硕士生吕乐旖在SCI期刊China Communications上发表论文

2023年5月，课题组的一篇论文“Beam Position and Beam Hopping Design for LEO Satellite Communications”，被SCI期刊China Communications录用。论文第一作者是硕士学生吕乐旖（本科来自南京理工大学电光学院，成绩排名学院第一），第二作者是吕乐旖的指导老师戚晨皓教授。China Communications是中国通信学会（CIC）和IEEE通信学会（IEEE ComSoc）共同主办的SCI期刊，目前SCI影响因子3.17，是国内无线通信领域的旗舰刊物。该论文研究了近地轨道（Low Earth Orbit，LEO）卫星通信的波位（Beam Position，BP）规划和跳波束（Beam Hopping，BH）设计问题。论文所研究的系统如下图所示，包括一个LEO卫星和K个随机分布的地面用户，其中K个用户根据地理位置被划分为M个BP。利用BH技术，多个BP可在同一时隙被同时点亮；而对于同一个BP中的多个地面用户，卫星提供多播服务。

由于BP的数量和BH的时隙数量主导了卫星通信的延迟，为了降低延迟，该论文研究了BP和BH设计问题。对于BP设计问题，该论文提出了一个基于用户密度的低复杂度BP设计方案LCUD-BPD，在BP半径约束和用户全覆盖约束条件下，最小化BP的数量。该方案将BP设计问题分解为两个子问题：寻找最稀疏用户子问题和寻找最佳BP子问题；对于第二个子问题，提出了一种用户选择与最小BP半径算法USSBR；该方案迭代求解这两个子问题，直到所有用户均被覆盖为止。本文所设计的BP如下图所示。为了进一步减小BP半径，还提出了一种重复用户去除算法DUR来减少被多个BP同时覆盖的用户数量。对于BH设计问题，该论文提出了一种无共信道干扰（Co-Channel Interference，CCI）的低复杂度BH设计方案LCCF-BHD，在不产生CCI并且满足流量需求的双重约束的条件下，最小化BH的总时隙数量。该方案优先考虑了难以满足双重约束的BP，在一个时隙中尽可能地点亮更多的BP，来减少所需要的总时隙数量。仿真结果表明，与现有方法相比，本文所提方案能在维持性能几乎不变的情况下大幅降低复杂度。