Code Design for Non-Coherent Detection of Frame Headers in Precoded Satellite Systems
在本文中，我们提出了一种简单的方法，用于产生短长度的速率兼容码的$\mathbb{Z}_M$，是强大的非相干检测的$M$ -PSK星座。首先，一个贪心算法被用来构造一个家庭的旋转不变码的星座。然后，通过适当地修改这样的代码，我们得到的代码是强大的非相干检测。我们简要地讨论了BPSK和QPSK星座的特殊情况下构造的代码的最优性。我们的方法提供了一个上限的最佳码的长度与给定的期望的非相干距离。我们还推导出一个简单的渐近上界帧出错率（FER），这样的代码，并提供一组选定的建议代码的模拟结果。最后，我们简要地讨论了QPSK星座的二进制码的设计问题，这些码对非相干检测是鲁棒的。
2019-03-25 cs.IT math.IT
Algebraic Hybrid Satellite-Terrestrial Space-Time Codes for Digital Broadcasting in SFN
最近，用于在单频网络（SFN）中广播未来数字电视的不同方法已经处于深入研究之下。为了改善传输以覆盖郊区和农村地区，可以使用混合方案。在混合传输中，信号既从卫星又从地面站点传输。2008年，Y. Nasser等人提出在数字电视的混合4 × 2 MIMO传输中使用双层3D空时（ST）码。本文针对4 × 2混杂系统提出了结构更简单的替代码，并针对3 × 2混杂系统构造了新的码。通过计算机模拟分析了所提出的码的性能，显示出比简单的重复方案有显着的改善。此外，建议的代码证明是非常强大的存在下，两个站点之间的功率不平衡。
2011-03-02 cs.IT math.IT
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
Caching at the Edge with Fountain Codes
我们解决使用线性随机喷泉码缓存计划在异构卫星网络。我们考虑一个由多个集线器和地球同步轨道卫星组成的系统。编码内容存储在集线器的缓存中，以便立即服务于用户请求并减少卫星回程链路的使用。我们推导出平均回程速率的解析表达式，以及一个严格的上限，它与一个简单的表达式。此外，我们推导出最佳的缓存策略，最大限度地减少平均回程速率和比较性能的线性随机喷泉码方案的方案，使用最大距离可分离码。我们的模拟结果表明，使用喷泉码获得的性能是类似的最大距离可分离码。
2018-07-15 cs.IT 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
Joint Optimization of Beam-Hopping Design and NOMA-Assisted Transmission for Flexible Satellite Systems
下一代卫星系统在资源管理方面需要更大的灵活性，以便可以动态地分配可用的无线电资源，以满足时变和非均匀的业务需求。考虑到波束跳变（BH）和非正交多址（NOMA）的潜在优势，通过优化BH设计，充分利用了多波束卫星系统的时域灵活性，并通过NOMA增强了功率域灵活性。在本文中，我们研究了波束跳变和NOMA的协同作用和相互影响。我们共同优化功率分配，波束调度和终端时隙分配，以尽量减少请求的流量需求和提供的能力之间的差距。在解决方案的开发，我们正式证明了NP-困难的优化问题。接下来，我们开发了一个边界方案，以严格衡量的全局最优，并提出了一个次优算法，使有效的资源分配。数值结果表明，结合NOMA和BH的好处，并验证了建议的BH-NOMA计划优于基准。
2021-10-13 cs.IT eess.SP math.IT
Multi-Satellite Cooperative Networks: Joint Hybrid Beamforming and User Scheduling Design
针对多LEO卫星协作网络，提出联合混合波束成形与用户调度（JHU）方案，兼顾低复杂度与高效性，仿真验证其在整体及每用户频谱效率上的优越性。
2023-12-28 cs.IT eess.SP math.IT
QoS-Driven Satellite Constellation Design for LEO Satellite Internet of Things
针对LEO卫星物联网全球覆盖星座成本高的问题，提出一种满足覆盖率与通信质量QoS约束、以总成本最小为目标的星座设计算法，并通过理论分析与仿真验证其快速全局收敛及更低建设成本。
2025-08-30 cs.IT math.IT
Joint Beam Scheduling and Beamforming Design for Cooperative Positioning in Multi-beam LEO Satellite Networks
针对多波束LEO卫星协作定位中的波束间干扰与拓扑几何问题，本文提出联合波束调度与波束赋形方案，通过CRLB建模、SDR波束设计和低复杂度调度，显著提升用户定位精度。
2024-04-01 cs.IT eess.SP math.IT
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
Semantic Forwarding and Codebook-Enhanced Model Division Multiple Access for Satellite-Terrestrial Networks
