《PLOS One》：A dual-polarized RIS-assisted spatial modulation architecture for robust vehicular communications in urban environments
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车载到车载（V2V）通信是智能交通系统与自动驾驶的关键使能要素之一，其实现速度、车距、制动及道路环境等安全相关信息的可靠一对一交换。车载环境具有高动态性，且对可靠性、时延与能耗有严苛要求，因此天然适合采用频谱高效、硬件与功耗高效的通信架构。研究人员探索了一种可
车载到车载（V2V）通信是智能交通系统与自动驾驶的关键使能要素之一，其实现速度、车距、制动及道路环境等安全相关信息的可靠一对一交换。车载环境具有高动态性，且对可靠性、时延与能耗有严苛要求，因此天然适合采用频谱高效、硬件与功耗高效的通信架构。研究人员探索了一种可重构智能表面（RIS）辅助的V2V通信系统，采用所提出的双极化空间调制（DPSM）方案，每个符号间隔仅启用一条有效射频（RF）链，作用于四具物理天线。该架构联合利用空间、极化与RIS生成的自由度，以显著降低RF硬件复杂度与功耗来增强链路适应性。研究在含车辆移动与城市传播条件的3GPP V2V/V2X衰落信道模型下开展系统级仿真，严格测算并对比接收信号强度指示（RSSI）、参考信号接收功率（RSRP）、参考信号接收质量（RSRQ）、误码率（BER）、信噪比（SNR）与能效等指标和常规全多输入多输出（MIMO）性能。仿真表明，RIS辅助单活跃RF链DPSM在宽SNR范围内维持具竞争力的BER性能同时获显著能效增益；发射端用物理双极化天线提供8个逻辑空间调制端口（4天线×2极化），但每符号间隔仅1条RF链与1个逻辑端口活跃。RSSI、RSRP与RSRQ的提升凸显RIS借信号塑形与极化分集缓解城市V2V恶劣衰落与阻塞的能力。全MIMO凭更高空间分集获更优BER，但所提DPSM在性能、复杂度与能耗间提供更优折衷，支持其作为下一代V2V（尤适功耗与成本受限车载平台）高度合适便捷的设计。
研究背景方面，车载到车载（V2V）通信作为智能交通与自动驾驶的使能技术，面临城市环境中高动态移动、严苛可靠性与时延约束及功耗受限等挑战。传统全多输入多输出（MIMO）虽具空间分集优势，但多射频（RF）链带来硬件复杂度与能耗负担，难以适配成本与功耗受限的车载平台。可重构智能表面（RIS）可通过无源相位调控重塑传播环境，而双极化RIS进一步引入正交极化自由度，缓解极化失配并增强覆盖均匀性；空间调制（SM）则以单活跃RF链承载天线索引与符号信息，降低硬件开销。现有RIS车载研究多聚焦常规波束赋形或多RF链MIMO，未充分结合单链双极化空间调制与双极化RIS的联合增益。该文由研究人员发表于《PLOS One》，旨在填补上述空白，提出一种双极化RIS辅助单链空间调制架构，在维持具竞争力误码率（BER）前提下显著提升能效。
关键技术方法上，研究人员构建城市网格场景与车辆轨迹，采用64单元双极化RIS面板，将每物理天线双极化端口映射为8逻辑空间调制端口并每符号激活其一；RIS相位配置借Golay互补序列对满足宽波束零旁瓣自相关条件，并结合奇异值分解（SVD）提取主导信道方向基相；接收端采用最大比合并（MRC）与最大似然（ML）检测；信道建模融合Nakagami-m小尺度衰落、Keyhole低秩级联、CI自由空间参考路径损耗及多普勒扩展，以3GPP TR 38.886 V2V/V2X框架为基准；RIS选址用贪心算法最小化至双车时间平均位欧氏距离和，能效计算计入RF链、RIS单元及误差矢量幅度（EVM）损伤。
研究结果部分，第2节系统与直线模型建立双极化RIS反射模型，给出式(1)至式(9)的级联信道与功率域阵列因子，证明Golay对（式5）可压平波束自相关旁瓣；2.1节推导双极化空间调制基带接收向量（式10-17）与全MIMO MMSE接收对比，明确单链8端口带来log2(8)+log2(M)谱效；2.2节以64元RIS嵌入V2V级联信道（式20-23）；2.3节用Nakagami-m概率密度（式24-25）与矩匹配估参，并附Algorithm 1测算RSSI/RSRP随距离与多普勒变化。第3节将SM端口选择与RIS沿视距分数α选址联合，Algorithm 2在距离、α、端口三维搜最优能效，贪心定面坐标（式30-33）获朝/背向场景RIS位。第4节仿真显示：图4全秩Nakagami下RIS使RSSI/RSRP/RSRQ全程优于无RIS，近场增益最著；图5-7 Keyhole信道中无RIS链路约80 m跌至底噪，RIS借相位相干将可测RSRP距离在干态扩2.9倍、暴雨扩4.6倍，RSRQ在140 m内维持0至?5 dB；图8全秩BER于15 dB后陡降，图9 Keyhole下Golay+SVD偏移使25 dB后快速收敛，单链DPSM较4×4全MIMO省三RF链功耗；图10-11给出开放/隧道/停车场三境RSSI与均方根时延扩展（100–300 ns）距离依赖；表1固定8 bpcu谱效下DPSM以1活跃RF链+3索引位+5位32-QAM较四流QPSK全MIMO能效约高三倍且高SNR不饱和。
讨论与结论翻译部分，研究人员指出：所提双极化RIS辅助单活跃RF链DPSM架构，借空间-极化-RIS三重自由度，在城市V2V的Nakagami衰落、Keyhole低秩与多普勒非平稳条件下，以显著更低硬件与功耗获与全MIMO具竞争力BER及更优RSSI/RSRP/RSRQ，其中Golay互补对消除RIS相位旁瓣、SVD基相锁定主导路径、贪心选址降两跳CI路径损耗是关键机制；尽管全MIMO凭多链空间分集在极高SNR BER更优，DPSM在性能-复杂度-能效折衷上更适合功耗与成本受限车载平台，为下一代V2V通信提供可部署设计。
