T E L K O M NIKA   T elec o mm un ica t io n Co m pu t i ng   E lect ro nics   a nd   Co ntr o l   Vo l.  24 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 26 ,   p p .   22 ~ 33   I SS N:  1 6 9 3 - 6 9 3 0 ,   DOI 1 0 . 1 2 9 2 8 / T E L KOM NI K A . v 24 i 1 . 27307          22       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //jo u r n a l.u a d . a c. id /in d ex . p h p /TELK OM N I K A   Enha ncing   refle ct iv e ele m ents  of in telligent  refle ctive  surfaces  in   6 G   co mm unica tio ns usi ng   a rtif i cia intelligence       J eha n K a dh i m   Sh a re ef   Al - S a f i 1 ,   Abba s   T ha j ee l R ha if   Al s a hla nee   1 D e p a r t me n t   o f   D i g i t a l   M e d i a ,   F a c u l t y   o f   M e d i a ,   U n i v e r si t y   o f   T h i - Q a r ,   T h i - Q a r ,   I r a q   2 D e p a r t me n t   o f   E n g l i sh ,   F a c u l t y   o f   Ed u c a t i o n   f o r   H u m a n i t i e s,  U n i v e r si t y   o f   T h i - Q a r ,   T h i - Q a r ,   I r a q       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   23 2 0 2 5   R ev i s ed   No v   24 2 0 2 5   A cc ep ted   Dec   8 2 0 2 5       T h e   d y n a m ic  lan d sc a p e   o f   6 G   c o m m u n ica ti o n   n e tw o rk n e c e ss it a te in n o v a ti v e   stra te g ies   to   a d d re ss   e n e rg y   in e ff ici e n c y   a n d   sig n a d e g ra d a ti o n   i n   d e n se ly   p o p u late d   re g io n w it h   li m it e d   li n e - of - sig h (L OS)  c o v e ra g e .   n o v e tec h n o lo g y   k n o w n   a a n   in telli g e n re f lec ti n g   su rf a c e   ( IRS h a s   e m e rg e d it   c a n   d y n a m i c a ll y   m o d ify   th e   c h a ra c teristics   o f   e lec tr o m a g n e ti c   w a v e to   e n h a n c e   sig n a l   p r o p a g a ti o n .   Un f o rtu n a tely ,   c u rre n IR S   m o d e ls  f re q u e n tl y   n e g le c th e   b a lan c e   b e tw e e n   e n e rg y   e ff icie n c y   (EE a n d   t h e   q u a n t it y   o f   re f l e c ti v e   e le m e n ts  ( N)  in   Ra y lei g h   f a d in g   sc e n a rio s.  T h is  stu d y   in tro d u c e a n   a lg o rit h m   c a ll e d   d y n a m i c - sta ti c   p a rti c le  s w a r m   o p ti m iz a ti o n   (DS - P S O)  a im e d   a im p ro v in g   EE   a n d   d e c re a sin g   th e   q u a n ti ty   o re f lec ti v e   c o m p o n e n ts  in   t h e   p e rf o rm a n c e   o p ti m iza ti o n   o f   IRS .   T h e   re se a r c h   a ss e ss e s   th e   p ro p o se d   m o d e in   c o m p a ri so n   to   si n g le - in p u sin g le - o u tp u (S IS O)  s y ste m s,  c o n v e n ti o n a IRS   m o d e ls,  a n d   IRS   m o d e ls  f ro m   p rio stu d ies   w it h in   a   re a li stic  u rb a n   f ra m e wo rk .   T h e   o p t im i z e d   IRS ,   w h ich   o n ly   u se se v e n   re f le c ti v e   e le m e n ts,  h a a   p e a k   EE   o f   3 6 6   M b it /J o u le.  T h i is  a   b ig   im p ro v e m e n o v e IRS   m o d e ls  f ro m   e a rli e re s e a rc h ,   a sh o w n   b y   th e   n u m b e rs.  T h e   f in d in g in d ica t e   th a a rti f icia in telli g e n c e   (A I) - d riv e n   o p ti m iza ti o n   c a n   e n h a n c e   IR S   te c h n o l o g y   f o su sta in a b le  a n d   e f ficie n 6 G   n e tw o rk s .   