In this paper, we propose a novel approach for downlink transmission from a satellite swarm towards a ground station (GS). These swarms have the benefit of much higher spatial separation in the transmit antennas than traditional satellites with antenna arrays, promising a massive increase in spectral efficiency. The resulting precoder and equalizer have very low demands on computational complexity, inter-satellite coordination and channel estimation. This is achieved by taking knowledge about the geometry between satellites and GS into account. For precoding, each satellite only requires its angles of departure (AoDs) towards the GS and it turns out that almost optimal rates can be achieved if the satellites transmit independent data streams. For the equalizer, the GS requires only knowledge about the angles of arrival (AoAs) from all satellites. Furthermore, we show that, by choosing a proper inter-satellite distance, the proposed low-complexity approach achieves the theoretical upper bound in terms of data rate. This optimal inter-satellite distance is obtained analytically under simplifying assumption and provides a heuristic for practical scenarios. Furthermore, a novel approach to increase the robustness of the proposed precoder and equalizer against imperfect AoD and AoA knowledge is proposed by exploiting the statistics of the estimation error.


翻译:在本文中,我们提出了从卫星群群向地面站(GS)进行下行传输的新办法。这些群群群的好处是,传输天线的空间分离远大于使用天线阵列的传统卫星,其空间分离率远高于使用天线阵列的传统卫星,从而有望大幅提高光谱效率。由此形成的预编码和平衡器对计算复杂程度、卫星间协调和频道估计的需求非常低。这是通过考虑到卫星和GS之间的几何学知识实现的。在预先编码方面,每颗卫星只需从离岸角度(AoDs)向地面站(GS)进行下行传输。这些群群群的惠益是,如果卫星传输独立的数据流,则几乎可以达到最佳的速率。对于均衡器而言,全球只需要了解所有卫星的抵达角度(AoAAs),因此,由此产生的对计算复杂程度的要求非常低。此外,我们表明,通过选择适当的卫星间距离,拟议的低兼容度方法达到了数据率的理论上限。这种最佳的卫星间距离是在简化假设下分析获得的,并且为实际情景提供了一种超度。此外,提高Adder-Areadder-A的拟议认识是利用Asizervial-A的拟议方法,而不是利用Adest-Adrodealsizervial。

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