低地球轨道卫星通信中的波束管理：切换频率控制与星地频谱共享
社会与信息网络
2024-04-16 v1
摘要
为了实现无处不在的无线连接，低地球轨道（LEO）卫星网络引起了广泛关注。然而，由于时变的蜂窝负载、高动态的网络拓扑以及复杂的干扰情况，有效的波束管理具有挑战性。在本文中，在星间切换频率和星地/波束间干扰约束下，我们制定了一个实际的波束管理问题，旨在最大化蜂窝的长期服务满意度。特别地，利用Lyapunov框架将原始问题等价转化为多个单时段优化问题，其中虚拟队列稳定性约束替代了星间切换频率约束。由于每个单时段问题是NP难的，我们进一步将其分解为三个子问题：星间切换决策、波束跳变设计和星地频谱共享。首先，开发了一种主动的星间切换机制来平衡切换频率和卫星负载。随后，提出了一种基于冲突图的波束跳变设计算法以实现波束间的干扰抑制，然后设计了一种灵活的星地频谱共享算法以满足波束蜂窝的需求并提高频谱效率。仿真结果表明，与基线相比，我们的方案显著提高了服务满意度，其中波束蜂窝的平均数据队列长度减少了超过50%，且切换频率可接受。
引用
@article{arxiv.2404.08967,
title = {Beam Management in Low Earth Orbit Satellite Communication With Handover Frequency Control and Satellite-Terrestrial Spectrum Sharing},
author = {Yaohua Sun and Jianfeng Zhu and Mugen Peng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.08967},
year = {2024}
}