面向 Ka 频段 LEO 下行链路的环境到链路 ISAC：空间天气探测
信号处理
2026-01-06 v1 系统与控制
系统与控制
摘要
Ka 频段低轨道 (LEO) 下行链路在阳光风暴驱动的离子层扰动期间可能发生秒级可靠性崩溃，固定衰减余量和响应式自适应编码调制 (ACM) 要么过于保守，要么反应迟缓。本文提出一种无星测导航 (GNSS) 自由的链路内部预测控制器，通过几何无关的双载波相位可观测量（以 10 Hz 速率）进行探测：高通滤波和模板基准 onset 检测器，随后是四状态几乎恒定速度卡尔曼滤波器，估计 VTEC 及其速率，短期前瞻 (60 s) 推导出端点 outage 概率，用作风险门控，以触发一步离散 MCS 下调和 pilot 时间更新，带有滞后。评估使用基于真实 GOES X 射线flare 形态的物理信息 log replay，在不相交日 frozen-calibration 协议下进行，uncertainty 通过配对移动块 bootstrap 报告。在受压迫 60 s 窗口内，控制器将峰值 BLER 降低 25--30%，良性吞吐量提升 0.10--0.15 bps/Hz，对无适应基线有效。该循环在每 0.1 s 历元中运行 （约 0.042 ms 实际测量），可实现 onboard 实施，讨论了针对迟滞主导事件的范围和部署考虑因素。
引用
@article{arxiv.2601.00820,
title = {Environment-to-Link ISAC with Space-Weather Sensing for Ka-Band LEO Downlinks},
author = {Houtianfu Wang and Haofan Dong and Hanlin Cai and Ozgur B. Akan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.00820},
year = {2026}
}