面向 LEO 卫星通信的空中信令设计用于无授权随机接入
信号处理
2025-08-06 v1
摘要
对大规模设备连接需求增长的 underserved 区域推动了先进的低 Earth 环 (Low Earth Orbit, LEO) 卫星通信系统的发展。无连接建立的卫星信令 LEO 系统为实现需求感知资源分配和低访问延迟提供了可行方案。本文针对 grant-free 随机接入系统中的信令设计进行了研究，以动态分配跨服务小区的卫星资源。我们构建了一个在有限卫星束生成容量下最大化跨小区最低成功传输概率的二进制优化问题。为求解该问题，我们提出了新的信令设计算法，通过交替优化框架来增强碰撞规避率和解码成功率。具体而言，算法采用二分法根据需求优化每个小区的照明分配，同时使用交替方向乘子方法 (ADMM) 优化卫星信令模式以实现解码成功率最大化。此外，我们通过替换严格的二进制约束为两个等价的连续值约束来增强 ADMM。仿真结果表明，所提出的算法在多种信令方法上均显著优于其他方法，并验证了其在管理需求不平衡方面的鲁棒性。
引用
@article{arxiv.2508.03391,
title = {Beam-Hopping Pattern Design for Grant-Free Random Access in LEO Satellite Communications},
author = {Seunghyeon Jeon and Seonjung Kim and Gyeongrae Im and Yo-Seb Jeon},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.03391},
year = {2025}
}