基于联邦学习的卫星系统通感波束成形方法

来源：计算机技术与发展杂志2025年第07期北京时间：

作者：赖海光;朱邦兵;沈金海;万坤;王泽渝

单位：1. 南京控维通信科技有限公司,江苏 南京 211135;2. 南京邮电大学 通信与信息工程学院,江苏 南京 210003

摘要：卫星通信在 6G 发展中具有举足轻重的地位,是实现全球无缝连接和提供多样化服务的重要途径。 其中,通感一体化(Integrated of Sensing and Communication,ISAC)作为 6G 的核心技术之一,能够实现通信与感知的融合,提升频谱利用率,能够在资源有限的卫星系统内最大化通信与感知性能。 该文提出了一个以卫星系统的最大化通信信噪比为目标的优化问题,通过求解该优化问题的最优解,构建由信道矩阵生产波束成形矩阵的求解方案。 特别地,通过所获得的联邦学习数据集,创新性地提出了一种面向卫星系统通感一体化波束成形矩阵的优化求解方案。 考虑联邦学习训练过程,模型训练的参数包括信道矩阵与波束成形矩阵和功率分配系数等因素。 模型的训练则被部署至用户侧执行,而卫星侧作为服务器端执行优化模型的聚合。 仿真结果表明,与常用的通感一体化波束成形方案相比,采用联邦学习的波束成形方案可以带来更好的通感一体化性能。 因此,提出一种基于联邦学习的卫星系统通感一体化波束成形方法,简化基于优化问题的下行通感一体化波束成形矩阵的计算,有效提高了卫星系统的通感一体化性能,具备较好的泛用性。

关键词：卫星通信;通感一体化;波束成形;优化问题;联邦学习