저궤도 위성 통신을 위한 링크 상태 기반 지능형 하이브리드 전송 기법
A Link-State-Based Intelligent Hybrid Transmission Scheme for Low Earth Orbit Satellite Communications
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초록
저궤도 위성 통신에서는 대기 난류와 전송 거리 증가로 전송 충실도가 저하되며, 특히 지상-위성 업링크 채널의 취약성이 두드러진다. 기존 접근은 직접 전송 또는 양자 텔레포테이션 중 하나의 단일 전송 전략에 고정되었다. 그 결과 환경 변화 시 충실도와 처리량 저하가 발생한다. 본 논문은 난류 강도와 전송 거리의 실시간 추정치를 입력으로 사용하여, 직접 전송과 양자 텔레포테이션을 동적으로 전환하는 지능형 하이브리드 최적화 기법을 제안한다. 제안 기법은 채널 상태와 채널 자원을 통합적으로 고려하는 전송 결정 규칙을 통해 전송 방식을 최적화한다. 실험 결과, 평균 충실도가 약 1.23% 향상되고, 전체 전송구간에서 처리량 저하가 최소화되었으며, 극단적인 채널 조건에서도 안정적인 처리량을 유지함을 확인하였다. 이를 통해 제안 방식이 LEO 환경에서 채널 적응형 전송의 실효성을 입증함과 동시에 자원 효율을 개선함을 보여준다.
Abstract
In low Earth orbit (LEO) satellite communications, transmission fidelity degrades due to atmospheric turbulence and increased transmission distance, with the vulnerability of ground-to-satellite uplink channels being particularly pronounced. Conventional approaches are fixed direct transmission or quantum teleportation. Consequently, environmental changes lead to drops in fidelity,throughput. This paper proposes an intelligent hybrid optimization scheme that dynamically switches between direct transmission and quantum teleportation, using real-time estimates of turbulence strength and transmission distance as inputs. The proposed method optimizes the transmission mode via a decision rule that jointly considers channel state, channel resources. Experimental results show that the scheme improves average fidelity by approximately 1.23%, minimizes throughput degradation across the entire operating range, and maintains stable throughput even under extreme channel conditions. These findings demonstrate the effectiveness of channel-adaptive transmission in LEO environments while simultaneously improving resource efficiency.communications.