A Robust MUSIC Based Scheme for Interference Location in Satellite Systems with Multibeam Antennas
本文研究了利用卫星多波束天线进行卫星通信系统干扰源定位的方法。提出了一种新的基于MUSIC的干扰源波达方向估计方法。该方法提供了超分辨率和渐近最大似然估计的到达方向，即使在低信噪比值。利用典型的卫星多波束天线结构进行仿真，结果表明该方法能有效地估计方位和仰角谱中的波达方向。与支持向量回归方法相比，该方法在低信噪比条件下提高了估计精度。
2014-08-09 cs.IT math.IT
On the Application of Multiuser Detection in Multibeam Satellite Systems
我们研究了多波束卫星场景中单个用户的可达速率。我们示出了在用户终端处应用的传统的逐符号检测的替代方案。单用户检测是已知的，遭受强烈的退化时，终端位于附近的边缘的覆盖区域，并且当积极的频率复用被采用。出于这个原因，我们考虑多用户检测，并考虑到最强的干扰信号。此外，我们分析了一种不同的传输策略，其中来自两个相邻波束的信号以时分复用的方式共同服务于两个用户。我们描述了一个信息理论框架，通过计算参考波束中用户的信息速率来比较不同的传输/检测策略。
2015-03-13 cs.IT math.IT
Secrecy Analysis on Network Coding in Bidirectional Multibeam Satellite Communications
网络编码是提高卫星通信频谱利用率的有效手段。然而，它对窃听攻击的弹性还没有得到很好的理解。本文研究了双向卫星网络中的保密性问题，该网络由两个移动用户组成，他们希望通过多波束卫星使用XOR网络编码协议进行消息交换。我们的目标是最大化的总和保密率，通过设计最佳的波束形成向量，以及优化返回和前向链路的时间分配。该问题是非凸的，我们发现它的最优解使用半定规划与1-D搜索。为了比较，我们还解决了传统的参考方案，而不使用网络编码的总和保密率最大化问题。使用实际系统参数的仿真结果表明，使用网络编码的双向方案提供了相当高的保密率相比，传统的方案。
2016-04-24 cs.IT math.IT
Generalized Multicast Multibeam Precoding for Satellite Communications
研究了多波束卫星通信系统中的预编码问题。与一般的多用户多输入多输出（MIMO）蜂窝方案相比，多波束卫星架构遭受不同的挑战。首先，卫星通信标准在每个帧中嵌入多于一个用户，以便增加信道编码增益。这导致了不同的所谓的多组多播模型，其优化需要计算复杂的操作。其次，当数据业务由几个地球站（网关）生成时，预编码矩阵必须分布式计算，并获得额外的有效载荷限制。第三，由于反馈信道是不利的（大延迟和量化误差），所以预编码必须能够处理这样的不确定性。为了解决上述问题，我们提出了两阶段预编码设计，以便限制多波束干扰并增强波束内最小用户信号功率（即，规定每个波束的速率分配的功率）。提出了一种基于第一扰动模型的鲁棒预编码器。当信道状态信息被破坏时，该机制表现良好。此外，我们提出了一个每个波束的用户分组机制，连同其强大的版本，以增加预编码增益。最后，提出了一种处理多网关体系结构的方法，该方法以低的网关间通信提供高吞吐量。在接近真实的波束方向图和最新的卫星通信宽带通信标准中对设想的设计进行了评估。
2015-09-04 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multibeam Satellite Communications
研究了多波束卫星通信中实现最大最小公平性的波束形成设计问题。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波束多播波束形成策略的基础上的速率分裂多址接入（RSMA）。RSMA依赖于发射机处的线性预编码速率分割（RS）和接收机处的连续干扰消除（SIC），以实现用于非正交传输和鲁棒波束间干扰管理的灵活框架。针对多个同信道多播波束间的最大似然估计问题，提出了一种基于发射端信道状态信息质量（CSIT）不同的单馈有效功率约束优化问题。通过仿真验证了RS在多组多播和多波束卫星通信系统中相对于传统方案（NoRS）的优越性。
2020-03-13 cs.IT eess.SP math.IT
