Coverage Analysis of LEO Satellite Downlink Networks: Orbit Geometry Dependent Approach
具有巨型星座的低地球轨道（LEO）卫星网络可以在支持高数据率的同时提供全球覆盖。这种网络的覆盖性能高度依赖于轨道几何参数，包括卫星高度和倾角。传统上，基于模拟的覆盖分析占主导地位，因为缺乏分析方法。本文提出了一种新的系统分析框架，LEO卫星网络突出轨道几何参数。具体来说，我们假设卫星的位置被放置在一个圆形的轨道上，根据一维泊松点过程。然后，我们推导出卫星和一个固定的用户的位置在地球上的轨道几何参数的最近距离的分布。利用这个分布，我们表征的覆盖概率的单轨道LEO网络的网络几何参数的函数，结合小规模和大规模的衰落效应。最后，我们将覆盖分析扩展到多轨道网络，并验证了利用多轨道卫星网络的覆盖概率方面的协同增益。仿真结果验证了数学推导和模型的准确性。
2022-06-19 cs.IT math.IT
Modeling Uplink Coverage Performance in Hybrid Satellite-Terrestrial Networks
曾经被认为是遥不可及的愿景，新兴的大规模卫星星座部署将很快提供真正的全球覆盖。当这些星座覆盖在不断发展的地面网络上时，就形成了一个新的混合连续体，它有可能提供不间断的覆盖。在本文中，我们提供了一个分析框架的上行链路覆盖概率在混合卫星地面网络。该框架扩展了完善的地面模型，利用随机几何工具，纳入一个额外的层，适合新兴的下一代卫星地面网络。该论文捕获了（i）星座大小和（ii）地面基站密度对上行链路流量覆盖范围的影响，上行链路流量在依赖于无线传感器网络的应用中占主导地位，例如物联网。该框架提供了指导混合网络基础设施设计的见解，以获得所需的服务质量。
2021-06-08 cs.IT math.IT
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
Optimal Beamwidth and Altitude for Maximal Uplink Coverage in Satellite Networks
密集的卫星星座最近成为补充地面网络实现真正全球覆盖的一个突出解决方案。因此，可以采用分析优化技术来迅速最大限度地提高这种卫星网络的效益。本文提出了一个框架，依赖于两个主要的调谐参数，以优化上行链路的性能：（i）星座高度和（ii）卫星天线波束宽度。该框架利用工具，从随机几何推导出的分析模型，制定了一个参数上行链路覆盖问题，其中还包括用户流量需求作为输入。这使得运营商能够设计上行链路扩展策略，以满足不断增长的用户需求。该框架表明，微调这些参数可以显着提高网络容量。我们表明，随机星座的优化与Walker-delta和Walker-star等实用卫星星座的优化非常接近。
2021-10-13 cs.IT math.IT
A Tractable Approach to Coverage Analysis in Downlink Satellite Networks
卫星网络有希望提供无处不在和高容量的全球无线连接。传统上，卫星网络通过将卫星放置在多个圆形轨道几何形状的网格上来建模。然而，这样的网络模型需要复杂的系统级仿真来评估覆盖性能，并且对卫星网络的分析理解是有限的。继续成功的随机几何在地面网络的易处理的分析，在本文中，我们开发了新的模型，是易于使用随机几何的卫星网络的覆盖分析。通过在同心球表面上使用泊松点过程对卫星和用户的位置进行建模，我们表征了典型下行链路用户的覆盖概率作为相关参数的函数的解析表达式，这些参数包括路径损耗指数、卫星高度、密度和Nakagami衰落参数。然后，我们还得到了一个紧的下限的覆盖概率在易于处理的表达式，同时保持充分的一般性。利用推导出的表达式，我们确定的高度和路径损耗指数方面的卫星的最佳密度。我们的关键发现是，最佳的平均卫星数量随卫星高度递减，以最大限度地提高覆盖性能。仿真结果验证了推导公式的正确性。
2022-08-09 cs.IT cs.NI math.IT
Coverage and Rate Analysis of Follower-Based LEO Satellite Networks: A Stochastic Geometry Approach
King Abdullah University of Science and Technology（阿卜杜拉国王科技大学）
本文基于随机几何方法分析低轨卫星网络中跟随者集群的覆盖与速率性能，推导了 outage 概率和平均数据速率的解析表达式，并通过数值结果验证了跟随者架构的优势。
2026-04-01 cs.IT math.IT
Performance analysis of satellite-terrestrial integrated radio access networks based on stochastic geometry