K ey w o r d s :   6 n et w o r k s   A r ti f icial  i n tel lig e n ce   E n er g y   e f f icie n c y   Op ti m izatio n   alg o r it h m   R a y le ig h   f ad i n g   R ec o n f ig u r ab le  in telli g en s u r f ac   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   A b b as T h aj ee l Rh ai f   A ls a h la n ee   Dep ar t m en t o f   E n g lis h Fac u lt y   o f   E d u ca tio n   f o r   Hu m a n itie s ,   Un iv er s it y   o f   T h i - Qar   Nasiri y a h ,   T h i - Qar ,   I r aq     E m ail:  ab b as.th aj ee l@ u tq . ed u . iq       1.   I NT RO D UCT I O N   6 w ir eles s   n e t w o r k s   ar b ein g   d r i v en   b y   ap p licatio n s   t h at  r eq u ir m o r r eliab le  an d   p o w er f u l   co n n ec ti v it y .   No n - l in e - of - s ig h ( N L OS)   s ig n al  d e g r ad atio n   r es u lts   in   u n s tab le  co n n ec ti o n s   a n d   d i m i n is h ed   en er g y   e f f icie n c y   ( E E )   in   u r b an   s ettin g s   w h er b u ild in g s   an d   o th er   o b s tacle s   im p ed d ir ec lin o f   s ig h t   ( L OS) .   T h n e w l y   d e v elo p ed   tech n o lo g y ,   k n o w n   a s   in te llig e n r ef lecti n g   s u r f ac ( I R S),   o f f er s   v iab le   an s w er   to   t h is   p r o b le m .   P r o g r a m m ab le  m eta - ato m   s u r f ac es  m a y   b o o s s i g n al  tr an s m i s s io n   a n d   ex p a n d   co v er ag b y   ef f ec ti v el y   an d   p ass iv el y   ch a n g i n g   elec tr o m ag n etic  w a v e s ,   eli m i n ati n g   th n ee d   f o r   ac tiv e   a m p li f icatio n   [ 1 ] [ 5 ] .   C u r r en e m p ir ical  in v e s ti g at io n s   d e m o n s tr ate  th a in tel l ig en r ef lecti n g   s u r f ac es  ( I R Ss )   h a v ac h iev ed   s i g n if ican tec h n o lo g ical  p r o g r ess ,   b u th eo r etica l   r esear ch   im p lie s   th at,   u n d er   id ea cir cu m s ta n ce s ,   I R Ss   m i g h o u tp er f o r m   clas s i ca r elay s   [ 6 ] .   Un m a n n ed   ae r ial  v eh icles  ( U A V s )   w ith   i n te g r ated   s en s in g   an d   co m m u n icatio n   ( I S AC )   h av r ec en tl y   b ee n   th s u b j ec o f   s tu d y   f o r   i m p r o v i n g   s p ec tr u m   ef f icien c y   [ 7 ]   an d   I R S - a s s i s ted   U A V s   f o r   p r o v id in g   d y n a m ic  co v er ag i n   h i g h l y   p o p u lated   r e g io n s   [ 8 ] [ 1 0 ] .   T h f ac th at   m a n y   cu r r en I R d es ig n s   n ee d   a n   e x ce s s iv e   n u m b er   o f   r e f lecti n g   ele m e n ts   ( N)   is   a   b ig   is s u e.   T h s y s te m   b ec o m e s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l           E n h a n cin g   r eflec tive  elem en ts   o f in tellig en t reflective   s u r fa ce s   in   6   ( Je h a n   K a d h im  S h a r ee f A l - S a fi )   23   m o r co s tl y ,   less   u s er - f r ie n d ly ,   an d   p o w er - h u n g r y   as  r esu lt  o f   th i s .   T h p r im ar y   ad v a n tag o f   p ass iv I R S   tech n o lo g y   i s   r en d er ed   u s eles s   b y   t h is   ap p r o ac h .   Hav i n g   n o v el  d esig n   s o lu t io n s   t h at  p r o v id s u p er io r   E E   w it h   th f e w est  h ar d w ar d if f ic u lt i es  is   cr u cial  i n   d en s el y   p o p u l ated   u r b an   ar ea s   w h er lo n g - d is tan ce   v is ib ili t y   i s   li m ited ,   p ar ticu lar l y   i n   th p r esen ce   o f   ac t u al  c h an n el  c h ar ac ter is tics   li k as  R a y leig h   f ad in g .   T h er a r n o w   m an y   v ar io u s   m et h o d s   to   em p lo y   alg o r it h m s   s in ce   th e y   h a v b ec o m b ig g er .   Dee p   r ein f o r ce m en lear n in g   ( DR L )   is   m o r s o p h is ticated   ap p r o ac h   to   e d u ca te  r o b o ts .   