基于统计信道状态信息的双跳混合RIS辅助无线通信系统性能优化研究

为解决密集障碍环境下无线信号传播受限问题，西安电子科技大学研究人员开展了基于统计信道状态信息(S-CSI)的双跳混合可重构智能表面(D-HRIS)辅助通信系统研究。通过优化基站预编码和RIS反射矩阵设计，提出低复杂度迭代更新方案，使系统遍历可达速率较传统方案提升1.32-1.16倍，在Rician-K因子>0 dB时接近瞬时CSI方案性能，为高移动性场景提供有效解决方案。

　　

在6G时代智能超表面技术蓬勃发展的背景下，无线通信面临密集城区信号遮挡和移动场景信道快速变化的双重挑战。传统被动式可重构智能表面(pRIS)存在"乘性衰落"效应，而全主动RIS(aRIS)又面临噪声放大问题。西安电子科技大学的研究团队在《Digital Signal Processing》发表的研究中，创新性地提出双跳混合RIS(D-HRIS)架构，通过串联被动RIS和主动RIS的级联反射路径，结合统计信道状态信息(S-CSI)的慢变特性，实现了系统性能的突破性提升。

研究采用蒙特卡洛仿真与凸优化相结合的方法，建立包含Rician衰落信道的系统模型，推导遍历可达速率的近似表达式，并设计基于交替优化的联合预编码算法。通过中国国家自然科学基金支持的仿真平台，验证了在40 dBm发射功率、100米传输距离下的系统性能。

【系统模型】构建包含基站-pRIS-aRIS-用户的级联信道模型，其中pRIS含200个无源单元，aRIS含100个有源单元，通过中央控制器实现联合调控。

【遍历可达速率优化】基于S-CSI推导出近似可达速率表达式，证明当第二跳RIS单元数为20和100时，方案性能分别达到传统方案的1.32倍和1.16倍。

【数值结果】坐标(100m,0m,2m)的用户在Rician-K因子>0 dB时，系统性能接近瞬时CSI方案，且离散相位调节器下仍保持90%以上性能。

该研究首次将S-CSI应用于混合RIS系统，提出的级联优化方案显著降低了信道估计开销。特别值得注意的是，在保持-100 dBm噪声功率的条件下，系统能效比传统方案提升58%，为解决高移动性场景下的"乘性衰落"难题提供了新思路。研究团队Shuang Liang和Guangliang Ren指出，该架构可扩展至毫米波通信场景，为未来智能超表面网络的标准化工作奠定了理论基础。