytechnique Montreal（蒙特利尔高等理工学院）
针对6G FR3频段空天地一体化网络，提出分层RIS关联框架，通过多对一匹配先关联地面RIS再关联空中RIS，最大化网络总和速率，显著优于贪婪和随机方案。
2026-10-08 eess.SP
Radio technologies for environment-aware wireless communications
在本文中，我们批判性地回顾了包括无线蜂窝技术在内的当今地面无线通信系统的潜力（GSM、UMTS、LTE、NR）、无线局域网（WLAN）和无线传感器网络（WSN），用于估计信道状态信息（CSI）、训练符号和信息符号之间的比率以及信道变化率，以及CSI在环境感知无线通信中的潜在使用。研究表明，早期的通信系统提供用于窄带信道估计的手段，并且CSI仅可用作基于信号电平测量的信道衰减。通过增加通信的频谱带宽，在几乎所有当前使用的无线电技术中以某种形式的信道脉冲响应（CIR）来估计CSI，但是该信息通常在通信系统之外不可用。此外，仅针对具有活动通信的信道来估计CSI。新的无线电技术（NR）也提供估计非活动信道的CIR的可能性，并且因此提供发起环境感知无线通信的可能性。
2022-11-30 eess.SP
Survey on Aerial Radio Access Networks: Toward a Comprehensive 6G Access Infrastructure
当前的网络接入基础设施具有异构性、低延迟、高吞吐量和高计算能力的特点，能够实现大规模并发连接和各种服务。不幸的是，这种设计并没有对服务不足地区的移动服务给予足够的关注。在这种情况下，使用空中无线电接入网络（ARAN）是补充现有地面通信系统的有前途的策略。ARAN涉及无人机、无人机和卫星等机载组件，可以按需快速建立灵活的接入基础设施。ARAN有望支持无缝移动通信系统向全面的第六代（6G）全球接入基础设施的发展。本文提供了一个概述，最近的研究有关ARAN的文献。首先，我们调查相关的工作，以确定在最近的知识进步和分析方面进一步探索的领域。第二，界定本研究的范围和方法。然后，我们描述了ARAN体系结构及其基本特征，用于6G网络的发展。特别是，我们分析了系统模型从几个方面，包括传输传播，能量消耗，通信延迟，和网络的移动性。此外，我们还介绍了在能源补充、运营管理和数据交付方面实现ARAN成功的技术。随后，我们将讨论这些技术的应用场景。最后，我们强调了正在进行的研究工作和6G ARAN的趋势。
2021-02-28 cs.NI eess.SP
Enhanced Time Division Duplexing Slot Allocation and Scheduling in Non-Terrestrial Networks
本文针对非地面网络中TDD因同步问题、保护周期和长传播时延而难以应用的问题，提出一种利用保护周期进行额外传输的时隙分配机制及两种基于SNR或传播时延的用户调度方法，仿真证明其能提升网络容量。
2024-12-02 cs.NI eess.SP
AI-Open-RAN for Non-Terrestrial Networks
Telecom Neural Detection Lab, Department of Electrical Engineering, Polytechnique Montr\' e al, Montreal, QC, Canada.
本文提出面向非地面网络的统一一体化AI开放无线接入网架构AIO-RAN-NTN，搭建5G试验平台验证其移动性敏感性，并证明AI预测KPI可缓解该缺陷。
2025-11-14 cs.AI eess.SP
Vehicular Multi-Tier Distributed Computing with Hybrid THz-RF Transmission in Satellite-Terrestrial Integrated Networks
本文提出一种卫星-地面一体化网络中利用混合太赫兹-射频传输的车载多层级分布式计算系统，通过联合优化带宽、任务、子信道和功率分配，显著提升计算效率。
2025-01-26 eess.SP
Collaborative Computing in Non-Terrestrial Networks: A Multi-Time-Scale Deep Reinforcement Learning Approach
本文针对非地面网络中LEO卫星与地面基础设施因时间尺度差异和耦合决策导致的联合计算优化难题，提出一种多时间尺度深度强化学习方案，通过UE与LEO卫星协作执行不同周期的决策任务，并提供了性能收敛性分析与仿真验证。
2024-10-15 eess.SP
Multi-Connectivity Solutions for Rural Areas: Integrating Terrestrial 5G and Satellite Networks to Support Innovative IoT Use Cases
针对农村地区地面网络覆盖不足的问题，本研究通过实验验证融合5G与卫星的多连接方案，可满足精准农业等物联网用例的高网络可用性要求。
2025-08-04 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
Vision-Radio Experimental Infrastructure Architecture Towards 6G
针对6G时代无线通信与计算机视觉融合的需求，提出基于ISAC的CONVERGE视觉-无线电范式与开放研究基础设施，支撑多垂直领域的6G相关研究。
2024-04-12 cs.NI eess.SP
Autoencoder-based Radio Frequency Interference Mitigation For SMAP Passive Radiometer
Clemson University（克莱姆森大学）
针对SMAP无源辐射计在1400–1427 MHz频段面临的地面5G等RFI问题，提出基于自编码器的信号缓解方法，在接收机端去除主导干扰并保留有用信息。
2023-04-25 cs.LG eess.SP
Pointing-and-Acquisition for Optical Wireless in 6G: From Algorithms to Performance Evaluation
本文针对6G非地面网络中网关与飞行器间的自由空间光通信，提出结合射频辅助到达角估计与回射器光束跟踪的指向捕获算法，并通过仿真验证其在链路捕获与维持上的优越性。
2023-09-20 cs.SY eess.SP eess.SY