针对星地一体化无线接入网覆盖性能缺乏理论分析的问题，本文基于随机几何推导同异频场景下的下行覆盖概率表达式，经仿真验证并分析了参数影响，为6G星地融合网络设计提供理论支撑。
2024-04-15 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
Coverage Analysis In Downlink Poisson Cellular Network With $κ$-$μ$ Shadowed Fading
当基站位置由泊松点过程（PPP）建模时，蜂窝网络的下行链路覆盖概率在期望信道是具有整数形状参数的Nakagami分布时是已知的。然而，对于许多感兴趣的衰落分布，例如Rician、Rician阴影、$κ$ - $μ$、$η$ - $μ$等，覆盖概率未知。$κ$ - $μ$阴影衰落是一般的衰落分布，其特殊情况是迄今为止已知的这些流行分布中的许多。在这封信中，我们推导出当所需信道经历$κ$ - $μ$阴影衰落时的覆盖概率。使用数值模拟，我们验证我们的解析表达式。
2016-10-24 cs.IT math.IT
Modeling and Analysis of GEO Satellite Networks
本文利用随机几何和二项点过程建模GEO卫星网络，推导覆盖概率并验证，为估计卫星网络覆盖性能提供简化方法。
2023-12-26 cs.IT eess.SP math.IT
Coverage and Rate Analysis of Downlink Cellular Vehicle-to-Everything (C-V2X) Communication
在本文中，我们提出了蜂窝车联网（C-V2X）通信网络的下行链路覆盖和速率分析，其中车辆节点和路边单元（RSU）的位置被建模为由泊松线过程（PLP）驱动的Cox过程，蜂窝宏基站（MBS）的位置被建模为二维泊松点过程（PPP）。假设一个固定的选择偏置和最大平均接收功率为基础的关联，我们计算的概率与{ \em典型接收机}，任意选择的接收节点，连接到车辆节点或RSU和蜂窝MBS。对于这种设置，我们得出的信号干扰比（SIR）为基础的覆盖概率的典型接收机。覆盖概率计算中的一个关键挑战来自于包含阴影效应。由于将阴影效应解释为节点位置的随机位移的标准程序不直接适用于Cox过程，因此我们提出了一种受Cox过程渐近行为启发的空间模型的近似。利用这一渐近特性，我们推导出覆盖概率的干扰功率分布的拉普拉斯变换。此外，我们通过表征服务车辆节点或RSU和服务MBS上的负载来计算典型接收器的下行链路速率覆盖。我们还提供了几个关键的设计见解，通过研究网络参数的函数的覆盖概率和覆盖率的趋势。我们观察到，通过增加MBS的密度获得的速率覆盖的改善可以等效地通过适当地调整选择偏差来实现，而不需要部署额外的MBS。
2019-01-26 cs.IT cs.NI math.IT
Satellite Infrastructure Sharing: Orbit-Structured Stochastic Geometry Modeling and Connectivity Analysis in Heterogeneous Satellite Networks
School of EE, KAIST（韩国科学技术院电气工程学院）
本文针对异构LEO卫星网络，采用球面Cox点过程等建模方法，分析卫星基础设施共享的可行性，推导关键性能指标闭式表达式，揭示覆盖重叠的固有权衡。
2026-08-13 cs.IT eess.SP math.IT
Analysis of SINR Coverage in LEO Satellite Networks through Spatial Network Calculus
ZJU-UIUC Institute, Zhejiang University（浙江大学）；School of Electronic Information and Communications, Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学电子信息与通信学院）；School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University（中山大学电子与信息工程学院）；Information Systems Technology and Design, Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学信息系统技术与设计学院）
本文基于空间网络演算提出LEO卫星网络性能评估框架，将卫星位置建模为球面强球调节点过程，推导Nakagami-m和Rayleigh衰落条件下覆盖概率的解析下界，验证其有效性且计算高效。
