Reconfigurable intelligent surfaces (RISs), consisting of many low-cost elements that reflect the incident waves by an adjustable phase shift, have attracted sudden attention for their potential of reconfiguring the signal propagation environment and enhancing the performance of wireless networks. The passive nature of RISs is indeed beneficial, but the lack of radio frequency (RF) chains at the RIS has made channel estimation extremely challenging. We face this challenge by proposing a joint channel estimation and transmit precoding framework for RIS-aided multiple-input multiple-output (MIMO) systems. Specifically, the effective cascaded channel of the reflected transmitter-RIS-receiver link is decomposed into multiple subchannels, each of which corresponds to a single RIS element. Then our joint RIS transmitter precoding model is formulated for the individual subchannels of each reflecting element. Finally, we develop a two stage precoding design for successively determining the required phase shifts of each reflecting element of the RIS and the digital baseband precoder of the transmitter, only relying on the channel state information (CSI) of the subchannels. The performance of the proposed subchannel estimation and joint precoding method is evaluated by extensive simulations. Our numerical results show that the proposed designs provide an attractive solution to RIS-aided MIMO systems.

中文翻译：

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联合发射预编码和可重构智能表面相位调整：一种分解辅助信道估计方法

可重构智能表面 (RIS) 由许多低成本元素组成，这些元素通过可调相移反射入射波，因其在重构信号传播环境和提高无线网络性能方面的潜力而引起了突然的关注。RIS 的被动特性确实是有益的，但 RIS 缺乏射频 (RF) 链使得信道估计极具挑战性。我们通过为 RIS 辅助多输入多输出 (MIMO) 系统提出联合信道估计和传输预编码框架来应对这一挑战。具体来说，反射式发射机-RIS-接收机链路的有效级联信道被分解为多个子信道，每个子信道对应一个单一的RIS元件。然后，我们针对每个反射元件的各个子信道制定了我们的联合 RIS 发射机预编码模型。最后，我们开发了一个两级预编码设计，用于连续确定 RIS 的每个反射元件和发射机的数字基带预编码器所需的相移，仅依赖于子信道的信道状态信息 (CSI)。所提出的子信道估计和联合预编码方法的性能通过广泛的模拟进行评估。我们的数值结果表明，所提出的设计为 RIS 辅助 MIMO 系统提供了一个有吸引力的解决方案。我们开发了一个两级预编码设计，用于连续确定 RIS 的每个反射元件和发射机的数字基带预编码器所需的相移，仅依赖于子信道的信道状态信息 (CSI)。所提出的子信道估计和联合预编码方法的性能通过广泛的模拟进行评估。我们的数值结果表明，所提出的设计为 RIS 辅助 MIMO 系统提供了一个有吸引力的解决方案。我们开发了一个两级预编码设计，用于连续确定 RIS 的每个反射元件和发射机的数字基带预编码器所需的相移，仅依赖于子信道的信道状态信息 (CSI)。所提出的子信道估计和联合预编码方法的性能通过广泛的模拟进行评估。我们的数值结果表明，所提出的设计为 RIS 辅助 MIMO 系统提供了一个有吸引力的解决方案。