High-throughput satellite communication 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 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. 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 and 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。本文件加强了多波束高通量地球静止卫星系统在拥挤状态下的业绩,因为用户的服务质量要求无法因资源有限而完全满足。特别是,我们根据简单的电力控制计划提出拥堵控制战略。我们制定了一个多目标优化框架,平衡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法的方法,通过反复解决一系列的超高通量优化问题来丰富满意的用户数量。后者是一种数据驱动方法,利用监管式学习和将优化结构用作连续绘图,从而提供低成本解决方案。我们提议的通用框架为不同的直线性通货通货达标率的改进率,而拟议的总框架则为不同的直线性通货达率计算结果,因此,要有效地评估了我们提议的低线性通货通货通货达率的系统。

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