2025-11-11 cs.IT 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
Ultra-Dense LEO Satellite-based Communication Systems: A Novel Modeling Technique
低轨卫星以其低时延、大容量、无缝覆盖全球等特点在地球网络中扮演着不可或缺的角色。对于这样一个空前广泛的不规则系统，随机几何学是一种合适的研究方法。SG模型不仅可以应对日益增长的网络规模，而且可以准确地分析和估计网络的性能。本文研究了几种标准的卫星分布模型和星地信道模型。在非技术描述中介绍了系统级度量，例如覆盖概率及其中间值。然后，研究了各种因素对延迟和覆盖概率的影响。最后，本文提出了基于SG的低轨卫星系统分析可能面临的挑战和相应的解决方案。
2021-10-25 cs.IT math.IT
Maritime Coverage Enhancement Using UAVs Coordinated with Hybrid Satellite-Terrestrial Networks
由于其灵活的机动性，无人机（UAV）在按需通信方面表现出了巨大的潜力。在实践中，无人机辅助的空中基站不是分开的。相反，它们依赖于现有的卫星/地面系统来实现频谱共享和高效回程。在这种情况下，如何协调卫星，无人机和地面系统仍然是一个悬而未决的问题。在本文中，我们部署无人机的覆盖增强的混合卫星-陆地海上通信网络。在包含大尺度衰落和小尺度衰落的典型复合信道模型下，考虑无人机运动学、可容忍干扰、回程和通信总能量等约束条件，对无人机轨迹和空中发射功率进行联合优化。与现有研究不同的是，由于实际中很难在起飞前获得小范围的信道状态信息（CSI），而船舶位置可以通过专用的海上自动识别系统获得，因此本文仅假设存在与位置相关的大范围CSI。优化问题是非凸的。我们使用问题分解、逐次凸优化和二分搜索工具来解决这个问题。仿真结果表明，无人机适合与现有的卫星和地面系统，使用所提出的优化框架。
2019-04-04 cs.IT math.IT
Sensing and Link Model for Wireless Sensor Network: Coverage and Connectivity Analysis
覆盖和连通性是无线传感器网络的两个重要问题。覆盖范围是指部署的网络对感兴趣区域的监控程度。它依赖于用于设计网络模型的传感模型。连接性确保在两个节点之间建立无线链路。链路模型研究两个节点之间的连通性。在两个节点之间建立无线链路的概率是一种概率现象。节点间的连通性在网络连通性的判定中起着重要的作用。本文研究了节点感知模型对网络覆盖的影响。此外，我们调查的阴影衰落参数的连接和覆盖的依赖性。已经观察到，阴影效应在多跳无线网络中降低网络覆盖，同时增强连接性。
2014-06-05 cs.IT math.IT
Coverage and Spectral Efficiency of NOMA-Enabled LEO Satellite Networks with Ordering Schemes
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Xidian University（西安电子科技大学）；Eastern Institute of Technology（宁波东方理工学院）；Southeast University（东南大学）
本文研究了NOMA赋能低轨卫星网络中覆盖性能与频谱效率，通过两种排序方案和用户公平性功率分配方案，发现NOMA在特定SINR阈值下可提升用户总频谱效率达35%。
2026-01-12 cs.IT cs.SY eess.SP
5G Embraces Satellites for 6G Ubiquitous IoT: Basic Models for Integrated Satellite Terrestrial Networks
地面通信网络主要集中在城市地区的用户，但在诸如山区、沙漠和海洋的恶劣环境中具有差的覆盖性能。卫星可用于扩展地面第五代（5G）网络的覆盖范围。然而，卫星受到其高延迟和相对低的数据率的限制。因此，广泛研究了地面和卫星组件的集成，以利用双方的优势并实现无缝宽带覆盖。由于卫星通信（SatComs）和地面通信（TerComs）在信道衰落、传输延迟、移动性和覆盖性能方面存在显著差异，建立高效的混合卫星-地面网络（HALCOMS）仍面临许多挑战。通常，由于其中复杂的耦合关系，难以将HREF分解为单独的卫星和地面链路的总和。为了揭示HSTNs的全貌，我们把HSTNs作为基本合作模型的组合，这些模型包含卫星-地面集成的主要特征，但比大规模异构HSTNs简单得多，因此更容易处理。特别是，我们提出了三个基本的合作模式，即，模型X，模型L，和模型V，并提供了一个国家的最先进的技术，为他们每一个调查。我们讨论了未来的研究方向，建立一个无细胞的，分层的，解耦的障碍。我们还概述了开放的问题，为第六代（6 G）无处不在的物联网（IoT）设想一个敏捷，智能和安全的Hacker。
