卫星上行链路中基于多普勒超外差接收的里德伯原子量子接收机小区级信道整形
信号处理
2026-07-07 v1
摘要
在本文中，我们提出了一种用于卫星上行链路通信的自超外差里德伯均匀阵列接收机，其中利用卫星运动自然产生的多普勒频移来生成中频信号。我们首先开发了一个近场本地振荡器（LO）合成模型，并表征了里德伯蒸气室内空间变化的LO电场。基于蒸气室中心近似，推导出闭式射频（RF）到光转换，建立了入射卫星信号与LO诱导的小区级响应之间的显式桥梁。推导的模型表明，可编程LO通过控制小区级转换增益、相位响应和相位匹配行为，充当模拟域信道整形机制。在此等效信道模型的基础上，我们提出了一个LO设计问题，以最大化有效信道的香农容量，并为LO幅度和相位开发了一种高效的优化算法。仿真结果表明，在合适的LO配置下，蒸气室转换可以重塑有效信道，调整波束方向图对齐，并适度降低用户间相关性。此外，所提出的LO设计显著提高了相对于基准方案的可实现容量，为未来卫星通信系统提供了一种有前景的自超外差里德伯架构。
引用
@article{arxiv.2607.05979,
title = {Cell-Level Channel Shaping for Rydberg Atomic Quantum Receivers in Satellite Uplinks With Doppler-Enabled Superheterodyne Reception},
author = {Qihao Peng and Qu Luo and Kezhi Wang and Cunhua Pan and Pei Xiao and Trung Q. Duong and Jiangzhou Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.05979},
year = {2026}
}