OTFS 与 OFDM：在多用户 LEO 卫星通信中孰优孰劣
信息论
2024-03-05 v1 信号处理
math.IT
摘要
正交时频空间（OTFS）调制是一种对多普勒频移表现出强鲁棒性的时延-多普勒（DD）域通信方案，具有应用于低轨（LEO）卫星通信的潜力。然而，关于其与正交频分复用（OFDM）调制的性能比较，以及基于多用户 OTFS 的 LEO 卫星通信系统的资源分配方案，鲜有研究。在本文中，我们在各种信道条件下对 OTFS 与 OFDM 调制进行了性能比较，包括对总速率和误码率（BER）的评估。此外，我们研究了功率与时延-多普勒资源块的联合最优分配，旨在最大化基于多用户下行 OTFS 的 LEO 卫星通信系统的总速率。与依赖时频（TF）域内复杂输入输出关系的传统调制不同，OTFS 调制同时利用了时间与频率分集，即在 OTFS 帧期间时延与多普勒频移保持恒定，这为我们的研究提供了简化的 DD 域输入输出关系。我们通过解耦条件约束，将由此产生的非凸组合优化问题转化为等价的凸函数差问题，并通过罚凸-凹过程算法求解转化后的问题。仿真结果表明，OTFS 调制对由 LEO 卫星高移动性引起的载波频偏（CFO）具有鲁棒性，且性能优于 OFDM 调制。此外，数值结果表明，与现有的 OTFS 调制方案（如时延分割多址和多普勒分割多址）相比，我们提出的资源分配方案具有更高的总速率，尤其是在高信噪比（SNR）区间。
引用
@article{arxiv.2403.02012,
title = {OTFS vs OFDM: Which is Superior in Multiuser LEO Satellite Communications},
author = {Yu Liu and Ming Chen and Cunhua Pan and Tantao Gong and Jinhong Yuan and Jiangzhou Wang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.02012},
year = {2024}
}
备注
13 pages, 9 figures