2021-02-07 cs.IT math.IT
Modeling and Analysis of Hybrid GEO-LEO Satellite Networks
本文基于泊松点过程对共享频率资源的混合GEO-LEO卫星网络进行建模，推导覆盖概率解析表达式，并通过仿真验证其有效性。
2024-10-18 cs.IT math.IT
Improving IoT-over-Satellite Connectivity using Frame Repetition Technique
通过非地面网络，设想利用卫星和空中平台将地面服务极少或没有地面服务的地区连接起来，实现全球覆盖。然而，提供NTN通信的挑战之一是，由于到卫星平台的巨大通信距离，相对于典型的地面场景，路径损耗水平增加。通常，蜂窝物联网技术采用帧重复，其中包括许多冗余数据传输以提高其成功率。这也可以扩展到卫星链路，以抵消长距离通信对链路预算的影响。在本文中，我们提出了一个分析框架，捕获的重复行为的基础上的视线（LoS）的概率，因为它严重影响的传播条件。我们分析的帧成功率，这使我们能够调整重复的行为，以适应给定的卫星导纳区域的覆盖性能。此外，我们得到了一个最优的全球平均成功率，通过考虑卫星的可用性。所提出的框架可以促进卫星物联网网络的覆盖增强。
2022-03-11 cs.IT math.IT
Stochastic Analysis of Cooperative Satellite-UAV Communications
研究了一种卫星-无人机（UAV）双跳协作通信系统，该系统包括一颗卫星（S）、一组簇首（CH），它们分别与一组均匀分布的UAV通信。具体地，这些CH用作空中解码和转发中继，以将S发送的信息转发给UAV。此外，自由空间光（FSO）和射频（RF）技术分别采用S-CH和CH-UAV链路，以利用FSO的高方向性长距离传输和RF的全向覆盖能力。CH在三维空间中的位置遵循Matérn硬核点过程II型，其中每个CH不能比预定义的距离更接近任何其他CH。在性能建模过程中，考虑了三种不同的情况：无干扰、干扰主导和干扰和噪声情况。然后，研究了S-CH链路和CH-UAV链路在三种情况下的覆盖性能，推导了两种链路覆盖概率的解析表达式。推导了无干扰情况下S-CH链路和CH-UAV链路上CP的渐近表达式。最后，数值结果验证了我们提出的分析模型，从而得出一些有意义的结论。
2021-03-18 cs.IT eess.SP math.IT
Leveraging Aerial Platforms for Downlink Communications in Sparse Satellite Networks
针对稀疏卫星网络下行链路通信问题，本文建立基于各向同性卫星Cox点过程的随机几何框架，评估时空性能指标及通信性能，验证空中平台可替代密集卫星网络增强通信性能的潜力。
2024-11-28 cs.IT eess.SP math.IT
Downlink Analysis of LEO Multi-Beam Satellite Communication in Shadowed Rician Channels
蜂窝技术即将扩展到低地球轨道（LEO）的基站，需要重新审视地面3GPP信道模型。相对于这些模型，天空到地面的蜂窝信道将表现出更少的衍射，更深的阴影，更大的多普勒频移，并可能更强的跨小区干扰：高仰角和LEO卫星传输到部分重叠的点波束的极端"扇区化"的后果。为了允许预测的预期信号噪声比（SNR），干扰噪声比（INR）和中断的概率，我们的特点所需的功率和干扰信号接收地面用户从这样的低地球轨道卫星。特别是，建立在阴影Rician信道模型，我们观察到，共同小区和跨小区的天空到地面的信号沿着类似的路径，而地面的共同和跨小区的信号沿着非常不同的路径。我们的特点SNR，信号干扰比（SIR），和INR使用发射波束配置文件和线性关系，我们建立某些Shadowed莱斯随机变量之间。这些工具使我们能够简化某些密度函数和时刻，方便未来的分析。数值结果产生洞察新兴的低地球轨道系统是否应被视为干扰或噪声限制的关键问题。
2021-07-29 cs.IT eess.SP math.IT
Enabling 5G on the Ocean: A Hybrid Satellite-UAV-Terrestrial Network Solution
当前的第五代（5G）蜂窝网络主要集中在陆地场景。由于在海洋上部署通信基础设施的困难，现有海上通信网络（MCN）的性能远远落后于5G。这个问题可以通过使用无人机（UAV）作为敏捷的空中平台来解决，以实现按需的海上覆盖，作为海洋卫星和岸基地面站（TBS）的补充。在本文中，我们研究了无人机与现有的MCN的集成，并调查了混合卫星-无人机-陆地网络的海上覆盖的潜在收益。与陆地情况不同，海洋上的船只保持海上航线，分布稀疏。这为简化无人机的调度提供了新的机会。此外，由于更加复杂的海上航行环境，以及UAV与现有卫星/TBS之间的相互干扰，出现了新的挑战。我们讨论这些问题，并考虑实际的限制，显示可能的解决方案。