Multibeam Satellite Communications with Massive MIMO: Asymptotic Performance Analysis and Design Insights
本文针对多波束卫星通信提出无需CSI的固定波束预编码结合大规模MIMO的方案，通过泊松点过程建模分析渐近标度律，给出了用户密度、波束数与天线数相关的设计见解。
2025-05-21 cs.IT math.IT
Distributed Precoding Systems in Multi-Gateway Multibeam Satellites: Regularization and Coarse Beamforming
本文讨论了多波束卫星中的波束形成设计问题，该卫星由不同的终端群（集群）共享，每个终端群由一个地球站或网关服务。每个网关预编码的符号寻址到其各自的用户，设计遵循MMSE标准，和一个正则化因子明智地选择允许考虑相互干扰的集群的存在下，扩展更经典的结果适用于一个集中式站。更重要的是，可以使用信道统计来代替瞬时信道状态信息，从而避免通过回程链路在网关之间交换信息。星上波束形成权值的设计充分利用了卫星天线的自由度，以最小化噪声影响和对某些特定用户的干扰。提供了地面波束成形结果作为比较MMSE预编码器和机载波束成形网络联合性能的参考。一个非自适应的设计补充的结果，使他们更适合实际使用，通过设计一个粗略的波束形成网络。
2017-05-23 cs.IT math.IT
Multi-Gateway Cooperation in Multibeam Satellite Systems
最近已经部署了具有数百个波束的多波束系统，以便通过采用分数频率复用来提供更高的容量。此外，在文献中，采用全频率重用和多波束上的预编码已经显示出巨大的吞吐量潜力。然而，基于当前的频率分配，从单个网关馈送所有这些数据是不可行的。在这种情况下，我们调查了一系列涉及光束集群的情况下，每个集群由一个单一的网关管理。更具体地，考虑以下情况来处理集群间干扰：a）常规频率着色，b）集群内的联合处理，c）集群之间的部分CSI共享，d）集群之间的部分CSI和数据共享。CSI共享相对于b）没有提供相当大的性能增益，但是与数据共享相结合提供了比a）大约40%的改进和比b）大约15%的改进。
2011-11-30 cs.IT math.IT
On-Board Beam Generation for Multibeam Satellite Systems
本文旨在设计一个星上波束产生过程的多波束卫星系统的目标是减少在馈线链路的业务。波束之间的全频率复用被认为是在卫星上的波束成形被设计用于支持干扰缓解技术。此外，为了降低有效载荷成本和复杂性，假设该板上处理是恒定的，并且对于前向链路传输和返回链路传输是相同的。为了满足所有这些要求，一种新的鲁棒最小均方误差（MMSE）优化的设想。所考虑的计划的好处进行评估相对于目前的方法分析和数值。事实上，我们表明，与DVB-RCS和DVB-S2标准，我们的建议允许增加总吞吐量的范围在6\%和15\%之间的其他板上处理技术在返回和前向链路，分别。此外，所提出的解决方案相对于地面波束生成过程呈现了隐式馈电链路带宽减小。
2015-06-30 cs.IT math.IT
Energy Efficient Multicast Precoding for Multiuser Multibeam Satellite Communications
以最大化多播多波束卫星通信的能量效率为目标，研究了在总功率和服务质量约束下的预编码设计问题。由于原EE最大化问题是非凸的，通过引入一些变量并利用一阶Taylor下界逼近，将其转化为一个凹凸分式规划问题.基于Charnes-Cooper变换，将其转化为凸问题。然后提出了一种迭代算法来设计能量有效的预编码。为了找到算法的可行初始点并保证算法的收敛性，迭代求解了另一个具有非负松弛变量和正惩罚参数的凸优化问题。特别地，通过多波束卫星通信信道实测数据对算法进行了验证。
2020-02-17 cs.IT eess.SP math.IT
Multiuser Detection in Multibeam Satellite Systems: Theoretical Analysis and Practical Schemes