本文提出一种针对卫星-地面网络的语义转发语义通信框架，通过联合语义编码和调制方案及码本分割增强的模型分频多址接入方法，提升语义压缩效率和频谱效率，实现低信噪比下的高效稳健传输。
2026-06-05 cs.IT eess.IV math.IT
Ergodic Sum Rate Capacity Achieving Transmit Design for Massive MIMO LEO Satellite Uplink Transmission
研究仅有统计信道状态信息的大规模MIMO低轨卫星上行传输，提出基于低维矩阵转化和条件梯度法的遍历和速率容量最优发射协方差矩阵设计，并利用渐近表达式简化计算。
2023-05-17 cs.IT math.IT
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
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
Robust Design of Integrated Sensing and Communication in LEO Satellite Systems
College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University（信息科学与电子工程学院，浙江大学）
针对低地球轨道卫星系统中无线资源受限问题，建立集成传感与通信框架，开发新颖稳健波束成形设计算法，在信道相位不确定下最小化总发射功率，满足传感和通信要求，经理论分析和仿真验证算法有效且优于基线。
2026-07-15 cs.IT cs.LG 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
Joint Beamforming and Illumination Pattern Design for Beam-Hopping LEO Satellite Communications
针对波束跳变低轨卫星通信场景，研究人员提出两种全数字波束成形与照射方向图优化方案，再结合交替最小化算法设计混合波束成形，在较低复杂度下实现了良好的和速率性能。
2024-09-16 cs.IT eess.SP math.IT
Constellation Design for Transmission over Nonlinear Satellite Channels
在本文中，我们使用模拟退火算法的变化，优化二维星座与32个信号。其主要目标是在峰值功率约束下最大化对称语用容量。该方法允许星座和二进制标记的联合优化。我们还研究了在加性高斯白噪声下的非线性卫星信道上的优化星座的性能。我们认为，系统的性能与无预失真。在这两种情况下，优化星座的性能明显优于卫星信道上当前数字视频广播标准（DVB-S2）中使用的传统幅度相移键控（APSK）调制。基于我们的优化星座，我们还提出了一个新的标记为4+12+16-APSK星座的DVB-S2标准，这是灰色的所有环。
2012-10-05 cs.IT math.IT
Design of RIS-UAV-Assisted LEO Satellite Constellation Communication
针对星地远距离通信质量差、多星协作CSI获取开销大的问题，提出RIS-UAV辅助的LEO卫星通信框架，采用sCSI并设计AO算法联合优化波束成形、相移与轨迹，提升频谱效率。
2025-09-04 cs.IT math.IT
Physical Layer Security for RF Satellite Channels in the Finite-length Regime
安全通信在空间技术发展中正变得日益重要。完善的加密技术已经到位，预计将继续如此。另一方面，信息理论安全作为后量子时代的通用候选者出现，以补充整体安全实力。为了证明这种潜力，性能分析方法需要考虑现实的合法和窃听系统的假设和非渐近编码长度。在本文中，我们提出了安全的射频（RF）卫星链路的设计与现实的系统假设。我们的贡献是三方面的。首先，我们提出了一个窃听信道模型的有限长度制度。该模型包括一个随机窃听编码方法，使用现有的实际线性纠错码和哈希码。该方案具有隐私放大功能，给出了有限长度的保密度量，其上界为语义保密。其次，我们推导出一种新的RF（广播）卫星窃听信道模型，参数化的随机退化信道周围的合法信道，一个必要条件，使安全通信。最后给出了安全卫星物理层的设计和有限长性能评估。在这样做时，我们定义为牺牲率的固定比例的整体编码率预算的可靠性，需要分配给保密。我们的方法不利用窃听者的信道侧信息，只假设最坏情况下的系统假设。我们说明了我们提出的设计方法与数值结果使用实际的纠错码在当前的卫星通信标准。
2018-05-18 cs.IT 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
Dynamic Bandwidth Allocation and Edge Caching Optimization for Nonlinear Content Delivery through Flexible Multibeam Satellites
