Dieses Papier schlägt ein neuartiges kontinuierliches Aperturarray (CAPA)-unterstütztes integriertes Kommunikations- und Navigationssystem (ICAN) für Satellitenkonstellationen in niedriger Erdumlaufbahn (LEO) vor. Innerhalb dieses Rahmens wird ein elektromagnetisches kollaboratives Übertragungsmodell entwickelt, in dem mehrere mit CAPAs ausgestattete Satelliten gleichzeitig Downlink-Datenströme und Navigationsreferenzsignale über ein gemeinsames Spektrum abstrahlen. Darauf aufbauend werden die erreichbare Kommunikationsrate und die Navigations-Cramér-Rao-Grenze (CRB) abgeleitet, die die intrinsische Kopplung zwischen den Dual-Funktions-Strahlformern und der Systemleistung explizit charakterisieren. Um die Positionsgenauigkeit bei gleichzeitiger Gewährleistung der Kommunikationsdienstgüte zu verbessern, wird ein gemeinsames Beamforming-Optimierungsproblem formuliert, um die durchschnittliche CRB unter Berücksichtigung von Sendeleistungsbudgets und Mindestübertragungsraten zu minimieren. Um die inhärente unendliche Dimensionalität des CAPA-Strahlformerdesigns zu bewältigen, wird ein ICAN-Kanal-Unterraum eingeführt, um die Formulierung äquivalent in ein handhabbares endlichdimensionales Problem zu transformieren, das anschließend effizient mittels eines iterativen konvexen Optimierungsalgorithmus gelöst wird. Abschließend zeigen numerische Ergebnisse, dass der vorgeschlagene CAPA-unterstützte Beamforming-Design-Algorithmus herkömmliche diskrete Phased-Array-Architekturen und andere Referenzschemata deutlich übertrifft und erhebliche Verbesserungen der ICAN-Leistung erzielt.

Sechste Generation (6G);Elektromagnetische Informationstheorie;Satellitenkonstellation in niedriger Erdumlaufbahn (LEO);Kontinuierliches Aperturarray;Integrierte Kommunikation und Navigation (ICAN)