This paper investigates intelligent reflecting surface (IRS) enabled non-line-of-sight (NLoS) wireless sensing, in which an IRS is dedicatedly deployed to assist an access point (AP) to sense a target at its NLoS region. It is assumed that the AP is equipped with multiple antennas and the IRS is equipped with a uniform linear array. We consider two types of target models, namely the point and extended targets, for which the AP aims to estimate the target's direction-of-arrival (DoA) and the target response matrix with respect to the IRS, respectively, based on the echo signals from the AP-IRS-target-IRS-AP link. Under this setup, we jointly design the transmit beamforming at the AP and the reflective beamforming at the IRS to minimize the Cram\'er-Rao bound (CRB) on the estimation error. Towards this end, we first obtain the CRB expressions for the two target models in closed form. It is shown that in the point target case, the CRB for estimating the DoA depends on both the transmit and reflective beamformers; while in the extended target case, the CRB for estimating the target response matrix only depends on the transmit beamformers. Next, for the point target case, we optimize the joint beamforming design to minimize the CRB, via alternating optimization, semi-definite relaxation, and successive convex approximation. For the extended target case, we obtain the optimal transmit beamforming solution to minimize the CRB in closed form. Finally, numerical results show that for both cases, the proposed designs based on CRB minimization achieve improved sensing performance in terms of mean squared error, as compared to other traditional schemes.


翻译:本文调查智能反射表面(IRS) 促成非直观(NLOS)无线遥感的智能反射表面(IRS), 其中专门部署了IRS, 以协助一个接入点(AP) 感知其NLOS区域的目标, 假设AP 配有多天线, IRS 配有统一的线性阵列。 我们考虑两类目标模型, 即点和扩展目标, AP 旨在根据AP- IRS目标(IRS) 目标- IRS- AP 链接的回声信号, 分别估计目标抵达方向(NLOS) 和IRS 目标响应矩阵。 在此设置下, 我们共同设计AP 信号, 安装多天线和IRS 的反射信号, 尽量减少Cram\ ER- Rao 捆绑定( CRB) 的估算误差。 到此端, 我们首先获得两个目标模式的最小度表达方式的 CRB 。 在点中, CRB 用于估算目标的更精确的直径直径直径, 取决于 CRB 最终传输, 显示 的反 数据 。

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