下一代多波束卫星开辟了一种新的方式来设计卫星通信信道，具有充分的灵活性，在带宽，发射功率和波束覆盖管理。在本文中，我们利用灵活的多波束卫星的能力和用户的地理分布，以提高卫星辅助边缘缓存系统的性能。我们的目标是联合优化多波束中的带宽分配和边缘节点处的缓存决策，以解决两个重要问题：i）缓存馈送时间最小化和ii）缓存命中最大化。为了解决联合优化问题的非凸性，我们把原来的问题转化为一个差分凸（DC）的形式，然后解决所提出的迭代算法，其收敛到至少一个局部最优值理论上是有保证的。此外，所提出的设计的有效性进行评估下的卫星SES-14和Movielens数据集的现实波束覆盖。数值计算结果表明，与现有方案相比，本文提出的联合设计方案可以减少缓存馈送时间50%，提高缓存命中率10%~ 20%.此外，我们研究了多点波束和多载波宽波束的联合设计的影响，并讨论了潜在的研究方向。
2022-01-24 cs.IT math.IT
Rotatable Antenna-Enabled Satellite Communication: Joint Design of Boresight Alignment and Beam Tracking
School of Microelectronics, South China University of Technology（华南理工大学微电子学院）；Department of Electronic and Electrical Engineering, Southern University of Science and Technology（南方科技大学电子电气工程系）；Shenzhen Key Laboratory of Optoelectronics and Intelligent Sensing（深圳光电子与智能传感重点实验室）；Wireless and Computing Research Institute, ZTE Corporation（中兴通讯无线与计算研究院）
针对低轨卫星高机动性导致的波束失准问题，提出利用可旋转天线阵列的瞄准线重构作为额外空间自由度，通过联合设计收发波束成形与天线指向实现低复杂度解耦对准，并开发基于轨道预测的信道估计与波束跟踪协议。
2026-06-01 cs.IT math.IT
Joint Optimization of Throughput and Packet Drop Rate for Delay Sensitive Applications in TDD Satellite Network Coded Systems
在本文中，我们认为吞吐量和丢包率（PDR）优化的问题作为两个性能指标的延迟敏感的应用程序在网络编码时分双工（TDD）卫星系统与大往返时间（RTT）。我们采用随机线性网络编码（RLNC）在两种不同的情况下，反馈和反馈，我们的目标是共同优化系统中的用户的平均吞吐量和PDR。为此，我们提出了一个系统的框架，并开始制定和优化这些性能指标的单用户的情况下。这个框架使我们能够分析比较不同的系统参数和设置下的性能指标。通过比较RLNC方案下的反馈和反馈的情况下，不同的RTT，我们表明，无反馈的方案优于有反馈的方案在TDD系统与大RTT。然后，我们将无反馈RLNC方案的研究扩展到多用户广播的情况。在这里，我们考虑了一些不同的广播场景，并优化系统参数，以实现最佳的整体性能。此外，复杂的相互作用的平均吞吐量和PDR的不同用户与不同的数据包擦除条件在每个考虑的广播方案进行了讨论。
2013-04-03 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
Next Generation Mega Satellite Networks: Opportunities, Challenges, and Performance
数字连接已成为繁荣的基础，也是社会正常运转的基本需要。尽管存在这种依赖性，但互联网接入的限制仍然是一个普遍问题，主要取决于社会经济和地理因素。实现全球接入平等的一个很有希望的解决办法是以依靠低地球轨道巨型星座的综合地面卫星网络为基础。虽然低地轨道星座的好处补充了地面网络的缺点，但它们的纳入影响了网络设计，增加了复杂性和挑战。本文对下一代低轨巨型卫星星座进行了系统分析，并概述了这些星座可以提供的许多好处带来的机会，并强调了主要挑战。此外，它还提供了分析模型的概要，并强调了下一代巨型卫星星座的现代仿真方法。这为网络设计人员提供了对卫星网络性能的必要了解。
2021-10-08 cs.IT math.IT
Joint Communication and Sensing Design for Integrated Satellite-Terrestrial Maritime Systems
College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University（浙江大学信息与电子工程学院）
研究集成卫星-地面海事系统的联合通信与传感设计，基于差分进化方法提出传感算法，推导关键性能指标，通过联合波束成形优化最大化用户和速率，仿真结果显示所提算法在定位精度和传输速率上优于基线算法。
2026-07-14 cs.IT math.IT
Radio Resource Management Techniques for Multibeam Satellite Systems
期望下一代卫星通信（SatCom）网络支持极高的数据速率，以便无缝集成到未来的大型卫星-地面网络中。鉴于即将到来的频谱限制，主要的挑战是降低每比特的成本，这只能通过提高频谱效率来实现。此外，根据业务需求分布快速灵活地分配无线电资源的能力已经成为未来多波束宽带卫星系统的必要条件。本文介绍了无线电资源管理遇到的问题，在未来的宽带卫星通信的设计，并提供了一个全面的概述可用的技术来解决这些挑战。首先，我们专注于功率和带宽分配的需求匹配公式。其次，介绍了实际多波束卫星系统中的调度设计。最后，一些未来的挑战和各自的开放式研究课题进行了说明。
