面向大规模LEO卫星星座的去中心化合作波束成形：基于统计信道状态信息

卫星链路使能的低轨道(LEO)卫星星座正向网络化架构演进，支持星座级协作，使多个卫星能够通过协作波束服务用户终端。尽管这种协作可以显著提升链路预算和可实现速率，但其实际实现仍受制于大型LEO星座中集中波束设计的可扩展性限制以及严苛的计算和信令约束。本文发展了面向网络化LEO卫星下行链路的去中心化协作波束框架。使用 Ergodic-rate 基于公式，首先导出集中化加权最小均方误差(WMMSE)解决方案作为性能基准。基于该公式，我们提出一种拓扑agnostic 去中心化波束算法，通过局部化基准并交换一组与天线数量无关的维度的全球耦合变量，并在任意连通的星际网络上强制一致性。 resulting algorithm admits fully parallel execution across satellites. 为进一步提升可扩展性，我们消除一致性相关的辅助变量的闭式解，推导出低复杂度的 per-satellite update rule，该规则对 local iteration 最优，并通过标量线搜索得到准闭式解。仿真结果表明，所提出的去中心化方案在实际星际拓扑下接近集中化性能，同时显著降低计算复杂度和信令开销，为大型LEO星座的可扩展协作波束提供了可行方案。