Percepción multiestación asistida por superficies ultrainteligentes apiladas y comunicación cooperativa

Qiao QI ,  

Qiyu CHEN ,  

Jiancheng AN ,  

Xiaoming CHEN ,  

Zhaohui YANG ,  

Chongwen HUANG ,  

Zhaoyang ZHANG ,  

Abstract

Las superficies ultrainteligentes apiladas (SIM) se han convertido recientemente en una arquitectura de hardware con gran potencial en el campo de la integración de percepción y comunicación, gracias a su capacidad para procesar señales en el dominio de ondas con bajo consumo de energía. Este artículo estudia un sistema integrado de percepción y comunicación multiestación asistido por SIM, donde múltiples estaciones base equipadas con SIM son coordinadas por una unidad central para soportar simultáneamente la comunicación descendente y la percepción de objetivos. En la arquitectura del sistema considerado, cada estación base se configura como nodo transmisor o receptor para lograr servicios conjuntos de usuarios, iluminación de objetivos y procesamiento colaborativo de ecos. Para caracterizar la interacción entre el desempeño de comunicación y el de percepción, se formuló un problema de optimización de diseño conjunto que maximiza la tasa total del sistema de comunicación bajo restricciones de calidad de percepción dirigidas a objetivos específicos, potencia de transmisión y limitaciones de hardware SIM. Este problema no convexo involucra la asignación de potencia de transmisión, desplazamientos de fase SIM en transmisión y recepción, y la optimización acoplada del formador de haces de recepción de percepción centralizada. Para resolverlo, se propone un algoritmo eficiente de optimización alternada que combina reconstrucción ponderada del error cuadrático medio, maximización del cociente generalizado de Rayleigh y optimización en variedades de Riemann. Los resultados numéricos muestran que la solución propuesta logra un buen equilibrio entre el rendimiento de comunicación y percepción y supera esquemas de referencia representativos.

Keywords

superficies ultrainteligentes apiladas; integración de percepción y comunicación; percepción multiestación; comunicación cooperativa; formación de haz en el dominio de ondas

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