I h as  b ee n   u s ed   f o r   d y n a m ic  b ea m f o r m in g   a n d   r eso u r ce   allo ca tio n   [ 7 ] ,   [ 1 1 ] [ 1 3 ] I em p lo y s   co n v e n ti o n al  o p ti m izat io n   tech n iq u es   s u ch   a s   b lo ck   co o r d in ate  d escen t   ( B C D)   [ 8 ]   an d   alter n ati n g   o p ti m izatio n   ( AO)   [ 1 0 ] [ 1 4 ] .   B asic   p er f o r m a n ce   an al y s e s   f o r   co m p licated   ar ch itect u r es,  s u c h   as  m u l ti - an te n n m u lti - I R s y s te m s   o p er atin g   in   g en er alize d   f ad i n g   c h an n el s ,   h av b ee n   co n d u cted   to   en h an c th ese  ap p lied   s tu d ies  [ 1 5 ] .   R ec en s t u d ies  h a v e   also   s tar ted   to   in clu d n o n - id ea h ar d w ar f ea t u r es,  lik n o n li n ea r   en er g y   h ar v e s ti n g   cir c u its   a n d   w o r k ab le   p h ase - s h i f m o d els,  i n   r ec o g n i tio n   o f   r o u te  to   r ea l - w o r ld   im p le m e n tat io n   [ 1 6 ] .   Desp ite  t h ese  s i g n if ica n t   d ev e lo p m e n t s ,   s ig n i f ica n a n d   o n g o i n g   p r o b le m   t h at   h as   b ee n   id en ti f ied   in   n u m er o u s   s t u d ies  [ 8 ] ,   [ 1 0 ] ,   [ 1 1 ] ,   [ 1 4 ] ,   [ 1 6 ]   is   th f r eq u e n m is h an d li n g   o f   t h b asic  tr ad e - o f f   b et w ee n   E E   an d   th N.   H ig h   E E   is   f r eq u e n tl y   attai n ed   at  t h ex p e n s o f   h ar d w ar co m p le x it y m a n y   m o d el s   r el y   o n   lo t   o f   ele m e n ts   [ 9 ] ,   [ 1 7 ] [ 1 9 ] ,   o r   o n l y   w o r k   w ell  in   ce r tain   d ep lo y m e n s ce n ar io s   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] .   On   th o th er   h a n d ,   o th er   m et h o d s   h a v lo w   E E ,   f r eq u en tl y   a s   r esu lt  o f   t h eir   o p tim iza tio n   al g o r ith m s   h ig h   co m p u tatio n al   o v er h ea d   [ 1 1 ] ,   [ 1 4 ] .   M o s o f   th ese  s tu d ie s   ass u m m i x ed   NL O an d   L OS  p r o p ag atio n   co n d itio n s ,   w h ic h   i s   p er h ap s   th m o s i m p o r ta n f a cto r   f o r   u r b an   6 G   d ep lo y m e n t s .   P u r R ay le ig h   f ad i n g ,   t h p r ed o m i n an ch an n el   m o d el  i n   cr o w d ed   u r b an   ar ea s   w it h   r ich   s ca tter in g   a n d   n o   d ir ec L OS  p at h ,   is   i g n o r ed   b y   th is   as s u m p tio n .   T h is   o v er s ig h co m p r o m is e s   t h s u itab ilit y   o f   c u r r en s o lu ti o n s   i n   th v er y   s etti n g s   w h er I R tech n o lo g y   i s   m o s p r o m is in g .   A s   r es u lt,  th er is   g lar in g   n ee d   f o r   lo w - co m p le x it y   o p ti m izatio n   f r a m e w o r k   th at,   i n   r ea lis tic  R a y lei g h   f ad i n g   co n d itio n s ,   m ax i m izes E E   w it h   f e w   r e f lecti v ele m e n t s .   A   d y n a m ic - s tatic  p ar ticle  s w ar m   o p ti m izatio n   ( D S - P SO)   f r a m e w o r k   f o r   I R S - e n ab led   6 n et w o r k s   i p r esen ted   in   th is   p ap er   to   clo s th is   g ap .   P h ase  s h if t s   a n d   u s er   s c h ed u lin g   ar d y n a m ica ll y   m o d if ied   b y   t h e   f r a m e w o r k   to   o p tim ize  E E   an d   m in i m ize  to tal  N.   