面向城市非地面网络的遮挡与阴影感知 RIS 辅助联合通信与定位

可重构智能表面（RIS）近期在非地面网络（NTN）中引起了广泛关注，尤其是在提升卫星通信性能方面。然而，能够在遮挡条件下同时支持可靠通信与用户定位，同时保持低在线复杂度的 RIS 辅助城市 NTN 设计仍然有限。本文提出了一种遮挡与阴影感知的 RIS 辅助框架，用于城市低轨（LEO）卫星下行链路中的联合通信与定位。地面 RIS 既用于增强对遮挡敏感的卫星-用户链路，又用于创建额外的反射路径以增强时延域定位可观测性。我们基于直射路径时延和 RIS 辅助额外时延开发了一个简化的二维定位模型，并将由此得到的位置误差界（PEB）与接收信噪比（SNR）结合成一个统一的效用函数。随后，一种遮挡感知的三模式策略根据直射链路状况在面向通信、均衡和面向定位的模式之间自适应调整 RIS 操作。为提高鲁棒性，使用状态空间模型和标量 Kalman 滤波器在相干块间跟踪空间相关的 RIS-用户阴影衰落，并将滤波后的估计值用于具有低在线复杂度的鲁棒基于码本的 RIS 选择策略。数值结果表明，所提框架提供了可控的 SNR-PEB 权衡，在保持有竞争力的 SNR 的同时提高了定位精度，在阴影不确定性下稳定了码字选择，并随着 RIS 尺寸和相位分辨率的提高增加了联合成功概率，但在硬件复杂度较高时收益递减。