大规模低轨星座中面向平面间星间通信的NOMA-OMA混合接入方案

低地球轨道（LEO）星座中卫星间的通信通过星间链路（ISL）进行。与以固定相对距离互连同一轨道面内卫星的平面内 ISL 不同，平面间 ISL 经历显著的 Doppler 频移，因为属于不同轨道平面的卫星呈现出时变相对距离（例如，为最小化卫星间物理碰撞风险所需）。本文研究将大规模 LEO 星座中多颗卫星连接到一颗称为汇聚节点的接收卫星的问题。具体而言，我们考虑一种混合多址方案，其结合非正交多址（NOMA，射频 ISL 共享相同时频资源块）与正交多址（OMA，ISL 使用正交资源块）。朝向汇聚节点发射的卫星集合被划分为组，组内采用 NOMA，组间采用 OMA 分离。该方案以纯 OMA 和纯 NOMA 为特例。我们的研究指出，在纯 NOMA 方案中相似的 Doppler 频移对卫星个体速率有显著影响，从而降低了该技术的网络公平性。受此启发，我们设计了所提混合 NOMA-OMA 方案的策略，利用平面间 Doppler 频移分集提升卫星间公平性，同时相比纯 OMA 技术确保显著更高的和速率容量。数值结果证实了我们的理论分析，展示了所提技术相对纯 NOMA 方案的公平性提升以及相对纯 OMA 方案的容量改进。