大规模低地球轨道卫星星座中的平面间卫星间通信的混合非正交多址-正交多址方案
摘要：低地球轨道（LEO）星座中的卫星之间通过星际链路（ISLs）进行通信。与连接同一轨道平面上的卫星的平面内 ISLs 不同，位于不同轨道平面上的卫星之间的平面间 ISLs 会经历显著的多普勒频移，因为不同轨道平面上的卫星之间的相对距离是随时间变化的（例如，为了最小化卫星之间的物理碰撞风险）。在本文中，我们考虑将属于大规模 LEO Walker Delta 星座的多个卫星连接到一个接收卫星（称为接收器）的问题。具体而言，我们考虑一种混合多址接入方案，它同时使用非正交多址接入（NOMA）和正交多址接入（OMA）。其中，ISLs 共享相同的时频资源块，而 ISLs 使用正交的资源块。为此，将传输到接收器的卫星集合分成多个组，在每个组内使用 NOMA，而使用 OMA 分离不同组。这种方案包含了纯 OMA 和纯 NOMA 的特殊情况。我们的研究表明，在纯 NOMA 方案中，类似的多普勒频移对各个卫星的单独速率有很大影响，从而降低了该技术的网络公平性。受到这一事实的启发，我们开发了所提出的混合 NOMA-OMA 方案的设计策略，利用平面间多普勒频率差异来增强卫星之间的公平性，同时确保比纯 OMA 技术有显著更高的总速率容量。数值结果验证了我们的理论分析，证明了所提出技术相对于纯 NOMA 方案的公平性增强以及相对于纯 OMA 方案的容量改善。
作者：Donatella Darsena, Giacinto Gelli, Ivan Iudice, Francesco Verde
论文ID：2307.08340
分类：Signal Processing
分类简称：eess.SP
提交时间：2023-07-18