6D 可动天线增强的无小区 MIMO：双时间尺度去中心化波束成形与天线运动优化

本文研究了一种六维可动天线（6DMA）辅助的无小区多用户多输入多输出（MIMO）通信系统。在该系统中，每个分布式接入点（AP）可以灵活调整其阵列方向和天线位置，以适应空间信道变化并增强通信性能。然而，频繁的天线运动以及基于 AP 之间共享全局瞬时信道状态信息（CSI）的集中式波束成形会带来极高的信号处理延迟和系统开销，这在信道相干时间较短的高移动性场景中难以实际实现。为了应对这些实际实现挑战并提高可扩展性，本文提出了一种双时间尺度去中心化优化框架，以联合设计波束成形器、天线位置和阵列方向。在短时间尺度上，每个 AP 基于局部瞬时 CSI 和全局统计 CSI 更新其接收波束成形器。在长时间尺度上，中央处理单元基于全局统计 CSI 优化所有 AP 的天线位置和阵列方向，以最大化所有用户的遍历和速率。由此产生的优化问题是非凸的且变量高度耦合，因此对获得高效解构成了重大挑战。为了解决这个问题，开发了一种受约束的随机逐次凸逼近算法。数值结果表明，所提出的带有去中心化波束成形的 6DMA 辅助无小区系统显著优于灵活性较低的其他天线运动方案，甚至实现了与集中式波束成形基准相当的性能。