面向协同低轨卫星星座的基于大型MIMO-OTFS的随机接入

本文考察了针对协同多卫星增强型随机接入中联合的设备识别、信道估计与符号检测问题，利用正交时频空间调制技术搭配大型天线阵列，以抗衡陆地-卫星链路（TSLs）的动态特性。我们引入广义复指数基展开模型对 TSLs 进行参数化，从而降低了 pilot 开销。通过利用 TSLs 在角域中的块稀疏性，设计了用于初始信道估计的消息传递算法。随后，我们检讨两种协同模式以充分利用卫星星座内部的空间多样性：中心化模式在高功率中心服务器上进行计算；分布式模式在边缘卫星上进行计算，信令开销最小。在中心化模式下，通过聚合边缘卫星的后备信息实现设备识别，信道估计与符号检测通过结构化近似期望传播（AEP）算法联合增强。在分布式模式下，边缘卫星共享信道信息并交换数据符号的软信息，从而实现 AEP 的分布式版本。所引入的 TSLs 基展开模型使得中心化和分布式算法通过快速傅里叶变换实现高效部署。仿真结果表明，所提出的方案在活动错误率、归一化均方误差和符号错误率方面显著优于传统算法。值得注意的是，分布式模式仅通过星座内数据符号软信息的两次交换即可实现接近中心化模式的性能。