Low-Complexity Channel Estimation Protocol for Non-Diagonal RIS-Assisted Communications

doi:10.1109/TVT.2025.3581799

Low-Complexity Channel Estimation Protocol for Non-Diagonal RIS-Assisted Communications

2025-07-15

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DOI：10.1109/TVT.2025.3581799

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非对角可重构智能表面（RISs）通过允许其任意$M$个单元上的入射信号经由一个$M \times M$开关阵列从另一个单元反射，从而实现对无线信号增强的操纵，优于传统RIS。为充分利用这种灵活配置，获取各信道状态信息（CSI）至关重要。然而，由于RIS的被动特性，需要进行级联信道估计，因为RIS本身缺乏信号处理能力。这需要估计$M \times M$开关阵列的级联信道CSI，从而估计$M^{2}$个系数，以确定最大化信道增益的非对角RIS的最优配置。本文提出了一种低复杂度信道估计协议，将估计开销从全面的$M^{2}$个系数显著减少到仅$ 3M$个系数，适用于单输入单输出（SISO）和单输入多输出（MISO）系统。具体而言，提出了一种三阶段基于导频的协议，在第一阶段和第二阶段使用最小二乘（LS）估计器及传统RIS常用的ON/OFF协议来估计用户-RIS和RIS-基站（BS）信道的缩放版本。这些缩放估计值可优化开关阵列配置。在第三阶段，估计级联的用户-RIS-BS信道以实现高效的波束成形优化。复杂度分析表明，所提协议将基站估计复杂度从$\mathcal{O}(NM^{2})$显著降低至$\mathcal{O}(NM)$，其中$N$为基站天线数。该复杂度与传统对角RIS的ON/OFF基LS估计相当。

Keyword:

Channel state information (CSI)

low-complexity channel estimation

non-diagonal reconfigurable intelligent surface (RIS)

Low-Complexity Channel Estimation Protocol for Non-Diagonal RIS-Assisted Communications

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