Distributed massive multiple-input multiple output (mMIMO) system for low earth orbit (LEO) satellite networks is introduced as a promising technique to provide broadband connectivity. Nevertheless, several challenges persist in implementing distributed mMIMO systems for LEO satellite networks. These challenges include providing scalable massive access implementation as the system complexity increases with network size. Another challenging issue is the asynchronous arrival of signals at the user terminals due to the different propagation delays among distributed antennas in space, which destroys the coherent transmission, and consequently degrades the system performance. In this paper, we propose a scalable distributed mMIMO system for LEO satellite networks based on dynamic user-centric clustering. Aiming to obtain scalable implementation, new algorithms for initial cooperative access, cluster selection, and cluster handover are provided. In addition, phase shift-aware precoding is implemented to compensate for the propagation delay phase shifts. The performance of the proposed user-centric distributed mMIMO is compared with two baseline configurations: the non-cooperative transmission systems, where each user connects to only a single satellite, and the full-cooperative distributed mMIMO systems, where all satellites contribute serving each user. The numerical results show the potential of the proposed distributed mMIMO system to enhance system spectral efficiency when compared to noncooperative transmission systems. Additionally, it demonstrates the ability to minimize the serving cluster size for each user, thereby reducing the overall system complexity in comparison to the full-cooperative distributed mMIMO systems.


翻译:分布式大规模多输入多输出(mMIMO)系统在低地球轨道(LEO)卫星网络中作为一项前景广阔的技术被引入,旨在提供宽带连接。然而,在LEO卫星网络中实施分布式mMIMO系统仍面临若干挑战。这些挑战包括:随着网络规模增大,系统复杂度增加,需要提供可扩展的大规模接入实现;另一个难题是,由于太空中分布式天线间的传播时延差异,用户终端接收到的信号异步到达,破坏了相干传输,进而降低了系统性能。本文提出一种基于动态用户中心集群的可扩展分布式mMIMO系统,用于LEO卫星网络。为实现可扩展实施,我们提供了初始协作接入、集群选择及集群切换的新算法。此外,为补偿传播时延引起的相位偏移,实现了相位感知预编码。我们将所提出的用户中心分布式mMIMO系统与两种基线配置进行性能比较:非协作传输系统(每个用户仅连接一颗卫星)和全协作分布式mMIMO系统(所有卫星共同服务每个用户)。数值结果表明,与非协作传输系统相比,所提出的分布式mMIMO系统在提升系统频谱效率方面具有潜力;同时,该系统能够最小化每个用户的服务集群规模,从而相较于全协作分布式mMIMO系统降低整体系统复杂度。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Stabilizing Transformers for Reinforcement Learning
专知会员服务
60+阅读 · 2019年10月17日
《DeepGCNs: Making GCNs Go as Deep as CNNs》
专知会员服务
32+阅读 · 2019年10月17日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
164+阅读 · 2019年10月12日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
41+阅读 · 2019年10月9日
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
3+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
4+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Arxiv
11+阅读 · 2023年3月8日
Arxiv
13+阅读 · 2021年5月25日
VIP会员
最新内容
人工智能赋能无人机:俄乌战争(万字长文)
专知会员服务
6+阅读 · 4月23日
国外海军作战管理系统与作战训练系统
专知会员服务
3+阅读 · 4月23日
美军条令《海军陆战队规划流程(2026版)》
专知会员服务
10+阅读 · 4月23日
《压缩式分布式交互仿真标准》120页
专知会员服务
4+阅读 · 4月23日
《电子战数据交换模型研究报告》
专知会员服务
6+阅读 · 4月23日
《低数据领域军事目标检测模型研究》
专知会员服务
6+阅读 · 4月23日
【CMU博士论文】物理世界的视觉感知与深度理解
专知会员服务
10+阅读 · 4月22日
相关资讯
RL解决'BipedalWalkerHardcore-v2' (SOTA)
CreateAMind
31+阅读 · 2019年7月17日
Hierarchically Structured Meta-learning
CreateAMind
27+阅读 · 2019年5月22日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
18+阅读 · 2018年12月24日
disentangled-representation-papers
CreateAMind
26+阅读 · 2018年9月12日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
From Softmax to Sparsemax-ICML16(1)
KingsGarden
74+阅读 · 2016年11月26日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
3+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
4+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
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员