2020-06-01 cs.IT eess.SP math.IT
Hybrid Satellite-UAV-Terrestrial Networks for 6G Ubiquitous Coverage: A Maritime Communications Perspective
在即将到来的智慧海洋时代，可靠和高效的通信对于促进各种海事活动至关重要。目前的海上通信网络主要依靠海上卫星和陆上基站。前者通常提供有限的传输速率，而后者缺乏广域覆盖能力。由于这些事实，最先进的MCN远远落后于地面第五代（5G）网络。为了填补即将到来的第六代（6G）时代的空白，我们探讨了可部署的BS的海上覆盖增强的好处。无人驾驶飞行器（UAV）和移动船舶都用于配置可部署的BS。这导致了海洋上的分层卫星-无人机-地面网络。我们解决联合链路调度和速率自适应问题，这种混合网络，以最大限度地减少总能耗与服务质量（QoS）的保证。与以往的研究不同，我们只使用大规模的信道状态信息（CSI），这是位置相关的，因此可以通过每个无人机/船舶的位置信息，根据其特定的轨迹/航道进行预测。该问题被证明是一个NP-难的混合整数非线性规划问题，具有一组隐藏的非线性等式约束。我们解决它次优使用Min-Max变换和迭代问题松弛，导致面向过程的联合链路调度和速率自适应方案。仿真结果表明，该方案能够以多项式的计算复杂度和较低的系统开销为所有用户提供灵活的按需覆盖。此外，它可以实现一个突出的性能接近最优解。
2021-04-25 cs.IT math.IT
Advancing Multi-Connectivity in Satellite-Terrestrial Integrated Networks: Architectures, Challenges, and Applications
本文介绍了卫星地面融合网络中多连接技术的三种部署架构，探讨了系统设计与关键技术挑战，展示了典型应用并开展覆盖性能对比案例研究，提出了未来研究方向。
2025-02-19 cs.IT cs.SY eess.SP
Traffic Offloading Probability for Integrated LEO Satellite-Terrestrial Networks
本文研究集成低轨卫星-地面网络的流量卸载问题，基于瞬时信号强度推导流量卸载概率，并设计最优LEO卫星网络，以最少卫星数量最大化卸载概率并控制地面流量，克服覆盖受限与流量拥塞。
2023-07-31 cs.IT math.IT
Structured Satellite-UAV-Terrestrial Networks for 6G Internet of Things
面向6G物联网，提出结构化卫星-无人机-地面网络集成方案，借鉴人体协同作用设计四种基本层次结构，并提出面向过程的按需覆盖方法以解决异构链路带来的系统复杂度问题。
2024-02-12 cs.IT math.IT
Downlink Coverage Probability in a Cellular Network with Ginibre Deployed Base Stations and Nakagami-m Fading Channels
近年来，空间随机模型的基础上决定点过程（DPP）的蜂窝无线网络的分析研究作为有前途的模型。实际上，DPP可以表达在真实蜂窝网络中观察到的宏基站（BS）配置的排斥性质，并且具有许多期望的数学性质来分析网络性能。然而，几乎所有基于DPP的模型上的先前工作都假设瑞利衰落，而基于泊松点过程的空间模型已经被开发为允许衰落/阴影传播效应的任意分布。为了使基于DPP的模型更有前途，必须将其扩展到允许非瑞利传播效应。在本文中，我们提出了下行链路蜂窝网络模型，其中的BS部署根据Ginibre点过程，这是一个主要的例子的DPPs，在Nakagami-m衰落。对于所提出的模型，我们推导出一个数值计算的覆盖概率的形式，并揭示了它的一些性质的数值和理论。
2015-03-18 cs.IT 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
Satellite Clustering for Non-Terrestrial Networks: Concept, Architectures, and Applications
本文提出卫星聚类概念，通过协作传输提升LEO巨型星座网络性能，仿真显示卫星多时聚类优于非聚类，并基于3GPP提出架构与未来应用。
2023-01-20 cs.IT 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
