В данной статье предлагается новая интегрированная система связи и навигации (ICAN) с помощью непрерывной апертурной решетки (CAPA) для спутниковых созвездий на низкой околоземной орбите (LEO). В рамках этой системы разработана модель совместной электромагнитной передачи, в которой несколько спутников, оснащённых CAPA, одновременно передают потоки данных нисходящей связи и навигационные эталонные сигналы по общему спектру. Основываясь на этом, выведены достижимая скорость передачи данных и нижняя граница Крамера–Рао (CRB) навигации, которые явно характеризуют внутреннюю взаимосвязь между многофункциональными формирователями луча и производительностью системы. Для улучшения точности позиционирования при гарантированном качестве связи сформулирована задача совместной оптимизации формирователей луча для минимизации средней CRB с учётом ограничений по мощности передачи и минимальной скорости передачи. Чтобы решить проблему бесконечной размерности дизайна формирователя CAPA, введено подпространство канала ICAN, что эквивалентно преобразует задачу в конечномерную, которую эффективно решают с помощью итеративного алгоритма выпуклой оптимизации. В заключение численные результаты показывают, что предложенный алгоритм формирования луча с помощью CAPA значительно превосходит традиционные архитектуры дискретных фазированных решёток и другие эталонные схемы, обеспечивая существенные улучшения в производительности ICAN.

Шестое поколение (6G);Электромагнитная теория информации;Созвездие спутников низкой околоземной орбиты (LEO);Непрерывная апертурная решётка;Интегрированная связь и навигация (ICAN)