استشعار الهدف باستخدام السطح العاكس الذكي: العمارة والأداء

ظهر السطح العاكس الذكي (IRS) كتقنية واعدة لإعادة تشكيل بيئة انتشار الراديو من خلال التحكم الديناميكي في سعة وإماطة الإشارة اللاسلكية عبر عدد كبير من العناصر العاكسة. وعلى النقيض من الأدبيات الواسعة التي تدرس مكاسب أداء IRS في الاتصالات اللاسلكية، نقوم في هذه الورقة بدراسة تطبيق جديد لـ IRS للاستشعار/تحديد مواقع الأهداف في الشبكات اللاسلكية. بشكل محدد، نقترح هيكلية جديدة لـ IRS ذاتية الاستشعار حيث يكون المتحكم في IRS قادراً على إرسال إشارات استكشافية لا تنعكس فقط مباشرةً عن الهدف (المشار إليه برابط الصدى المباشر)، ولكن أيضاً تعكس بتتابع بواسطة IRS ثم الهدف (المشار إليه برابط صدى IRS المنعكس). علاوة على ذلك، يتم تثبيت مستشعرات مخصصة في IRS لاستقباله كل من إشارات صدى مباشرة وإشارات صدى IRS المنعكسة من الهدف، بحيث يمكن لـ IRS استشعار اتجاه الهدف القريب منه من خلال تطبيق خوارزمية تصنيف متعددة الإشارات مخصصة (MUSIC). ومع ذلك، وبما أن متوسط خطأ التقدير الزاوي (MSE) بواسطة خوارزمية MUSIC يصعب التعامل معه، نقترح تحسين انعكاس IRS السلبي لزيادة متوسط القدرة الكلية لإشارات الصدى عند مستشعرات IRS واستنتاج حد كرامر-راو الناتج (CRB) لخطأ التقدير الزاوي. أخيراً، تُعرض النتائج العددية لإظهار فعالية هيكلية الاستشعار الجديدة المقترحة وخوارزمية، مقارنةً بأنظمة/خوارزميات استشعار مرجعية أخرى.