基于用户分组的低轨卫星动态跳波束算法

TP393; 在部署了大规模 MIMO 的卫星通信系统中,当用户数量远超卫星的波束数时,即便增加射频链的数量,即增加同时服务用户的数量,仍然难以满足卫星通信系统的时延要求.针对以上问题,提出一种基于用户分组的动态跳波束方案,根据用户组进行通信服务覆盖.所提方法利用信道角域分布的稀疏性,根据用户能量最大的波束方向自适应划分用户分组.由于卫星上功率限制使得射频链数量受限,且增加同时服务的用户组会增加用户组间的干扰,因此共信道用户组的数量受到功率和干扰约束,限制了通信业务服务时延减小.于是进一步提出波束簇分组的跳波束方案,此时波束簇通过增加同一时刻服务用户的数量,来减小用户的时延.由于以上问题是非凸...

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Published in天地一体化信息网络 Vol. 4; no. 4; pp. 1 - 10
Main Authors 舒晴, 李维彪, 金作霖, 郑重, 张永波, 费泽松
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 北京理工大学信息与电子学院,北京 100081%延安大学物理与电子信息学院,陕西 延安 716000 20.12.2023
Subjects
资源分配
resource allocation
行列式点过程
LEO satellite
beam-hopping technology
determinantal point process learning
跳波束技术
低轨卫星
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ISSN2096-8930
DOI10.11959/j.issn.2096-8930.2023037

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Summary:TP393; 在部署了大规模 MIMO 的卫星通信系统中,当用户数量远超卫星的波束数时,即便增加射频链的数量,即增加同时服务用户的数量,仍然难以满足卫星通信系统的时延要求.针对以上问题,提出一种基于用户分组的动态跳波束方案,根据用户组进行通信服务覆盖.所提方法利用信道角域分布的稀疏性,根据用户能量最大的波束方向自适应划分用户分组.由于卫星上功率限制使得射频链数量受限,且增加同时服务的用户组会增加用户组间的干扰,因此共信道用户组的数量受到功率和干扰约束,限制了通信业务服务时延减小.于是进一步提出波束簇分组的跳波束方案,此时波束簇通过增加同一时刻服务用户的数量,来减小用户的时延.由于以上问题是非凸的,采用数据驱动的行列式点过程方法简化跳波束方案中的波束调度.仿真结果表明,基于用户分组的动态跳波束算法能够有效减小用户的平均时延,与单波束方案相比,平均时延减少超过52%.同时在仿真结果中也验证了行列式点过程模型的泛用性.
ISSN:2096-8930
DOI:10.11959/j.issn.2096-8930.2023037