Spiking Neural Networks for Detecting Satellite-Based Internet-of-Things Signals
RMIT University（皇家墨尔本理工大学）
本文提出利用脉冲神经网络检测LEO物联网卫星上行链路信号，以应对高密度用户导致的同信道干扰，实验表明其检测性能优于匹配滤波器且功耗远低于传统深度学习方法。
2023-04-08 cs.IT eess.SP math.IT
Modeling and Performance Analysis of IoT-over-LEO Satellite Systems under Realistic Operational Constraints: A Stochastic Geometry Approach
针对现有低轨卫星物联网理论研究假设脱离现实的问题，提出基于二项点过程的随机几何模型，结合真实信道与干扰分析，经仿真验证可准确评估系统覆盖概率等关键性能。
2025-05-18 cs.IT cs.NI 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
Modeling and Analysis for Multiple-Layer LEO Satellite Internet of Things Constellations
Zhejiang University（浙江大学）；Hangzhou Normal University（杭州师范大学）
针对多层低地球轨道卫星物联网星座在莱斯衰落信道下性能未知的问题，提出基于随机几何的建模与分析框架，集成相关信道建模和点过程，推导关键性能指标表达式，仿真验证模型准确性与有效性，为星座研究与系统优化提供支持。
2026-07-13 cs.IT math.IT
Coverage in mmWave Cellular Networks with Base station Cooperation
由于遮蔽和阻塞而导致的信号中断的存在预计将成为毫米波（mmWave）网络中的主要瓶颈。此外，在毫米波网络将具有密集基站部署的预期愿景下，来自强视距基站的干扰也会增加，从而进一步增加中断的概率。为了解决减少中断的问题，本文探讨了在毫米波异构网络的下行链路中基站协作的可能性。这项工作的主要重点是表明，在一个随机的几何框架，从随机定位的基站的合作降低中断概率。由于高度定向的传输将经历较不严重的衰落，人们可能会期望合作将增加覆盖概率，我们的数值例子表明，事实上是这样的。覆盖概率的会计得出：不同的衰落分布，天线方向性和阻塞。数值结果表明，在密集的毫米波系统中，基站合作的覆盖范围，并没有小规模的衰落大大超过没有合作的覆盖范围。相比之下，当毫米波网络密度较低时，信号阻塞的概率较高，并且具有瑞利衰落，则报告了不显著的增加。
2015-03-18 cs.IT cs.NI math.IT
Evaluating S-Band Interference: Impact of Satellite Systems on Terrestrial Networks
本文研究了卫星系统对地面网络在S频段的干扰影响，通过分析传输机制和模拟实验，探讨了干扰强度与用户设备方向角度的关系。
2026-02-04 cs.IT eess.SP math.IT
Analyzing the Reduced Required BS Density due to CoMP in Cellular Networks
在本文中，我们调查的好处，基站（BS）合作在上行链路的协作多点（CoMP）网络。我们的品质因数是满足所选速率覆盖所需的BS密度。我们的模型假设一个2-D网络的基站在一个规则的六边形晶格中的路径损耗，对数正态阴影和瑞利衰落影响从用户接收到的信号。首先给出了合作区域内各点的和速率覆盖概率和遍历和速率的精确闭合表达式。然后，对于一个选定的用户速率质量，所需的BS的密度推导出的基础上的最小值的速率覆盖概率的合作区域。该方法保证了在整个覆盖区域中的可达到的速率高于具有选定概率的目标速率。该公式允许BS协作的不同阶次之间的比较，从更高阶次的协作量化减少的所需BS密度。
2013-09-26 cs.IT math.IT
Location-Based Timing Advance Estimation for 5G Integrated LEO Satellite Communications
卫星-地面综合通信网络旨在利用卫星和地面移动通信，从而提供真正的无处不在的覆盖。对于5G低轨道（LEO）卫星通信系统，在初始随机接入过程中需要估计定时提前量（TA），以便于不同用户之间的上行帧对齐。然而，由于LEO卫星通信系统的固有特性，例如，波束覆盖范围广、传播延迟长，现有的5G地面上行TA方案不适用于卫星网络。在本文中，我们研究了基于位置的TA估计5G综合低轨卫星通信系统。在下行链路定时和频率同步阶段，我们获得了到达时间差（TDOA）和到达频率差（FDOA）的测量，这是从卫星在不同的时刻。我们建议采取这些测量用于UE地理定位或星历估计，从而计算TA值。然后，将估计公式化为二次优化问题，其全局最优解可以通过二次罚算法获得。为了减少计算复杂性，我们进一步提出了一种替代的近似方法的基础上迭代执行线性化过程的二次等式约束。仿真结果表明，该方法能够逼近TA估计的Cramer-Rao下界，从而保证不同用户的上行帧对齐。
