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新文推送——面向非理想级联信道的RIS辅助高速列车通信覆盖增强的鲁棒传输设计

北交大智能交通电波传播研究团队

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北京交通大学

高移动性通信/智能交通电波传播研究组

文章概况

团队研究成果“Robust Transmission Design for RIS-Assisted High-Speed Train Communication Coverage Enhancement With Imperfect Cascaded Channels（面向非理想级联信道的RIS辅助高速列车通信覆盖增强的鲁棒传输设计）”近日发表于IEEE Transactions on Wireless Communications。

论文第一作者为团队博士生刘昌柱，其他作者为何睿斯、张皓翔、韩佳慧、陈瑞凤、艾渤、钟章队。

DOI：10.1109/TWC.2026.3685401

内容介绍

可重构智能表面（RIS）近年来备受关注，它通过创建额外的通信链路来有效提升通信系统的覆盖范围和性能。RIS技术对于克服信号覆盖范围受限问题至关重要，尤其是在高速铁路场景中。在高速铁路场景中，由于快速时变衰落信道和反馈延迟，获取信道理想的 CSI 是非常困难的。然而，现有 RIS辅助高速铁路通信的研究中，大多基于理想的 CSI 假设，研究结果偏理想，而在实际应用系统中，CSI 误差对系统性能也会场景较大的影响。因此，考虑非理想 CSI 场景，分析 CSI 误差对高速铁路通信性能系统性能的影响具有重要研究价值。

（图1 RIS 辅助的高速铁路通信系统模型。）

本文研究一个 RIS 辅助的多用户 MISO 下行链路高速铁路通信系统。如图1所示。此外，本文考虑有界 CSI 和统计 CSI 两种误差模型以及部分信道不确定（RIS级联信道不确定）和所有信道不确定两种通信场景，分别提出了一个受用户最小传输速率和 RIS 相移约束以及中概概率和RIS相移约束的基站发射功率最小化问题。针对有界 CSI 误差模型，构建了 worst-case 准则下的鲁棒波束赋形优化问题，并采用交替优化算法进行求解。针对统计 CSI 误差模型，构建了中断概率约束下的鲁棒波束赋形优化问题，同样并采用交替优化算法进行求解。

（图2 迭代次数与基站发射功率的关系。)

通过图2可以看到，所有算法均能快速收敛。此外，所提算法的收敛速度随着基站天线数和 RIS 单元数的增加而增加。基于统计 CSI 误差模型的鲁棒传输算法收敛速度要快于基于有界 CSI 误差模型的鲁棒传输算法。

（图3 CPU 运行时间随基站天线数或 RIS 单元数的变化情况。)

图3展示了 CPU 运行时间随基站天线数或 RIS 单元数的变化情况，从图中可以观察到，基于统计 CSI 误差模型的鲁棒传输算法所需 CPU 运行时间远少于基于有界 CSI 误差模型的鲁棒波束赋形算法。其次，基于有界 CSI 误差模型的鲁棒波束赋形算法运行时间在所有信道不确定场景下比部分信道不确定场景需要更多。最后还可以观察到，在部分信道不确定场景和所有信道不确定场景下基于统计 CSI 误差模型的中断约束鲁棒波束赋形算法的 CPU 运行时间相近。

总体而言，本研究从非理想 CSI 场景出发，系统性地将 CSI 误差模型引入到高速铁路通信系统鲁棒性分析中，为非理想 CSI 场景下 RIS 辅助高移动场景的鲁棒传输设计提供了理论指导。

@article{liu2026robust,  title={Robust Transmission Design for RIS-Assisted High-Speed Train Communication Coverage Enhancement With Imperfect Cascaded Channels},  author={Liu, Changzhu and He, Ruisi and Zhang, Haoxiang and Han, Jiahui and Chen, Ruifeng and Ai, Bo and Zhong, Zhangdui},  journal={IEEE Transactions on Wireless Communications},  year={2026},  publisher={IEEE}}

或

C. Liu et al., "Robust Transmission Design for RIS-Assisted High-Speed Train Communication Coverage Enhancement With Imperfect Cascaded Channels," in IEEE Transactions on Wireless Communications, vol. 25, pp. 15911-15928, 2026, doi: 10.1109/TWC.2026.3685401.

来源：北交大智能交通电波传播研究团队

ACT ANSA 通信理论

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首次发布时间：2026-06-12

电波讲堂系列讲座第八期：无线通信信道建模 —北京交通大学杨汨副教授

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