具有太赫兹与自由空间光星间链路的空间MIMO系统中的直接上行连接
信号处理
2025-02-04 v1
摘要
本文研究从单天线移动电话到卫星集群的上行传输，重点探讨星间链路（ISL）在促进协作信号检测中的作用。研究聚焦于非理想ISL，考察太赫兹（THz）和自由空间光（FSO）两种ISL的遍历容量。我们基于最新的3GPP标准，提出了一个实际场景，明确了频段、带宽、用户与卫星天线增益、功率水平以及信道特性，均与最新的非地面网络（NTN）3GPP标准保持一致。此外，我们提出了一种卫星选择方法，以确定作为主节点（MN）负责信号处理的最佳卫星。该方法同时考虑了用户-卫星链路和ISL信道。对于THz ISL分析，我们在两种场景下推导了遍历容量的闭式近似：一种是卫星间共享瞬时信道状态信息（CSI），另一种是仅共享统计CSI。对于FSO ISL分析，我们给出了考虑指向误差损失影响的遍历容量闭式近似上界。此外，我们评估了不同ISL频率和指向误差对频谱效率的影响。仿真结果表明，多卫星多输入多输出（MIMO）卫星通信（SatCom）在频谱效率方面显著优于单卫星SatCom。同时，我们推导的遍历容量近似上界与蒙特卡洛仿真结果高度吻合。
引用
@article{arxiv.2502.00824,
title = {Direct Uplink Connectivity in Space MIMO Systems with THz and FSO Inter-Satellite Links},
author = {Zohre Mashayekh Bakhsh and Yasaman Omid and Gaojie Chen and Farbod Kayhan and Yi Ma and Rahim Tafazolli},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.00824},
year = {2025}
}