我们认为，在多波束卫星系统单播应用的用户可实现的速率，并提出替代传统的单用户符号的符号检测应用在用户终端。已知当终端位于波束覆盖区域的边缘附近时，以及当采用积极的频率复用时，单用户检测遭受强烈的劣化。出于这个原因，我们考虑多用户检测，并考虑到最强的干扰信号。我们还分析了两个额外的传输策略，需要修改在媒体访问控制层。我们描述了一个信息理论的框架来比较不同的策略，通过计算用户在参考波束的信息率。此外，我们分析了编码方案的性能，可以接近信息理论的限制。我们表明，从DVB-S2（X）标准的经典代码是不合适的，当采用多用户检测，我们提出了两种方法来提高性能，基于重新设计的代码和比特映射。
2016-10-04 cs.IT math.IT
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
Multi-User Detection in Multibeam Mobile Satellite Systems: A Fair Performance Evaluation
多用户检测（MUD）技术是下一代宽带、交互式、多波束卫星通信（SatCom）系统的重要技术。现有文献中的结果表明，当采用全频率和极化复用并且在网关处联合处理用户信号时，可以获得比传统系统在频谱效率方面多三倍的增益。然而，信息理论的多波束卫星信道的容量的结果，给出理想的假设下，无视这种方法的实施约束。考虑到一个真实的系统实现，采用完全资源重用必然会增加负载的复杂性和功耗。由于新技术需要额外的有效载荷资源，在两种方法之间的比较中出现公平性问题。目前的贡献评估在一个公平的方式，返回链路（RL）的SatCom系统服务的移动用户，在接收机处联合解码的性能。更具体地，在相等的物理层资源利用率的约束下，将假设系统的可实现的频谱效率与传统系统进行比较。此外，现实的链路预算的RL的移动SatComs，从而允许比较系统的可实现的吞吐量。由于建议的系统在与传统系统相同的有效载荷要求下操作，因此比较可以被视为公平。最后，现有的分析公式也被用来提供封闭的形式描述的性能的集群多波束MUD，从而引入洞察力的性能尺度相对于系统参数。
2012-11-26 cs.IT 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
Space-Time Rate-Splitting Multiple Access for Multibeam LEO Satellite Networks
针对多波束LEO卫星通信，本文提出将空时编码融入公共流传输的ST-RSMA框架，并设计WMMSE算法联合优化功率与波束成形，显著提升最低用户速率。
2025-10-20 cs.IT math.IT
Deep Learning-based Joint Channel Prediction and Multibeam Precoding for LEO Satellite Internet of Things
针对低轨卫星物联网中信道状态信息获取不及时和多波束预编码设计困难的问题，本文提出基于CNN和LSTM的信道预测及基于VAE信道增强的鲁棒多波束预编码联合方案，仿真验证了其有效性和鲁棒性。
2024-05-27 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Multigateway Multibeam Satellite Systems with Feeder Link Interference
研究了在存在馈线干扰的多网关多波束卫星通信系统中，实现用户间最大最小公平性的预编码器设计问题。我们提出了一个波束成形策略的基础上，新推出的传输方案称为速率分裂多址接入（RSMA）。RSMA依赖于发射机处的多天线速率分割和接收机处的连续干扰消除（SIC），使得针对用户的预期消息被分成公共部分和专用部分，并且干扰被部分解码并部分被视为噪声。在本文中，我们制定的MMF问题的每个天线的功率限制在卫星上的系统与不完善的信道状态信息在发射机（CSIT）。我们还考虑的情况下，两阶段的预编码，这是协助板上处理（OBP）在卫星上。通过仿真得到的数值结果RSMA和传统的线性预编码方法进行了比较。当使用RSMA时，保证了MMF速率增益，并且当使用OBP时，该增益增加。RSMA被证明是有前途的多网关多波束卫星系统，其中有各种实际的挑战，如馈线链路干扰，CSIT的不确定性，每个天线的功率约束，不均匀的用户分布每个波束和基于帧的处理。
2021-02-11 cs.IT eess.SP math.IT
Multiuser Detection and Channel Estimation for Multibeam Satellite Communications
