Recently, reconfigurable intelligent surfaces (RISs) have been identified as one potential solution to avoid performance degradation of using millimeter wave (mmWave) frequencies in vehicular communications. In this paper, we investigate the use of an RIS in a mmWave vehicular communication network. The problem of weighted sum-rate maximization in the uplink is considered, where an RIS is used to assist the communication. We focus on both single-user and multi-user cases. Single user case is solved using successive refinement algorithm, where two phase-optimization schemes that help reducing the channel estimation overhead are considered. In multi-user case, fractional programming technique is used to reformulate the original problem into a more convenient form, and an algorithm based on alternating optimization is proposed. The validity of the proposed methods is confirmed by numerical simulations. A significant performance increase is seen when utilizing an RIS in both cases. Considered phase optimization schemes are shown to result in a significant reduction in channel estimation at a cost of small performance degradation compared to the full channel state information beamforming scenario. We perform simulations to investigate the effects of mobility, and the results demonstrate the ability of an RIS to mitigate the effects of mobility to some extent. Furthermore, to get practical insights into vehicular communications aided by an RIS, we use a commercial ray-tracing tool to evaluate the performance.

中文翻译：

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可重构智能水面辅助车载网络的加权和速率最大化

最近，可重构智能表面（RIS）已被确定为一种潜在的解决方案，可以避免在车辆通信中使用毫米波（mmWave）频率而导致性能下降。在本文中，我们研究了RIS在mmWave车辆通信网络中的使用。考虑了在上行链路中加权和速率最大化的问题，其中使用RIS来辅助通信。我们专注于单用户和多用户案例。使用连续优化算法解决了单用户情况，其中考虑了两个有助于减少信道估计开销的相位优化方案。在多用户情况下，采用分数规划技术将原始问题重新表述为更方便的形式，并提出了一种基于交替优化的算法。数值模拟验证了所提方法的有效性。在两种情况下都使用RIS时，可以看到性能显着提高。与完整的信道状态信息波束成形方案相比，已显示出考虑的相位优化方案可以显着减少信道估计，但以性能下降为代价。我们进行仿真以调查流动性的影响，结果证明了RIS在一定程度上减轻流动性影响的能力。此外，为了在RIS的帮助下获得对车辆通讯的实用见解，我们使用了商用的光线追踪工具来评估性能。与完整的信道状态信息波束成形方案相比，已显示出考虑的相位优化方案可以显着减少信道估计，但以性能下降为代价。我们进行仿真以调查流动性的影响，结果证明了RIS在一定程度上减轻流动性影响的能力。此外，为了在RIS的帮助下获得对车辆通讯的实用见解，我们使用了商用的光线追踪工具来评估性能。与完整的信道状态信息波束成形方案相比，已显示出考虑的相位优化方案可以显着减少信道估计，但以性能下降为代价。我们进行仿真以调查流动性的影响，结果证明了RIS在一定程度上减轻流动性影响的能力。此外，为了在RIS的帮助下获得对车辆通讯的实用见解，我们使用了商用的光线追踪工具来评估性能。结果证明了RIS在一定程度上减轻了流动性影响的能力。此外，为了在RIS的帮助下获得对车辆通讯的实用见解，我们使用了商用的光线追踪工具来评估性能。结果证明了RIS在一定程度上减轻了流动性影响的能力。此外，为了在RIS的帮助下获得对车辆通讯的实用见解，我们使用了商用的光线追踪工具来评估性能。