大规模MIMO多波束卫星通信：渐近性能分析与设计洞察
信息论
2025-05-22 v3 math.IT
摘要
为实现高性能且无需为地面用户获取信道状态信息（CSI）的显著开销，我们考虑固定波束预编码方法，即卫星形成多个不依赖CSI的固定波束，然后为每个波束选择合适的用户集合。基于此预编码方法，我们提出配备大规模多输入多输出（MIMO）的卫星，通过缩小相应波束宽度来有效抑制波束间干扰。通过将地面用户位置建模为泊松点过程，我们对所提出的多波束卫星系统进行严格的可实现性能分析。特别地，我们研究了用户密度、波束数量和天线数量之间相互作用的渐近尺度律。我们的分析为大规模MIMO多波束卫星提供了关键的设计洞察：i）如果用户密度随天线数量的幂次尺度增长，则所考虑的预编码在渐近 regime 下可实现最优速率的线性比例。ii）随着波束数量的增加，需要一定的额外尺度因子来维持渐近最优性。
引用
@article{arxiv.2407.10461,
title = {Multibeam Satellite Communications with Massive MIMO: Asymptotic Performance Analysis and Design Insights},
author = {Seyong Kim and Jinseok Choi and Wonjae Shin and Namyoon Lee and Jeonghun Park},
journal= {arXiv preprint arXiv:2407.10461},
year = {2025}
}