本文提出了多波束通信中的迭代多用户检测技术。该解决方案基于连续干扰消除架构和信道解码来处理同信道干扰。波束形成和信道系数的估计和更新迭代。已发展的信号组合技术允许有用的接收信号的功率改进;然后在低信噪比的情况下降低比特出错率。该方法被应用到一个同步的多波束卫星链路下的加性白高斯信道。评估的技术进行了计算机模拟，其中被认为是一个噪声和多址环境。仿真结果表明了所提出的解决方案的良好性能。
2012-02-09 cs.IT cs.NI math.IT
Learning Model-Free Robust Precoding for Cooperative Multibeam Satellite Communications
University of Bremen（不来梅大学）
预计低地球轨道卫星与手持设备的直接联系将成为卫星通信新时代的一部分。空分多址预编码是一种减少卫星波束之间的干扰的技术，因此通过允许协作卫星重用频率来提高频谱效率。在过去的几十年中，已经针对几种场景提出了具有完美信道状态信息的最佳预编码解决方案，而仅针对简化模型研究了具有不完美信道状态信息的鲁棒预编码。特别是对于低地球轨道卫星应用，这种简化模型可能不准确。在本文中，我们使用Soft Actor-Critic深度强化学习算法的函数逼近能力来学习鲁棒预编码，而无需了解系统的缺陷。
2023-03-13 cs.IT cs.LG 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
Precoding in Multigateway Multibeam Satellite Systems
本文研究了一个多网关多波束卫星系统，每个波束具有多个馈源。在这些系统中，每个网关服务于一组波束（集群），使得在不同的地理区域生成总体数据业务。波束之间的全频率重用被认为是干扰缓解技术是强制性的。准确地说，本文的目的是设计的预编码方案，与单网关方案相比，需要两个主要的挑战。首先，预编码矩阵将被分成分配给每个网关的馈送组。第二，在每个网关处需要完整的信道状态信息（CSI），导致大的通信开销。为了解决这些问题，提出了一种基于信道矩阵的正则化奇异值块分解的设计，使得簇间（即不同簇的波束）和簇内（即相同簇的波束）干扰都最小化。此外，为了降低网关间的通信量，分析了不同的网关协作方案。此外，馈线链路干扰（即不同的馈线链路之间的干扰）的影响进行了分析，它是数字和分析表明，系统的性能分别降低每当这种干扰发生，即使预编码恢复这种额外的干扰。最后，考虑到最新的固定宽带通信标准DVB-S2 X的数字仿真，使量化的反馈效果进行评估。即使网关之间的合作程度较低，所提出的预编码技术也能实现接近单个网关操作的性能。
2015-07-01 cs.IT 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
Rate-Matching Framework for RSMA-Enabled Multibeam LEO Satellite Communications
针对多波束LEO卫星通信中用户流量异构问题，提出基于RSMA的速率匹配框架，在考虑信道相位扰动下最小化流量需求与提供速率差异及发射功率，通过逐次凸逼近求解，有效满足非均匀需求并管理干扰。
2025-02-08 cs.IT cs.NI math.IT
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
Multibeam Satellite Frequency/Time Duality Study and Capacity Optimization
在本文中，我们研究了两个新的候选传输方案，非正交频率复用（NOFR）和波束跳跃（BH）。它们在不同的域（分别是频率和时间/空间）中运行，我们想知道哪个域显示出整体最佳性能。我们提出了一种新的制定的信号与干扰加噪声比（SINR），使我们能够证明这些计划的频率/时间的对偶性。此外，我们提出了两种新的容量优化方法，假设每个波束的SINR约束，以更有效地使用卫星资源（例如功率和带宽）。此外，我们开发了一个通用的方法，包括技术限制，由于现实的实施，并获得主要因素，防止这两种技术的双重对方在实践中，并制定它们之间的技术差距。香农容量（上限）和当前国家的最先进的编码和调制进行了分析，以量化的差距，并评估两个候选方案的性能。仿真结果表明，与传统的系统，这是基于均匀的带宽和功率分配的设计相比，在功率增益，频谱效率和业务匹配比显着改善。结果还表明，BH系统的设计复杂度较低，特别是对于非实时的业务，其性能优于NOFR系统。
