LEO卫星网络中的时钟 advance 与多普勒频率估计: 递归贝叶斯研究
信号处理
2025-06-11 v1
摘要
低轨道 (LEO) 卫星基于非陆地网络是6G网络的关键主题之一. 这些空间网络用于高速运动场景, 如飞机和车辆. 基站 (BS) 与用户设备 (UE) 之间的初始接入过程涉及在BS处计算时钟 advance (TA) 值, 需要UE处于精确的BS位置信息. 由于LEO卫星快速移动、路径损耗较大以及UE本身也是移动的, 这一过程变得更加具有挑战性. 本文通过构建基于扩展卡尔曼滤波 (EKF) 的递归贝叶斯框架, 对LEO卫星-移动UE网络中的联合系统动力学进行建模, 以计算UE处经历的TA和多普勒频率. 该框架通过考虑LEO卫星加速度, 对准确建模联合系统动力学; 通过构造雅可比矩阵来线性化运动中固有的非线性; 提供关于状态更新和传播的概率性见解. 分析框架考虑了UE处的卫星可见性受限以及卫星-UE相对于地心的几何构成. 当卫星和UE时钟不同步时, 本框架同样适用, 其中相应时钟漂移是由测量到的到达时间差决定. 我们的结果展示了该EKF框架在即使在非常高的UE速度下, 也能准确估计TA和多普勒频率的有效性和鲁棒性. 该工作预计对实现LEO卫星基于非陆地网络具有极大实用价值.
引用
@article{arxiv.2506.08739,
title = {Timing advance and Doppler shift estimation in LEO satellite networks: A recursive Bayesian study},
author = {Ashutosh Balakrishnan and Pierre Popineau and Philippe Martins},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.08739},
year = {2025}
}
备注
The manuscript is currently under review. It consists of 6 pages, 7 figures including subfigures