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講演抄録/キーワード
講演名 2025-11-07 17:20
Physics-Informed Autoencoder for Robust Channel Reconstruction in Rician Fading LEO Satellite Systems
Rizky Pratama HudhajantoNAIST)・Duong Quang ThangOIT)・Na Chen・○Minoru OkadaNAISTSAT2025-61
抄録 (和) Low Earth Orbit (LEO) satellite systems face significant challenges in channel estimation due to dynamic orbital motion, Doppler shifts, and Rician fading, which complicate reliable communication with ground users. This paper proposes a physics-informed autoencoder (PINN AE) framework that integrates physical priors—such as satellite positions, azimuth angles, Doppler shifts, and distances—into the autoencoder architecture, augmented by a Line-of-Sight (LoS) regularization term in the loss function. The model is trained on simulated beamformed channel data generated from LEO satellite communication scenario serving several users in major Japanese cities, incorporating path loss, shadowing, and Rician fading with varying K-factors. Comparative evaluations against a vanilla autoencoder demonstrate that the PINN AE achieves up to 10% lower test mean squared error (MSE) in LoS-dominant regimes with balanced physics weighting, while exhibiting superior denoising performance (14–20% reduced MSE to LoS channels) across configurations. Furthermore, in data-limited scenarios, the PINN AE provides 15–20% relative MSE improvements, leveraging physical constraints for enhanced generalization. Simulation results validate the framework's efficacy for robust channel reconstruction, with implications for efficient non-terrestrial networks. Future extensions could incorporate adaptive physics terms for broader fading environments. 
(英) Low Earth Orbit (LEO) satellite systems face significant challenges in channel estimation due to dynamic orbital motion, Doppler shifts, and Rician fading, which complicate reliable communication with ground users. This paper proposes a physics-informed autoencoder (PINN AE) framework that integrates physical priors—such as satellite positions, azimuth angles, Doppler shifts, and distances—into the autoencoder architecture, augmented by a Line-of-Sight (LoS) regularization term in the loss function. The model is trained on simulated beamformed channel data generated from LEO satellite communication scenario serving several users in major Japanese cities, incorporating path loss, shadowing, and Rician fading with varying K-factors. Comparative evaluations against a vanilla autoencoder demonstrate that the PINN AE achieves up to 10% lower test mean squared error (MSE) in LoS-dominant regimes with balanced physics weighting, while exhibiting superior denoising performance (14–20% reduced MSE to LoS channels) across configurations. Furthermore, in data-limited scenarios, the PINN AE provides 15–20% relative MSE improvements, leveraging physical constraints for enhanced generalization. Simulation results validate the framework's efficacy for robust channel reconstruction, with implications for efficient non-terrestrial networks. Future extensions could incorporate adaptive physics terms for broader fading environments.
キーワード (和) Low Earth Orbit satellites / channel reconstruction / physics-informed neural networks / Doppler compensation / autoencoders / Rician fading / non-terrestrial networks / deep learning  
(英) Low Earth Orbit satellites / channel reconstruction / physics-informed neural networks / Doppler compensation / autoencoders / Rician fading / non-terrestrial networks / deep learning  
文献情報 信学技報, vol. 125, no. 227, SAT2025-61, pp. 54-63, 2025年11月.
資料番号 SAT2025-61 
発行日 2025-10-30 (SAT) 
ISSN Online edition: ISSN 2432-6380
著作権に
ついて
技術研究報告に掲載された論文の著作権は電子情報通信学会に帰属します.(許諾番号:10GA0019/12GB0052/13GB0056/17GB0034/18GB0034)
PDFダウンロード SAT2025-61

研究会情報
研究会 SAT KOSST  
開催期間 2025-11-06 - 2025-11-07 
開催地(和) Hotel Sunshine (韓国・大田) 
開催地(英) Hotel Sunshine (Korea, Daejeon) 
テーマ(和) 衛星通信技術及び一般 (JC-SAT 2025: 韓国KOSST連催) 
テーマ(英) Satellite communication technology, etc. (JC-SAT 2025 co-hosted by IEICE and KOSST) 
講演論文情報の詳細
申込み研究会 SAT 
会議コード 2025-11-SAT-KOSST 
本文の言語 英語 
タイトル(和)  
サブタイトル(和)  
タイトル(英) Physics-Informed Autoencoder for Robust Channel Reconstruction in Rician Fading LEO Satellite Systems 
サブタイトル(英)  
キーワード(1)(和/英) Low Earth Orbit satellites / Low Earth Orbit satellites  
キーワード(2)(和/英) channel reconstruction / channel reconstruction  
キーワード(3)(和/英) physics-informed neural networks / physics-informed neural networks  
キーワード(4)(和/英) Doppler compensation / Doppler compensation  
キーワード(5)(和/英) autoencoders / autoencoders  
キーワード(6)(和/英) Rician fading / Rician fading  
キーワード(7)(和/英) non-terrestrial networks / non-terrestrial networks  
キーワード(8)(和/英) deep learning / deep learning  
第1著者 氏名(和/英/ヨミ) Rizky Pratama Hudhajanto / Rizky Pratama Hudhajanto /
第1著者 所属(和/英) Nara Institute of Science and Technology (略称: NAIST)
Nara Institute of Science and Technology (略称: NAIST)
第2著者 氏名(和/英/ヨミ) Duong Quang Thang / Duong Quang Thang /
第2著者 所属(和/英) Osaka Institute of Technology (略称: OIT)
Osaka Institute of Technology (略称: OIT)
第3著者 氏名(和/英/ヨミ) Na Chen / Na Chen /
第3著者 所属(和/英) Nara Institute of Science and Technology (略称: NAIST)
Nara Institute of Science and Technology (略称: NAIST)
第4著者 氏名(和/英/ヨミ) Minoru Okada / Minoru Okada /
第4著者 所属(和/英) Nara Institute of Science and Technology (略称: NAIST)
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講演者 第4著者 
発表日時 2025-11-07 17:20:00 
発表時間 25分 
申込先研究会 SAT 
資料番号 SAT2025-61 
巻番号(vol) vol.125 
号番号(no) no.227 
ページ範囲 pp.54-63 
ページ数 10 
発行日 2025-10-30 (SAT) 


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