2011-03-20 cs.IT cs.NI math.IT
Secure Satellite Communication Systems Design with Individual Secrecy Rate Constraints
本文从物理层安全技术角度研究了多波束卫星保密通信，联合功率控制和波束成形。通过首先假设信道状态信息（CSI）是可用的，波束成形的权重是固定的，一种新的安全的卫星系统设计，以最小化与个人保密率约束的发射功率进行了研究。提出了一种迭代算法来获得最优的功率分配策略。此外，通过完全消除同频干扰和同时使窃听者的信号归零，获得次优波束形成权值。为了在某些实际情况下获得联合优化的功率分配和波束成形策略，例如，在信道状态信息具有一定估计误差的情况下，进一步分析了窃听者的信道状态信息对安全多波束卫星系统设计的影响。在合理的假设下证明了迭代算法的收敛性。通过考虑天线单元数量、波束数量、个体保密率要求和CSI的影响来评估性能。所提出的新的安全多波束卫星系统的设计可以实现优化的功率分配，以确保最小的个人保密率的要求。结果表明，联合波束形成方案优于固定波束形成方案，特别是在卫星天线阵元数较多、保密率要求较高的情况下。最后，我们比较了当前卫星空中接口在DVB-S2和高斯输入下的结果。
2011-03-11 cs.CR cs.IT cs.NI
Carrier Aggregation in Multi-Beam High Throughput Satellite Systems
载波聚合（CA）是当前地面网络的组成部分。其提高峰值数据率、有效利用有限的可用频谱资源以及满足数据需求的应用的能力已经引起了不同无线网络社区的极大关注。鉴于CA在地面无线环境中的优势，分析和评估CA在卫星域中的潜在影响具有重要意义。本文研究了多波束高吞吐量卫星系统中的CA。我们认为转发器间和转发器内CA在通信栈的卫星有效载荷水平，我们解决的问题，假设多个用户可以在每个载波复用的载波-用户分配。考虑不同转发器中载波的传输特性，生成不同载波的传输参数。特别是，我们提出了一个灵活的载波分配方法，CA使能的多波束卫星系统的目标是按比例公平的用户需求的满足。仿真结果和分析揭示了这种情况下，而未经探索，并证明了CA在卫星通信系统的可行性。
2019-05-03 cs.IT eess.SP math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for Satellite-Terrestrial Integrated Networks:Benefits of Coordination and Cooperation
研究了在卫星为多波束多播卫星用户（SU）提供广泛覆盖，地面基站（BS）为人口密集区域的多个蜂窝用户（CU）提供服务的星地一体化网络（STIN）中实现最大最小速率公平性的联合波束形成设计问题。卫星和BS都在同一频带中操作。由于速率分裂多址接入（RSMA）最近出现的非正交传输和鲁棒的干扰管理在多天线无线网络中的一个有前途的策略，我们提出了两个基于RSMA的STIN方案，即依赖于信道状态信息（CSI）共享的协调方案和依赖于CSI和数据共享的合作方案。我们的目标是最大限度地提高所有SU和CU之间的最低公平率在卫星和BS的发射功率约束。提出了一种联合波束形成算法，将原问题转化为近似等价的凸问题，并迭代求解。针对卫星信道相位不确定性的实际情况，提出了一种基于期望的鲁棒联合波束形成算法。仿真结果表明，我们提出的RSMA方案的STIN的有效性和鲁棒性，并表现出显着的性能增益相比，各种传统的传输策略。
2021-11-28 cs.IT eess.SP math.IT
User-centric Flexible Resource Management Framework for LEO Satellites with Fully Regenerative Payload
针对全再生载荷 LEO 卫星，提出 FLARE-LEO 框架，联合优化点波束覆盖、带宽与功率，并结合深度学习 CSI 估计及切换期联合传输以提升吞吐量、缩短交付时间。
2023-12-18 cs.IT eess.SP math.IT
Beam Management for Millimeter Wave Beamspace MU-MIMO Systems
