High-throughput satellite communications systems are growing in strategic importance thanks to their role in delivering broadband services to mobile platforms and residences and/or businesses in rural and remote regions globally. Although precoding has emerged as a prominent technique to meet ever-increasing user demands, there is a lack of studies dealing with congestion control. This paper enhances the performance of multi-beam high throughput geostationary (GEO) satellite systems under congestion, where the users' quality of service (QoS) demands cannot be fully satisfied with limited resources. In particular, we propose congestion control strategies, relying on simple power control schemes. We formulate a multi-objective optimization framework balancing the system sum-rate and the number of users satisfying their QoS requirements. Next, we propose two novel approaches that effectively handle the proposed multi-objective optimization problem. The former is a model-based approach that relies on the weighted sum method to enrich the number of satisfied users by solving a series of the sum-rate optimization problems in an iterative manner. Meanwhile, the latter is a data-driven approach that offers a low-cost solution by utilizing supervised learning and exploiting the optimization structures as continuous mappings. The proposed general framework is evaluated for different linear precoding techniques, for which the low computational complexity algorithms are designed. Numerical results manifest that our proposed framework effectively handles the congestion issue and brings superior improvements of rate satisfaction to many users than previous works. Furthermore, the proposed algorithms show low run-time, which make them realistic for practical systems.


翻译:高通量卫星通信系统由于在全球农村和偏远地区向移动平台和住宅和(或)企业提供宽带服务的作用,其战略重要性日益增长。尽管预先编码已成为满足不断增加的用户需求的一个突出技术,但缺乏关于拥堵控制的研究。本文加强了在拥挤情况下多波束高通量地球静止卫星系统(GEO)的性能,因为用户对有限资源的需求不能完全满足。特别是,我们提议了基于简单电力控制办法的拥堵控制战略。我们制定了一个多目标优化框架,平衡了系统总和率和满足其QOS要求的用户数量。接下来,我们提出了两种新颖的方法,有效地处理拟议的多目标优化问题。前者是一种基于加权总和量法的方法,通过以迭接方式解决一系列超标量优化问题来丰富满意的用户数量。后者是一种由数据驱动的方法,通过利用监督学习和利用优化结构作为持续测算的低通率和满足其QOS要求的用户数量。我们提出了两种新办法,即有效地处理拟议的低通量算法。拟议的一般框架为前的满意度提供了不同的计算结果,因此,对不同的计算结果进行了不同的计算,对不同的计算结果进行了评估。

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