超越波束扫描：基于多普勒感知彩虹波束成形的单次卫星捕获

高增益波束成形（BF）对于低地球轨道（LEO）卫星通信克服严重路径损耗至关重要，但这需要获取精确的卫星位置。传统的卫星捕获通常依赖于时域波束扫描，这会产生大量的开销和延迟。在这篇通信中，我们提出了一种高效的单次卫星捕获框架，该框架利用了两种传统上被视为损伤的现象：多普勒效应和波束偏斜效应。具体而言，我们推导了一种闭式彩虹波束成形器，它利用波束偏斜效应将依赖于频率的波束方向与从卫星多普勒频移推断出的卫星位置对齐。这种方法无需波束扫描即可同时接收来自多颗卫星的信号。为了提取卫星位置信息，我们基于接收信号开发了三种多普勒感知角度估计算法。仿真结果表明，所提出的方法在捕获精度和所需时隙方面均显著优于传统的波束扫描方法。这些增益源于所提出的彩虹 BF 能够利用多普勒频移的角度相关特性，从而通过单次导频传输和接收实现全角域覆盖。