毫米波（mmWave）通信作为用于5G网络的有前途的技术已经引起越来越多的关注。毫米波的关键架构特征之一是在发射器和接收器侧使用大规模天线阵列。因此，通过采用定向波束成形（BF），毫米波基站（MBS）和毫米波用户（MUE）都能够支持多波束同时传输。然而，大多数研究只考虑了单个波束，这意味着它们没有充分发挥毫米波的潜力。在此背景下，为了提高具有多次反射的短距离室内毫米波网络的性能，我们研究了下行链路多用户多波束传输的挑战和潜在解决方案，其可以被描述为高维（即，波束空间）多用户多输入多输出（MU-MIMO）技术，包括多用户BF训练、同时用户分组和多用户多波束功率分配。此外，我们提出的理论和数值结果表明，波束空间MU-MIMO相比，单波束传输可以大大提高毫米波系统的速率性能。
2018-09-30 cs.IT cs.NI math.IT
Deep Learning For Experimental Hybrid Terrestrial and Satellite Interference Management
Centre Tecnològic de Telecomunicacions de Catalunya (CTTC/CERCA)（加泰罗尼亚电信技术中心（CTTC/CERCA））；Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）
干扰管理是许多学科中存在的一个广泛主题。大多数无线标准都存在干扰入侵和网络效率下降的缺点。传统上，通过提出局部地最小化干扰影响的信号处理技术来解决干扰管理。然而，未来通信的快速发展使其难以适应新的时代。在本文中，我们提出使用深度学习技术来提供一个紧凑的干扰管理系统。特别是，我们描述了两个子系统能够检测干扰的存在，即使在高信号干扰比（SIR），和干扰分类在几个无线电标准。最后，我们根据从地面和卫星网络捕获的真实信号给出了结果，结论揭示了人工智能和无线通信的勇敢未来。
2019-06-07 cs.IT cs.LG eess.SP
Coordinated Rate-Splitting Multiple Access for Integrated Satellite-Terrestrial Networks with Super-Common Message
针对同频星地融合网络的跨网干扰与非理想CSI问题，提出含超公共消息的协同RSMA框架，联合优化预编码与功率分配以实现最大-最小公平。
2023-09-30 cs.IT cs.NI math.IT
Interference Management by Harnessing Multi-Domain Resources in Spectrum-Sharing Aided Satellite-Ground Integrated Networks
针对频谱共享星地融合网络中的同频干扰问题，提出联合波束域与功率域的多域干扰管理方案，通过定制波束调度与功率调度实现干扰管控，推导并验证了其在吞吐量提升和中断概率降低上的优势。
2024-01-30 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Rate-Splitting Multiple Access for Multilayer Satellite Communications
本文提出分布式速率分割多址接入（D-RSMA）方案，通过在GEO和LEO卫星上分布式实施RSMA并联合优化预编码与消息分割，以提升多层异构卫星网络的干扰管理和用户公平性。
2024-05-02 cs.IT eess.SP math.IT
Joint Access and Backhaul Resource Management in Satellite-Drone Networks: A Competitive Market Approach
研究了卫星-无人机综合网络（ISDN）中的用户关联和资源分配问题。在所考虑的模型中，无人机基站（DBS）提供下行链路连接，间接地，地面用户的需求不能满足地面小小区基站（SBS）。同时，卫星系统和一组地面宏小区基站（MBS）用于为DBS和SBS两者提供用于回程连接的资源。对于这种情况，必须联合考虑卫星-DBS/SBS回程链路、MBS-DBS/SBS地面回程链路和DBS/SBS用户无线电接入链路上的资源管理以及与DBS和SBS的用户关联。该联合用户关联和资源分配问题使用竞争市场设置来建模，其中传输数据被认为是在充当“买方”的用户、DBS和SBS与充当“卖方”的DBS、SBS、MBS和卫星之间交换的商品。在这个市场中，服务质量（QoS）用于捕获数据传输的质量（定义为良好），而买方用于数据传输的能耗是交换商品的成本。市场上的卖方根据商品的质量向买方提出报价以出售其商品，而买方则根据报价购买商品。买方从赚取的QoS和收费价格之间的差异中获利，而卖方从赚取的价格和用于数据传输的能量之间的差异中获利。市场中的买方和卖方寻求达到瓦尔拉斯均衡，在该均衡下，所有商品都被出售，并且每个设备的利润都最大化。提出了一种基于重球的迭代算法来计算公式化市场的瓦尔拉斯均衡。
