論文の概要: Latency Optimization in LEO Satellite Communications with Hybrid Beam Pattern and Interference Control

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.09600v1
• Date: Thu, 14 Nov 2024 17:18:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-15 15:23:19.250020
• Title: Latency Optimization in LEO Satellite Communications with Hybrid Beam Pattern and Interference Control
• Title（参考訳）: ハイブリッドビームパターンと干渉制御を用いたLEO衛星通信のレイテンシ最適化
• Authors: Qianqian Zhang, Ye Hu, Minchae Jung,
• Abstract要約: 低軌道(LEO)衛星通信システムは次世代用途に不可欠な高容量で低遅延のサービスを提供する。 LEO星座の密な構成は資源配分最適化と干渉管理の課題を提起する。 本稿では,マルチビームLEOシステムにおけるビームスケジューリングとリソース割り当てを最適化するための新しいフレームワークを提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 20.19239663262141
• License:
• Abstract: The rapid advancement of low Earth orbit (LEO) satellite communication systems has significantly enhanced global connectivity, offering high-capacity, low-latency services crucial for next-generation applications. However, the dense configuration of LEO constellations poses challenges in resource allocation optimization and interference management, complicating coexistence with other communication systems. To address these limitations, this paper proposes a novel framework for optimizing the beam scheduling and resource allocation in multi-beam LEO systems. To satisfy the uneven terrestrial traffic demand, a hybrid beam pattern is employed to enhance the downlink quality of service and minimize the transmission latency from LEO satellites to ground user terminals. Additionally, a dynamic co-channel interference (CCI) control mechanism is developed to mitigate inter-beam interference within the LEO constellation and limit cross-system interference affecting protected users from other networks. The problem of user-beam-frequency allocation with power optimization is formulated as a mixed-integer dynamic programming model and solved using a low-complexity neural network-based graph generation algorithm. Simulation results show that the proposed approach outperforms the baseline methods of full frequency reuse and single-channel transmission, and highlights the potential for further performance improvement with multi-user transmissions.
• Abstract（参考訳）: 低地球軌道(LEO)衛星通信システムの急速な進歩は、次世代用途に欠かせない、高容量で低レイテンシなサービスを提供し、地球規模の接続性を大幅に向上させた。 しかし、LEO星座の密度の高い構成は、リソース割り当て最適化や干渉管理において問題を引き起こし、他の通信システムとの共存を複雑にしている。 これらの制約に対処するために,マルチビームLEOシステムにおけるビームスケジューリングとリソース割り当てを最適化するための新しいフレームワークを提案する。 この不均一な地上交通需要を満たすため、サービスダウンリンク品質を高め、LEO衛星から地上ユーザ端末への送信遅延を最小限に抑えるためにハイブリッドビームパターンを用いる。 さらに、LEOコンステレーション内のビーム間干渉を緩和し、他のネットワークから保護されたユーザに影響を与えるシステム間干渉を制限するために、動的共チャネル干渉(CCI)制御機構が開発された。 パワー最適化によるユーザビーム周波数割り当ての問題は、混合整数動的プログラミングモデルとして定式化され、低複雑性ニューラルネットワークベースのグラフ生成アルゴリズムを用いて解決される。 シミュレーションの結果,提案手法は全周波数再利用とシングルチャネル伝送のベースライン手法よりも優れており,マルチユーザ伝送によるさらなる性能向上の可能性を強調している。

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