2021-05-09 cs.IT math.IT
Coverage and Spectral Efficiency of Indoor mmWave Networks with Ceiling-Mounted Access Points
向可能为大量用户提供服务的室内区域（如交通枢纽或会议中心）提供高吞吐量毫米波信号将需要部署专用的室内毫米波接入点。在本文中，我们研究了安装在天花板上的毫米波接入点的密集部署，并使用固定定向天线照亮地面上的选定地点。在这种设置中，限制信号传播的主要因素是人体的阻塞。我们评估我们的系统下，考虑到波束宽度的主瓣，接入点密度，和定位的移动终端相对于用户的身体的情况下。我们发现，覆盖范围和面积频谱效率曲线表现出非平凡的行为，可以分为四个区域的接入点密度，波束宽度和高度值的选择有关。此外，我们观察到一个权衡波束宽度设计，最佳波束宽度最大化覆盖范围或区域频谱效率，但不是两者兼而有之。最后，当我们考虑不同的身体阴影场景时，我们的网络设计优化了手持或直接佩戴在身体上的设备的覆盖或区域频谱效率性能，因为每个场景都需要互斥的接入点密度和波束宽度设置。
2018-02-16 cs.IT cs.NI math.IT
Connection Between System Parameters and Localization Probability in Network of Randomly Distributed Nodes
本文研究了有界区域内随机分布通信节点网络的定位概率问题。假设表示为L节点的一部分节点具有定位信息，而表示为NL节点的其余节点不具有定位信息。基本模型假设每个节点都有一定的无线电覆盖范围，在该范围内可以进行相对距离测量。我们模拟的情况下，无线电覆盖范围是固定的，无线电覆盖的情况下，在对数正态阴影环境中的信号强度测量确定。我们应用概率的方法来确定NL节点定位的概率作为覆盖区域的功能域面积比和密度的L-节点。我们建立了这种概率的解析表达式和过渡阈值的关键参数，从而观察到显着的变化的概率行为。文中给出的理论结果得到了仿真的支持。
2007-10-27 cs.DM cs.IT cs.NI
NOMA-Based Hybrid Satellite-UAV-Terrestrial Networks for Beyond 5G Maritime Internet of Things
目前的第五代（5G）网络没有覆盖海洋区域，这给海上物联网（IoT）的发展带来了困难。为了解决这个问题，我们建立了一个近岸网络，合作使用陆上基站（TBS）和系留无人机（UAV）。这些TBS和UAV以用户为中心的方式形成虚拟集群。在每个虚拟集群内，采用非正交多址接入（NOMA），以灵活地包含各种海上物联网设备，这些设备通常稀疏地分布在广阔的海洋上。近岸网络还与海洋卫星共享频谱。在这种基于NOMA的卫星-无人机-地面混合网络中，不同网段、不同集群以及不同用户之间会发生干扰。因此，我们制定了一个联合功率分配问题，以最大限度地提高网络的总速率。与现有的研究不同，我们只使用大规模的信道状态信息（CSI）进行优化，以减少系统开销。通过使用海上物联网设备的位置信息来获得大规模CSI。该问题是非凸的棘手的非线性约束。我们采用极大极小优化、辅助函数法和逐次凸逼近技术来解决这些困难。在此基础上提出了一种迭代功率分配算法，仿真结果表明该算法能够有效地提高覆盖范围。这显示了基于NOMA的混合卫星-无人机-地面网络在海上按需覆盖方面的潜力。
2021-08-18 cs.IT math.IT
Energy-Efficient RIS-Assisted Satellites for IoT Networks
使用卫星为密集部署的物联网（IoT）网络提供无处不在的覆盖和连接，预计将在新兴的6G网络中成为现实。然而，物联网节点的低电池容量构成了它们与卫星直接连接的问题，这些卫星位于高达2000公里的高度。在本文中，我们提出了一种新的架构，涉及使用可重构智能表面（RIS）单位，以减轻与长传输距离的路径损耗。这些RIS单元可以放置在卫星反射阵列上，并且当用于广播和波束形成时，它们可以在信号传输中提供显著的增益。这项研究表明，RIS辅助卫星可以为物联网网络提供高达10^5倍的下行链路和可实现的上行链路速率。
2021-05-21 cs.IT math.IT
Spherical Point Process with Random Heights: New Approach for Modeling and Analysis of Downlink Satellite Networks
