卫星通信空间时序波束赋形：将 Doppler 作为新信令维度

低轨道（LEO）卫星下行链路受到严重的信道相关性限制：线视距（LoS）主导的传播和高轨道高度将用户限制在狭窄的角区域，从而导致多用户信道矩阵病态。本文通过利用信道的 Vandermonde 结构，对此限制进行严格表征。具体而言，我们将信道 Gram 矩阵的最小特征值与用户拥挤性联系起来，并通过 balls-and-bins 抽象推导了均匀线性阵列和均匀平面阵列的渐近求和速率定律。我们的分析揭示了超过零 forcing（ZF）预编码的锐利密度阈值。为克服空间复用性崩溃，我们提出了空间时序波束赋形（STAB），该方法利用用户相关的残余 Doppler 位移作为额外的判别维度。通过构建联合空间-Doppler 域中的时延扩展信道，STAB 在纯粹空间 ZF 失效的情形下恢复了非消失求和速率。我们进一步开发了一种空间-Doppler 用户选择（SDS）算法，该算法利用空间和 Doppler 可分性进行调度。数值结果证实了分析预测，表明在密集 LEO 下行场景中，STAB 配合 SDS 在求和速率上显著超过常规方法。