跳束低轨卫星通信中的联合波束成形与照射图样设计
信息论
2024-09-17 v1 信号处理
math.IT
摘要
由于混合波束成形（HBF）能够以低得多的硬件复杂度逼近全数字波束成形（FDBF）的性能，我们研究了跳束（BH）低轨（LEO）卫星通信中的 HBF 设计。为最大化整个 BH 周期内总照射波束位置的和速率，我们考虑在 HBF 约束与和速率要求下的联合波束成形与照射图样设计。为解决 HBF 约束的非凸性，我们暂时用 FDBF 约束替换 HBF 约束。随后，我们提出了一种 FDBF 与照射图样随机搜索（FDBF-IPRS）方案，利用受限随机搜索与分式规划方法优化照射图样与全数字波束成形器。为进一步降低计算复杂度，我们提出了一种 FDBF 与照射图样交替优化（FDBF-IPAO）方案，将整数照射图样松弛为连续变量，并在完成所有迭代后将连续变量量化为整数变量。基于由 FDBF-IPRS 或 FDBF-IPAO 方案设计的全数字波束成形器，我们提出了一种 HBF 交替最小化算法来设计混合波束成形器。仿真结果表明，所提方案能够为 BH LEO 卫星通信实现令人满意的和速率性能。
引用
@article{arxiv.2409.10127,
title = {Joint Beamforming and Illumination Pattern Design for Beam-Hopping LEO Satellite Communications},
author = {Jing Wang and Chenhao Qi and Shui Yu and Shiwen Mao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.10127},
year = {2024}
}