Intelligent reflecting surface (IRS) is a novel burgeoning concept, which possesses advantages in enhancing wireless communication and user localization, while maintaining low hardware cost and energy consumption. Herein, we establish an IRS-aided mmWave-MIMO based joint localization and communication system (IMM-JLCS), and probe into its performance evaluation and optimization design. Specifically, first, we provide the signal, channel and estimation error models, and contrive the working process of the IMM-JLCS in detail. Then, by configuring appropriate IRS phase shifts, we derive the closed-form expressions of the Cramer-Rao Lower Bound (CRLB) of the position/orientation estimation errors and the effective achievable data rate (EADR), with respect to the time allocation ratio of the beam alignment and localization stage (BALS). Subsequently, we investigate the trade-off between the two performance metrics, for which we propose a joint optimization algorithm. Finally, we carry out simulations and comparisons to view the trade-off and validate the effectiveness of the proposed algorithm, in the presence of distinct levels of estimation uncertainty and user mobility. Our results demonstrate that the proposed algorithm can find the joint optimal solution for the position/orientation estimation accuracy and EADR, with its optimization performance being robust to slight localization or channel estimation errors and user mobility.


翻译:智能反映表面(IRS)是一个新颖的新兴概念,具有加强无线通信和用户本地化的优势,同时保持较低的硬件成本和能源消耗。在这里,我们建立了一个IRS辅助型Wave-MIMO联合本地化和通信系统(IMM-JLCS),并调查其性能评估和优化设计的时间分配比率。具体地说,我们首先提供信号、信道和估计错误模型,并详细设计IMM-JLCS的工作进程。然后,通过配置适当的IRS阶段转换,我们得出Cramer-Rao Lower Bound(CRLB)关于位置/方向估计错误和有效可实现的数据率(EADR)的封闭式表达方式,涉及BAM-MWave-MIMO联合本地化和本地化阶段(BALCS)的时间分配比率。随后,我们调查了两种性能衡量标准之间的权衡得失,为此我们提议了一个联合优化算法。最后,我们进行了模拟和比较,以观察交易和验证拟议算法的有效性,并验证了拟议算算法的算法的有效性,以体现最佳的用户优化度和优化度估计的准确度,从而能够找到最佳估计和最佳的用户优化度和优化度,从而显示最佳化的系统优化度和优化度和优化度度度度度度度度,我们的拟议水平,我们为最佳估计和用户优化度,我们的拟议水平的精确性能和优化性能和优化性能结果。

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