2019-08-29 cs.IT eess.SP math.IT
Distributed Precoding for Satellite-Terrestrial Integrated Networks Without Sharing CSIT: A Rate-Splitting Approach
针对卫星地面融合网络全频率复用引发的干扰问题，提出无需共享信道状态信息的分布式预编码方法，结合速率拆分策略与频谱效率解耦等技术，实现了更优的频谱效率增益。
2024-08-20 cs.IT math.IT
Clustering Strategies in Satellite-Aided Communications
本文综述了卫星辅助通信中基于机器学习和启发式算法的现代聚类方法，实验证明改进的机器学习与图论方法在大规模网络中性能优于传统方法，并提出了未来多维集成解决方案。
2025-09-17 cs.IT math.IT
A Bistatic ISAC Framework for LEO Satellite Systems: A Rate-Splitting Approach
本文针对低轨卫星ISAC的路径损耗与干扰难题，提出双基地ISAC框架，结合RSMA与信道统计特性优化预编码器，在CRB约束下最大化最小用户速率，验证了公共流的三重作用与框架的优异性能。
2024-07-12 cs.IT cs.NI math.IT
Impact of Scheduling in the Return-Link of Multi-Beam Satellite MIMO Systems
在多波束卫星系统中使用通用频率复用引入了不可忽略的同信道干扰（CCI）水平，这反过来损害了用户所体验的服务质量。以此为出发点，本文着重于资源管理的网关（集线器）的回程链路上，特别强调的调度算法的基础上二分图的方法。这项研究提供了重要的见解，可实现的每用户速率和所发挥的作用，考虑调度的用户和点波束的数量。更有趣的是，它表明，一个自由时隙分配策略有助于利用可用的卫星资源，从而保证最大最小速率要求的用户。论文最后给出了效率损失和性能提高之间的权衡。
2012-10-16 cs.IT math.IT
Joint Beam Direction Control and Radio Resource Allocation in Dynamic Multi-beam LEO Satellite Networks
本文针对动态多波束LEO卫星网络，提出联合优化波束方向与频谱、时间、功率资源的迭代算法，通过匹配与逐次凸逼近求解，显著提升服务用户数和用户总数据速率。
2024-01-18 cs.IT cs.SY eess.SY
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
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
Collaborative Multi-Resource Allocation in Terrestrial-Satellite Network Towards 6G
地面卫星网络被设想在第六代（6G）无线网络中发挥重要作用。在这样的网络中，热气球是有用的，因为它们可以在卫星和地面站之间中继信号。大多数现有的工作假设热气球部署在相同的高度，具有相同的最小仰角到卫星，这可能是不切实际的，由于可能的路线冲突与飞机和其他飞行设备。在本文中，我们考虑一个TSN包含在不同的高度和不同的最小仰角的热气球，这创造了不均匀的可用服务时间的热气球和卫星之间的通信的挑战。共同考虑地面气球卫星链路和卫星间激光链路的缓存、计算和通信（3C）资源管理，我们的目标是最大限度地提高网络能源效率。首先，提出了一种自来水注水算法，根据卫星的可用服务时间，对卫星间的业务进行调度。然后，我们生成一系列的配置矩阵，在此基础上，我们制定的中继时间和功耗之间的关系，在卫星之间的中继。最后，建立了TSN的集成系统模型，并采用泰勒级数近似的几何规划方法进行求解。仿真结果证明了该方案的有效性。
2021-05-04 cs.IT cs.SY eess.SY
