用于实时评估基于 OAM 的星间链路的紧凑解析模型
信号处理
2025-06-27 v1
摘要
本文提出了一个高效的解析框架，用于评估在指向误差下利用轨道角动量（OAM）波束的星间通信系统的性能。首先开发了一个精确的解析模型，以表征基于 OAM 的星间链路中由波束未对准引起的模间串扰。在此模型基础上，我们推导出了高效的解析表达式，以分析和优化系统的误码率（BER）性能。与计算量大的传统基于蒙特卡洛的方法不同，所提出的方法提供了准确的性能预测。得益于对串扰和 BER 均使用了解析表达式，这大幅减少了计算时间并保持了高精度。这种快速且准确的评估能力对于动态低地球轨道（LEO）卫星星座尤为关键，因为其网络拓扑和信道条件变化迅速，需要实时链路自适应。此外，我们系统地设计并评估了非对称 OAM 模式集，在存在指向误差时，其性能显著优于对称配置。我们的结果还揭示了波束发散、跟踪精度和链路距离之间相互作用的关键见解，证明了所提出的框架能够高保真地实时优化系统参数。解析结果通过广泛的蒙特卡洛仿真得到了严格验证，证实了其对诸如 LEO 卫星网络等高移动性光无线系统的实用适用性。
引用
@article{arxiv.2506.20823,
title = {Compact Analytical Model for Real-Time Evaluation of OAM-Based Inter-Satellite Links},
author = {Mohammad Taghi Dabiri and Mazen Hasna},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.20823},
year = {2025}
}