基于全息天线面的多高度 LEO 卫星网络波束赋形
信息论
2025-01-09 v1 信号处理
math.IT
摘要
低轨道 (LEO) 卫星网络能够提高全球互联网服务覆盖。本文提出一种用于多高度 LEO 卫星网络中基于全息天线面的陆地用户的混合波beamforming 设计。首先，通过最大化来自服务卫星到陆地用户的下行信道增益来优化全息波beamformer。随后，构想一种基于最小均方误差 (MMSE) 的检测算法，用于消除来自其他卫星的干扰。为消除对获取所有卫星完整信道状态信息 (CSI) 的高额开销，我们提出一种低复杂度 MMSE波beamforming算法，仅依赖于 LEO 卫星星座分布的统计几何，这种算法在稠密 LEO 卫星部署情况下，可实现与基于完整 CSI 的算法相当的吞吐量。此外，由于其跨卫星干扰抑制能力，该方法优于最大比率合成 (MRC) 算法。仿真结果表明，给定相同天线接收器物理尺寸，我们的所提出的基于全息天线面的混合波beamforming架构在吞吐量方面能够优于最新的天线阵列架构。此外，我们展示，考虑稠密布置的全息天线面板元素之间相互耦合效应后，波beamforming性能可显著提升。
引用
@article{arxiv.2501.04164,
title = {Holographic Metasurface-Based Beamforming for Multi-Altitude LEO Satellite Networks},
author = {Qingchao Li and Mohammed El-Hajjar and Kaijun Cao and Chao Xu and Harald Haas and Lajos Hanzo},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.04164},
year = {2025}
}