随着全球6G技术进入国际标准实质性推进与技术方案加速收敛的关键阶段，星地通信作为赋能6G实现泛在连接关键愿景的核心技术，已成为我国卫星互联网及信息通信网络等新型基础设施建设的重要支撑。然而，由于星地之间的严重信号衰减、复杂的用户间干扰、以及卫星终端的能量资源受限，星地上行传输面临能量效率提升的迫切需求。因此，如何充分利用卫星网络广域覆盖优势及超密集组网特性，结合星地无线传播环境重构以提升终端在能量受限条件下的可实现传输速率，已成为当前卫星通信领域亟需解决的关键问题。

针对上述挑战，中国科学院上海高等研究院（以下简称“上海高研院”）智能信息中心下一代移动通信网络团队，面向星地上行传输场景的能量效率优化问题，提出了一种智能超表面辅助的多星协作接收方案，实现了在复杂用户干扰以及终端能量受限条件下的多用户总能量效率提升。相关成果以 Reconfigurable Intelligent Surface-Aided Cooperative Multi-Satellite System for Energy-Efficient Multi-User Uplink Transmission 为题，发表于无线通信领域旗舰期刊 IEEE Transactions on Wireless Communications。

图 1 智能超表面辅助星地通信场景多用户上行传输示意图

本研究围绕星地通信场景多用户上行传输能量效率优化问题，针对超密集低轨卫星星座部署下多重覆盖区域用户上行传输面临的严重信号衰减和复杂用户间干扰，将6G潜在关键技术智能超表面引入多星协作的上行传输链路以重构星地通信无线传播环境，基于协作多点的技术理念设计多星协作接收检测向量，并联合优化智能超表面无源波束赋形以及多用户发射功率控制。具体地，本研究全面分析了五种多星协作接收机制并提出了基于块坐标下降的多用户总能量效率优化算法。数值仿真结果充分验证了所提接收机制与优化算法在多种星地信道条件下可实现多用户总能量效率的显著提升。

图 2 多用户总能量效率随智能超表面阵元数量的变化

本研究所提出的智能超表面辅助多星协作接收机制和相应的优化算法为实现高能量效率的星地通信、保证热点区域多连接用户的上行传输质量提供了新的解决方案，对支撑超密集卫星网络下的泛在连接典型场景具有重要意义。

研究工作由上海高研院牵头，联合中电科集团深圳网安首席科学家陈先福研究员团队、上海大学微电子学院副院长周婷教授团队、北京科技大学智能科学与技术学院院长张海君教授团队、上海科技大学信息科学与技术学院胡宏林教授团队、英国伦敦玛丽女王大学Arumugam Nallanathan教授团队等高水平科研队伍协作完成。论文第一作者为上海高研院博士研究生冯凯，通讯作者为智能信息中心徐天衡研究员。本工作得到了国家科技重大专项、国家自然科学基金、上海市6G前沿专项、北京市自然科学基金以及张江国家自主创新示范区专项的资助支持。（Kai Feng, Tianheng Xu, Xianfu Chen, Ting Zhou, Haijun Zhang, Honglin Hu, Arumugam Nallanathan）

文章链接：https://ieeexplore.ieee.org/document/11454451