W e   h av th r ee   th in g s   to   co n tr ib u te:  em p ir ical  v alid atio n   s h o w i n g   s u p er io r   E E   ( 3 6 6   Mb it/J o u le)   w ith   m i n i m al   ( 7 )   co m p ar ed   to   b en ch m ar k s a n   ar ti f icia l   in telli g e n ce   ( A I ) - d r iv en   o p ti m izatio n   alg o r ith m   DS - P SO,   w h ich   d ec o u p les  ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n   to   o p tim ize  I R p er f o r m an ce   w it h   lo w   co m p le x it y an d   co m p r eh en s iv s y s te m   m o d el  u n d er   r ea lis tic  R a y lei g h   f ad in g .   T h is   s tu d y   p r o v id es  a n   en er g y - ef f icie n t,  s ca lab le  s o lu tio n   f o r   u r b an   co m m u n icati o n   in f r a s tr u ct u r b y   ad d r ess in g   t h e s p r o b lem s   an d   ex ten d i n g   t h u s o f   I R S tec h n o lo g y   i n   n ex t - g e n er atio n   n e t w o r k s .   T h r est  o f   th o u tl in f o r   th e   p ap er   is   b elo w .   Sectio n   2   p r o v id es  d escr ip tio n   o f   t h p r o p o s ed   DS - P SO  alg o r ith m ,   in cl u d in g   it s   f o r m u latio n ,   k e y   c h ar ac ter is ti cs,  an d   co m p u tatio n al  co m p l ex it y .   T h r esear c h   m et h o d o lo g y   i s   p r ese n ted   i n   s ec tio n   3 ,   w h ich   i n clu d e s   t h s i m u latio n   s et u p ,   t h p r o b le m   f o r m u lat io n   f o r   EE   o p tim izatio n ,   a n d   t h s y s te m   an d   ch a n n el  m o d el.   co m p a r is o n   w it h   p r ev io u s   w o r k s ,   a n   ab latio n   s t u d y   o n   alg o r ith m ic  co n v er g en ce ,   a n   an al y s i s   o f   e n er g y   e f f icie n c y ,   d is c u s s io n   o f   p r ac tical  li m ita tio n s ,   an d   a n   ex p lan atio n   o f   s o m s i g n if ica n is s u e s   f o r   p o s s ib le  f u tu r r esear ch   ar all  in clu d ed   in   s ec tio n   4 ,   w h ic h   is   d ev o ted   to   th r esu lt s   an d   d is c u s s io n .   I n   s ec tio n   5 ,   w f i n all y   p r o v id th f in d i n g s   o f   o u r   in v esti g atio n .       2.   P RO P O SE D   AL G O R I T H M   T h A I - p o w er ed   DS - P SO  alg o r ith m ,   w h ich   m ax i m izes  th u s o f   I R S,  is   co v er ed   in   t h is   s ec tio n .   I n   o r d er   to   b etter   b alan ce   ex p lo r a tio n   an d   ex p lo itatio n   in   in tr icate ,   n o n - co n v e x   s ea r ch   s p ac es,  DS - P SO  i m p r o v e s   o n   th tr ad itio n al  P SO  b y   u t ilizin g   h y b r id   to p o lo g ical  p ar ad ig m   w ith   d u al  s ta tic  ( S)  an d   d y n a m ic  ( D)   i n f lu e n ce   f ield s .   T ab le  1   s u m m ar izes t h m a in   p ar a m eter s   co n tr o llin g   th al g o r ith m s   o p e r atio n .       T ab le   1.   B asic p ar am eter s   f o r   r u n n i n g   t h A I - b a s ed   DS - P SO   alg o r ith m   P a r a me t e r   V a l u e   M a x i m u m   I t e r a t i o n   ( )   1 0 0 0   P a r t i c l e s (  )   o r   ( s w a r m si z e )   50   P r o b a b i l i t y   o f   n e i g h b o r h o o d   r e st r u c t u r i n g   p e r i o d s   0 . 5   C o e f f i c i e n t   o f   I n t e r c e p t   ( sp a c e d   p o i n t s o f   f r e q u e n c y )   1   T h e   mi n i mu m   v a l u e s (  )   a n d   max i mu m v a l u e s (  )   o f   t h e   se a r c h   s p a c e s   ( 1 ,   7 0 )       2 . 1 .     Alg o rit h m ic  f o r m ula t io n   T h DS - P SO  alg o r it h m ,   w h ic h   is   p ar a m eter ized   ac co r d in g   t o   T ab le  1 ,   f u n c tio n s   in   f i v m ain   s ta g es:     P h ase  1 t h in itializatio n   s ta g e.    = 50   is   u s ed   to   in itialize  s w ar m   o f      p ar ticles.  