KAIST（韩国科学技术院）；POSTECH（浦项工科大学）；INRIA-ENS, France（法国国家信息与自动化研究所-巴黎高等师范学院）
本文提出基于三维泊松点过程的随机高度模型（RHM），通过在名义壳层引入随机径向位移来捕捉不同高度分布，推导了下行链路覆盖概率解析表达式，为分析大规模LEO立体星座网络性能提供了准确工具。
2025-11-03 cs.IT cs.SY eess.SP
Required Base Station Density in Coordinated Multi-Point Uplink with Rate Constraints
在本文中，我们得到所需的空间密度的基站（BS）在一个协调的多点上行链路蜂窝网络，以满足所选择的服务质量度量。我们的模型假设两个BS之间的合作，并获得所需的密度下阴影和瑞利衰落不同的LTE-A路径损耗模型。所提出的方法保证了在整个覆盖区域的最坏情况下的可实现的速率高于目标速率与选定的概率。两个模型的位置的BS被认为是：一个六边形网格和泊松点过程（PPP）修改设置一个最小的单元格大小。首先，对于每个合作区域，确定具有最小速率覆盖概率的位置-最坏情况点。接下来，获得最坏情况下的速率覆盖概率的精确闭合形式近似。提出的近似是有用的网络性能的快速评估，并可用于网络设计的参数研究。这里，它们被应用于获得所需的BS密度以实现目标速率覆盖概率。作为额外的好处，这里的公式量化了从常规BS部署（网格模型）移动到随机BS部署（PPP模型）的代价。
2013-09-27 cs.IT math.IT
Conditional Contact Angle Distribution in LEO Satellite-Relayed Transmission
这封信的接触角分布的基础上的条件下，中继低地球轨道（LEO）卫星是在地面发射机和地面接收机的通信范围。作为随机几何布线分析的核心分布之一，推导了条件接触角的\ac{CDF}的解析表达式。此外，条件接触角被应用于分析地面发射器和接收器之间的普通卫星的不可达性。最后，借助条件接触角，研究了低轨卫星中继传输的覆盖概率和可达数据率。
2022-08-02 cs.IT cs.NI math.IT
Enhancement of Direct LEO Satellite-to-Smartphone Communications by Distributed Beamforming
本文提出基于电磁波叠加的分布式波束成形技术，以增强LEO卫星到智能手机的直接通信链路预算，并分析阵列结构、多普勒频移和时间失配的影响，数值结果表明接收功率增强最高可达波束数平方，两颗卫星最大增强6 dB，四颗卫星最大增强12 dB。
2023-08-09 cs.IT cs.NI math.IT
Downlink Performance of Cell-Free Massive MIMO for LEO Satellite Mega-Constellation
Eastern Institute of Technology（东方理工学院）；Zhejiang Key Laboratory of Industrial Intelligence and Digital Twin（浙江省工业智能与数字孪生重点实验室）；Xidian University（西安电子科技大学）；State Key Laboratory of Integrated Services Networks（综合业务网国家级重点实验室）
本文研究了低轨卫星超大规模星座中无源大规模MIMO的下行性能，通过随机几何学工具建模并分析了覆盖概率，发现视距效应和服务范围对覆盖概率有显著影响。
2025-10-31 cs.IT cs.SY eess.SP
Performance Limits of Network Densification
网络致密化是一种很有前途的蜂窝部署技术，它利用空间重用来增强覆盖范围和吞吐量。最近的工作已经确定，在某些时候，超致密化将不再能够提供显着的吞吐量增益。在本文中，我们提供了一个统一的处理网络致密化的性能限制。我们开发了一个通用的框架，其中包括多斜率路径损耗和整个空间的阴影和小规模衰落分布，最强的细胞关联下的泊松场的干扰。首先，我们的研究结果表明，有三个缩放制度的下行链路信号与干扰加噪声比（SINR），覆盖概率，和平均每用户速率。具体而言，根据近场路径损耗和衰落分布，5G超密集网络（UDN）的用户性能将随着网络密度的增加而单调增加、饱和或衰减。其次，我们表明，网络的覆盖密度和区域频谱效率方面的性能可以扩展与网络密度比用户性能更好。此外，我们提供的覆盖范围和平均速率的排序结果作为一种手段，定性比较不同的传输技术，可能表现出相同的性能缩放。我们的结果通过模拟验证，为5G UDN的部署提供了简洁的见解和有价值的设计指南。
2017-04-05 cs.IT cs.NI math.IT
