多波束卫星系统中用于组播预编码的用户聚类

当前最先进的高通量卫星系统通过多波束架构提供广域连接。然而，由于下一代卫星通信期望实现的巨大系统吞吐量需求，传统的四色频率复用方案（即两个频段加两个正交极化）已不再足够，全频率复用等更激进的方案正获得发展势头。这些方法需要先进的干扰管理技术来应对显著增加的波束间干扰，例如组播预编码和多用户检测。就前者而言，当为卫星通信系统设计时会面临若干特殊挑战。特别是，为最大化资源利用率同时最小化延迟和时延，多个用户在同一帧中被复用，因此在计算预编码权重时必须考虑多个信道矩阵。本文通过将其重新表述为一个聚类问题来聚焦这一方面。在引入一个新的数学框架后，我们设计了一种基于k均值的聚类算法，将用户分组到同时进行预编码和服务的簇中。为此目的使用了两种相似性度量：用户的欧氏距离和他们的信道距离，即多维信道向量空间中的距离。通过广泛的数值模拟，我们证实了所提算法的有效性，并识别了驱动系统性能的参数。