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Optimal Beamforming for Hybrid Satellite Terrestrial Networks with Nonlinear PA and Imperfect CSIT
IEEE Wireless Communications Letters ( IF 6.3 ) Pub Date : 2020-03-01 , DOI: 10.1109/lwc.2019.2952124 Chengxiao Liu , Wei Feng , Yunfei Chen , Cheng-Xiang Wang , Ning Ge
IEEE Wireless Communications Letters ( IF 6.3 ) Pub Date : 2020-03-01 , DOI: 10.1109/lwc.2019.2952124 Chengxiao Liu , Wei Feng , Yunfei Chen , Cheng-Xiang Wang , Ning Ge
In hybrid satellite-terrestrial networks (HSTNs), spectrum sharing is crucial to alleviate the “spectrum scarcity” problem. Therein, the transmit beams should be carefully designed to mitigate the inter-satellite-terrestrial interference. Different from previous studies, this letter considers the impact of both nonlinear power amplifier (PA) and large-scale channel state information at the transmitter (CSIT) on beamforming. These phenomena are usually inevitable in a practical HSTN. Based on the Saleh model of PA nonlinearity and the large-scale multi-beam satellite channel parameters, we formulate a beamforming optimization problem to maximize the achievable rate of the satellite system while ensuring that the inter-satellite-terrestrial interference is below a given threshold. The optimal amplitude and phase of desired beams are derived in a decoupled manner. Simulation results demonstrate the superiority of the proposed beamforming scheme.
中文翻译:
具有非线性 PA 和不完美 CSIT 的混合卫星地面网络的最佳波束成形
在混合卫星地面网络 (HSTN) 中,频谱共享对于缓解“频谱稀缺”问题至关重要。其中,应仔细设计发射波束以减轻星地间干扰。与之前的研究不同,这封信考虑了非线性功率放大器 (PA) 和发射机处的大规模信道状态信息 (CSIT) 对波束成形的影响。这些现象在实际的 HSTN 中通常是不可避免的。基于 PA 非线性的 Saleh 模型和大规模多波束卫星信道参数,我们制定了波束成形优化问题,以最大化卫星系统的可实现速率,同时确保星间干扰低于给定阈值. 所需波束的最佳幅度和相位以解耦方式导出。仿真结果证明了所提出的波束成形方案的优越性。
更新日期:2020-03-01
中文翻译:
具有非线性 PA 和不完美 CSIT 的混合卫星地面网络的最佳波束成形
在混合卫星地面网络 (HSTN) 中,频谱共享对于缓解“频谱稀缺”问题至关重要。其中,应仔细设计发射波束以减轻星地间干扰。与之前的研究不同,这封信考虑了非线性功率放大器 (PA) 和发射机处的大规模信道状态信息 (CSIT) 对波束成形的影响。这些现象在实际的 HSTN 中通常是不可避免的。基于 PA 非线性的 Saleh 模型和大规模多波束卫星信道参数,我们制定了波束成形优化问题,以最大化卫星系统的可实现速率,同时确保星间干扰低于给定阈值. 所需波束的最佳幅度和相位以解耦方式导出。仿真结果证明了所提出的波束成形方案的优越性。