2020-09-16 cs.IT math.IT
Precoded Cluster Hopping in Multi-Beam High Throughput Satellite Systems
跳束（BH）和预编码是卫星界的两种趋势技术。虽然BH能够灵活地使所提供的容量适应异构需求，但预编码旨在提高频谱效率。在本文中，我们考虑一个高吞吐量的卫星（HTS）系统，采用BH结合预编码。特别是，我们提出了跳频（CH）的概念，无缝地结合了BH和预编码的范例，并利用他们各自的能力。簇被定义为同时被照射的一组相邻光束。此外，我们提出了一个有效的时间-空间照明模式的设计，我们确定的一组集群，可以同时照亮在每个跳跃事件以及照明持续时间。我们将CH时空照明图案设计建模为一个整数规划问题，可以有效地解决。基于数值模拟的支持结果验证了所提出的CH概念和时空照明图案设计的有效性。
2019-05-03 cs.IT math.IT
Satellite Federated Edge Learning: Architecture Design and Convergence Analysis
School of Information Science and Technology, ShanghaiTech University（上海科技大学信息科学与技术学院）；Tsinghua University（清华大学）；Hong Kong University of Science and Technology（香港科技大学）
本文针对LEO卫星网络提出FEDMEGA算法，利用星间链路进行轨道内环形全归约聚合和基于网络流的全局聚合，显著提升收敛速率约30%。
2024-04-02 cs.DC cs.IT cs.LG
Metasurface Antenna-Enabled LEO Satellite Constellation Communications: Design and Optimization
College of Information Science and Electronic Engineering, Zhejiang University（浙江大学信息与电子工程学院）；School of Information Science and Technology, Hangzhou Normal University（杭州师范大学信息科学与技术学院）
研究下一代低地球轨道卫星星座通信瓶颈，提出基于超表面天线架构，通过联合优化调度与波束成形制定加权和速率最大化问题，给出基于交替优化的算法，仿真验证其对低地球轨道卫星星座通信的有效性。
2026-07-15 cs.IT math.IT
Optimal Beamforming for Uplink Covert Communication in MIMO GEO Satellite-Terrestrial Systems
本文提出了一种在MIMO GEO卫星-地面系统中实现上行隐蔽通信的最优波束成形方案，通过理论建模和算法设计提升隐蔽率。
2026-02-19 cs.IT math.IT
Energy Efficient Adaptive Network Coding Schemes for Satellite Communications
在本文中，我们提出了新的能量有效的自适应网络编码和调制方案的时变信道。我们评估这样的计划下一个现实的信道模型，开放区域的环境和地球静止轨道（GEO）卫星。非自适应网络编码和自适应速率有效的网络编码方案的时变信道相比，我们表明，我们提出的方案，通过物理层的意识，可以被设计成只有当一个目标的服务质量服务质量（QoS）是实现传输。因此，这种方案可以提供显著的节能。
2017-04-16 cs.IT math.IT
Dual-Branch Vector-Quantization-Aided Satellite Digital Semantic Communication with Index Compression for High-Resolution RSI Over AFDM
ZGC Institute of Ubiquitous-X Innovation and Applications（ZGC通用X创新与应用研究所）；Beijing Key Laboratory of 6G DOICT converged and Cloud-Native Mobile Information Networks（北京6G DOICT融合与云原生移动信息网络重点实验室）；State Key Laboratory of Networking and Switching Technology, Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室）
针对高分辨率遥感图像传输中极限压缩与鲁棒性的矛盾，提出DVQ-SDSC框架，通过双分支非对称编解码和PCA辅助G-DPCM索引压缩，在AFDM信道上以0.0625 BPP超越JPEG-LDPC。
2026-09-30 cs.IT math.IT
Rate-Splitting Multiple Access for GEO-LEO Coexisting Satellite Systems: A Traffic-Aware Throughput Maximization Precoder Design
针对GEO-LEO共存中的共线干扰，本文提出带超公共消息的RSMA与流量感知吞吐量最大化预编码，在非理想CSI下保障无缝连接。
2024-08-04 cs.IT cs.SY eess.SY
