面向6G低轨卫星物联网的能效优先的多波束鲁棒预编码设计

如今,物联网已经应用在经济社会的各个领域,但是由于空间、环境等限制,地面物联网在一些应用场景中表现出了服务能力严重不足的问题。针对这个问题,第六代移动通信技术（6th generation mobile networks, 6G）,提出将卫星通信与地面通信融合,从而实现全球无缝覆盖。对于卫星通信,卫星通常由太阳能供电,导致能量有限,因此想要实现大规模设备高质量的通信,卫星的能量效率设计非常必要。本文为6G低轨（low earth orbit, LEO）卫星物联网（Internet of Things, IoT）设计了一个能量有效的非正交多址接入（non-orthogonal multiple access, NOMA）框架,以支持广域分布设备的大规模机器通信（massive machine-type communications, mMTC）。考虑到LEO卫星的能量有限性和信道状态信息（channel state information, CSI）不准确,本文建立了一个在功率和信干噪比（signal-to-interference-plus-noise ratio, SINR）约束下最大化能效的优化问题。通过将分数形式问题转换为等效的减法形式优化问题,提出了一种鲁棒的联合波束成形和功率分配算法,以在存在信道不确定性的情况下最大化能量效率。理论分析和仿真结果均验证了所提算法的有效性和鲁棒性。