Low Earth orbit (LEO) satellite systems experience significant Doppler effects due to high mobility. While Doppler shifts can be largely compensated, residual frequency uncertainty induces a structured form of channel uncertainty that can limit achievable rates. We model this effect using a block-fading channel of the form $ \mathbf{H} = \mathbf{F} + s \mathbf{G} $, where $s$ is an unknown scalar random parameter. We first study this model in a general $N\times N$ MIMO setting. For this channel, we derive achievable rate lower bounds based on explicit transmission schemes and capacity upper bounds using a duality approach. We study Gaussian signaling and propose a practical superposition scheme with subspace alignment (SN) and successive interference cancellation, where a coarse-layer stream serves as an implicit pilot for decoding refined-layer data. We characterize asymptotic capacity in the near-coherent and high-SNR regimes, and show via Doppler-OFDM simulations that the proposed SN scheme achieves near-optimal rates with low complexity.


翻译:低地球轨道(LEO)卫星系统因高速运动而经历显著的多普勒效应。虽然多普勒频移可被大幅补偿,但残余频率不确定性会引入一种结构化的信道不确定性,从而限制可达速率。我们使用形式为 $ \mathbf{H} = \mathbf{F} + s \mathbf{G} $ 的块衰落信道对此效应进行建模,其中 $s$ 是一个未知的标量随机参数。我们首先在一般的 $N\times N$ MIMO 场景下研究该模型。针对此信道,我们基于显式传输方案推导了可达速率下界,并利用对偶方法推导了容量上界。我们研究了高斯信令,并提出了一种具有子空间对齐(SN)和连续干扰消除的实用叠加方案,其中粗层数据流作为解码细层数据的隐式导频。我们刻画了近相干和高信噪比(SNR)区域的渐近容量,并通过多普勒-OFDM 仿真表明,所提出的 SN 方案能以低复杂度实现接近最优的速率。

0
下载
关闭预览

相关内容

【综述】交通流量预测,附15页论文下载
专知
23+阅读 · 2020年4月23日
三味Capsule:矩阵Capsule与EM路由
PaperWeekly
10+阅读 · 2018年3月2日
论文笔记:多任务相关粒子滤波跟踪器
统计学习与视觉计算组
10+阅读 · 2017年7月7日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
VIP会员
相关VIP内容
相关基金
国家自然科学基金
1+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2015年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员