低轨卫星通信中可移动天线阵列辅助地面站的联合天线定位与波束赋形
信号处理
2025-09-10 v1
摘要
本文提出了一种由可移动天线（MA）阵列辅助的低地球轨道（LEO）卫星地面站的新型架构。与传统的固定位置天线（FPA）不同，MA阵列可以灵活调整天线位置以重构阵列几何结构，从而在超密集的LEO卫星网络中更有效地抑制干扰并提升通信性能。为降低移动开销，我们在天线初始化阶段配置天线位置，这些位置在地面站的整个通信期间保持不变。为此，我们构建了一个优化问题，通过联合优化其天线位置矢量（APV）和时变波束赋形权重（即天线权重矢量，AWV），来最大化地面站的平均可达速率。为解决由此产生的非凸优化问题，我们采用拉格朗日对偶变换和二次变换，将目标函数重构为更易于处理的形式。然后，我们开发了一种高效的基于块坐标下降的迭代算法，该算法交替优化APV和AWV直至收敛。仿真结果表明，在各种系统设置下，我们提出的MA方案通过提高地面站的可达速率，显著优于传统的FPA，从而为未来超密集LEO卫星通信网络中的干扰抑制提供了一种高效的解决方案。
引用
@article{arxiv.2509.07511,
title = {Joint Antenna Positioning and Beamforming for Movable Antenna Array Aided Ground Station in Low-Earth Orbit Satellite Communication},
author = {Jinming Wang and Lipeng Zhu and Shuai Han and He Sun and Rui Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.07511},
year = {2025}
}