Reconfigurable intelligent surface is a potential technology component of future wireless networks due to its capability of shaping the wireless environment. The promising MIMO systems in terms of extended coverage and enhanced capacity are, however, critically dependent on the accuracy of the channel state information. However, traditional channel estimation schemes are not applicable in RIS-assisted MIMO networks, since passive RISs typically lack the signal processing capabilities that are assumed by channel estimation algorithms. This becomes most problematic when physical imperfections or electronic impairments affect the RIS due to its exposition to different environmental effects or caused by hardware limitations from the circuitry. While these real-world effects are typically ignored in the literature, in this paper we propose efficient channel estimation schemes for RIS-assisted MIMO systems taking different imperfections into account. Specifically, we propose two sets of tensor-based algorithms, based on the parallel factor analysis decomposition schemes. First, by assuming a long-term model in which the RIS imperfections, modeled as unknown phase shifts, are static within the channel coherence time we formulate an iterative alternating least squares (ALS)-based algorithm for the joint estimation of the communication channels and the unknown phase deviations. Next, we develop the short-term imperfection model, which allows both amplitude and phase RIS imperfections to be non-static with respect to the channel coherence time. We propose two iterative ALS-based and closed-form higher order singular value decomposition-based algorithms for the joint estimation of the channels and the unknown impairments. Moreover, we analyze the identifiability and computational complexity of the proposed algorithms and study the effects of various imperfections on the channel estimation quality.


翻译:重新配置的智能表面是未来无线网络的潜在技术组成部分,原因是它具有塑造无线环境的能力。但是,在扩大覆盖面和增强能力方面,有希望的MIMO系统在扩大覆盖面和增强能力方面,关键地取决于频道状态信息的准确性。然而,传统的频道估算办法不适用于RIS协助的MIMO网络,因为被动的RIS通常缺乏由频道估算算法所假设的信号处理能力。当物理不完善或电子缺陷由于表现为不同程度的环境效应而影响RIS时,或由于电路的硬件性能限制而影响RIS时,这种情况最成问题。虽然这些现实世界效应通常在文献中被忽视,但在本文中,我们建议为RIS协助的MIMO系统提出有效的频道估算办法,同时考虑到不同的缺陷。具体地说,我们根据平行要素分析分解的算法,提出两套基于不同阶段的信号处理能力。首先,假设一个长期模型,根据未知的阶段变换模式,在频道内,处于静态性估算的固定状态,我们建议对基于最不易变的平方值进行迭置的计算。我们为联合估算的LIS-变的轨道的轨道的轨道的轨道的轨道的轨测算方法,从而使得不甚甚易进行不精确的轨道的轨道的轨道和不精确的周期性变。

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