折射式可重构智能表面辅助的毫米波高速列车 URLLC 通信覆盖增强

高速列车（HST）因全球铁路快速发展而受到学术界和产业界的广泛关注。毫米波（mmWave）通信因其大带宽成为缓解基于细胞网络的 HST 无线通信系统性能瓶颈的有效手段。然而，毫米波信号在穿越车厢时会遭受显著路径损耗，给细胞网络带来巨大挑战。为此，重构智能表面（RIS）因其反射信号引导接收方的能力而受到广泛关注。确保通信可靠性是第 5 代系统中超可靠低时延通信（URLLC）的核心性能指标，对于在铁路上提供稳定可靠的数据传输、尤其是交付安全和控制消息及监控 HST 信号信息至关重要。本文考察了在毫米波 HST 通信中，由折射式 RIS 辅助的多用户单输入多输出 URLLC 系统。我们提出了受基站波束赋形约束、RIS 离散相位移及可靠性约束限制的总率最大化问题。为求解该优化问题，我们设计了基于交替优化方法的联合优化算法，将原问题分解为活动波束赋形与数据包错误概率优化子问题以及离散相位赋形子问题。分别利用拉格朗日对偶法和局部搜索法求解这些子问题。仿真结果表明，所提算法收敛速度快，并突出折射式 RIS 在毫米波 HST 网络中提升总率的优势。