面向星地协同通信系统智能超表面多维资源非正交匹配算法设计

来源：电子与信息学报杂志2025年第10期北京时间：

作者：梁微, 李奥莹, 罗薇, 李立欣, 林文晟, 李旭, 卫保国

单位：1.西北工业大学电子信息学院 西安 7101292.西北工业大学深圳研究院 深圳 518057

摘要：由于地面用户与基站之间有障碍物遮挡，致使直连链路被阻断，该文考虑基于双联路通道的空天地一体化网络(SAGIN)，利用空中智能超表面(ARIS)辅助地面用户与基站间的通信，以及高空平台(HAP)辅助低轨卫星(LEO)与地面基站间的通信。具体而言，在第1段上行链路传输中，地面用户将利用ARIS作为无源中继传输信息至基站。在第2段上行链路传输中，LEO作为通信用户先将信号发射至HAP，再由HAP放大信号转发至地面基站，其中HAP和地面基站通信链路可能存在云层阻挡仍需依靠ARIS辅助通信。综上所述，由于地面用户数量远远大于ARIS数量，该文以最大化系统能效为目标，利用1对多双边匹配论算法对地面用户们进行分组，且组内用户采用非正交多址接入(NOMA)方式进行传输，组间用户则采用频分多址接入(FDMA)方式。进一步，在考虑地面用户分组、地面用户功率分配、LEO波束赋形、ARIS群波束赋形等约束条件后，该文所提ARIS赋能交替迭代网络效能优化算法(APIA-SAGIN)设计方案，并通过仿真验证了所提算法的可行性。

关键词：智能超表面, 非正交多址接入, 能效优化, 凸优化, 匹配论, 空天地一体化网络

基金资助：深圳市科技计划(GJHZ20220913143203006)