离散相移智能反射面：信道估计与被动波束成形

在本文中，我们考虑一个智能反射面（intelligent reflecting surface, IRS）辅助的单用户系统，其中部署具有离散相移的 IRS 以辅助上行通信。提出了一种实用的传输协议来依次执行信道估计与被动波束成形。为最小化信道估计的均方误差（mean square error, MSE），我们首先在模一、离散相位和满秩约束下，制定训练阶段 IRS 反射图样设计的优化问题。然而，该问题是 NP-hard 的，因而通常难以求解。为此，我们提出一种低复杂度且高效的方法以次优求解，其通过基于离散傅里叶变换（discrete Fourier transform, DFT）矩阵量化或哈达玛（Hadamard）矩阵截断来构造近正交反射图样。基于估计信道，我们随后制定一个优化问题，通过在考虑训练开销与信道估计误差下设计 IRS 处的离散相位被动波束成形来最大化可达速率。为降低穷搜的计算复杂度，我们进一步提出一种低复杂度连续细化算法，以适当设计的初始化获得高质量次优解。数值结果展示了我们所提 IRS 训练反射图样与被动波束成形设计相较于其他基准方案的显著速率提升。