星地一体化卫星-HAPS-地面网络中的联合用户关联与波束成形
信息论
2022-12-06 v3 网络与互联网体系结构
math.IT
摘要
本文提出并评估了一种特定混合卫星-HAPS-地面网络的益处,其中一个连接至地球同步卫星的高空平台站(HAPS)协助地面基站(BS)服务于地面用户。本文假设地球同步卫星通过自由空间光回程链路连接至 HAPS。配备多天线的 HAPS 旨在通过空间复用利用射频(RF)链路将地球同步卫星数据传输给用户。另一方面,每个地面 BS 也配备多天线,但直接通过 RF 链路服务用户。本文随后致力于在网络范围吞吐量最大化这一目标下,受 HAPS 有效载荷连接约束、HAPS 与 BS 功率约束以及回程约束的限制,联合确定每个用户的关联策略(即用户经 HAPS 关联至地球同步卫星,或用户关联至 BS)及其关联的波束成形向量。我们采用迭代方法解决这一混合离散-连续优化问题,其中用户关联通过整数线性规划与广义分配问题相结合来确定,波束成形策略则通过加权最小均方误差方法求得。仿真展示了我们所提算法的显著增益,并凸显了以波束成形赋能的 HAPS 增强地面网络以实现未连接者连接、已连接者超连接的前景。
引用
@article{arxiv.2204.13257,
title = {Joint User Association and Beamforming in Integrated Satellite-HAPS-Ground Networks},
author = {Shasha Liu and Hayssam Dahrouj and Mohamed-Slim Alouini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.13257},
year = {2022}
}