E v er y   p ar ticle    is   g iv e n   a   v e lo cit y   ( )   th at  i s   u n i f o r m l y   s a m p led   f r o m   t h e   r an g e   [ , ] = [ 1 , 70 ]   an d   a   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 26 22 - 33   24   r an d o m ized   p o s itio n   ( )   ( w it h i n   th s ea r c h   s p ac e) .   E ac h   p ar tic le s   in i tial  p o s itio n   ( )   is   u s ed   to   s et  its   p er s o n al  b est  (  ) ,   d y n a m ic  b est ( p a r _ b es t ) ,   a n d   s tatic  b est ( _  ) .     P h ase  2 d u al - to p o lo g y   v e lo cit y   m o d u latio n   ( v elo cit y   u p d ate ) .   P a r ticle  v elo cities  ar e   u p d ated   ea ch   iter atio n   u s in g   tr ip ar tite  attr ac tio n   m o d el  th at  i n co r p o r ate s   g u id an ce   f r o m   t h p ar ticle s   o w n   m e m o r y   an d   its   to p o lo g ic al  n ei g h b o u r h o o d s :     ( ) = [ ( 1 ) + 1 1 (  ( 1 ) ( 1 ) ) +   2 2 (  ( 1 ) ( 1 ) )   +   3 3 (  ( 1 )   ( 1 ) )   ]   ( 1 )     w h er (     0 . 7298 )   is   th co n s tr ictio n   co ef f icien p r ev en ti n g   d iv er g en c e,   ( , ,   =   4 . 1 / 3     1 . 3667 )   ar ac ce ler atio n   co ef f icie n t s ,   an d   , ,   ar r an d o m   n u m b er s   u n i f o r m l y   d is tr ib u ted   in   [ 0 ,   1 ] .     P h ase  3 p o s itio n   u p d ate  an d   f itn es s   ev al u atio n .   P ar ticles r elo ca te  b ased   o n   th eir   u p d ated   v elo cit y :       ( ) = ( 1 ) + ( )   ( 2 )     An   e v al u atio n   is   co n d u cted   o n   t h o b j ec tiv f u n ctio n   ( ) .   T h in d iv id u al  b es t   (  ( u p d atin g   in   t h ev e n th at  b etter   s o lu tio n   is   d is co v er ed .   A ls o   u p d ated   ap p r o p r iately   ar th s tatic  b est  _    ( b est  in   th s tat ic  n ei g h b o r h o o d )   an d   th d y n a m ic  b est  _    ( b est  in   th d y n a m i n eig h b o r h o o d ) .     P h ase  4 r estru ctu r i n g   t h n ei g h b o r h o o d   d y n a m icall y .   T h d y n a m ic  n ei g h b o u r h o o d s   u n d er g o   s to ch asti c   r ec o n f i g u r atio n   w i th   p r o b ab ili t y     = 0 . 5   ( as sp ec i f ied   i n   T ab le  1 ) .   T h is   h elp s   b r ea k   f r ee   f r o m   lo ca l   o p tim b y   in tr o d u ci n g   ex p lo r ato r y   n o is e.     P h ase  5 f in a lizatio n   an d   o u t p u t.  T h alg o r it h m   r etu r n s   t h o p ti m a p ar ticle  p o s itio n     an d   t h e   ass o ciate d   f it n es s   v a lu ( )   w h en      = 1000   iter atio n s   h a v b ee n   co m p let ed .   T h p s eu d o co d f o r   th D S - P SO  alg o r ith m   is   a v ailab le  i n   [ 2 2 ]   f o r   d etailed   d escr ip t io n   o f   th e   alg o r ith m ic  s tep s .   Sev er al  r e ce n o p ti m izatio n   ch alle n g es,   s u c h   a s   t h o s m e n tio n ed   i n   [ 2 3 ] [ 2 5 ] h av e   d em o n s tr ated   t h alg o r it h m s   r esil ien ce   a n d   ef f ec ti v en e s s .     2 . 2 .     K ey   i nn o v a t i o ns   T h er ar th r ee   m ai n   w a y s   th at  DS - P SO  is   d i f f er en f r o m   s tan d ar d   P SO:   i)   t o p o lo g ical  d u alit y b s ep ar atin g   e x p lo r atio n   ( led   b y   _  )   an d   ex p lo itatio n   ( led   b y   _  )   in to   d if f er en i n f lu e n ce   f ield s ,   it   ca n   u s w ell - r o u n d ed   an d   s u cc es s f u s ea r ch   s tr ateg y ii)  s to ch ast ic  r ec o n f i g u r atio n b y   u s in g   p r o b ab ilis tic  r estru ct u r in g   o f   d y n a m ic  n ei g h b o r h o o d s ,   p o p u latio n - b ase d   o p tim izer s   ca n   av o id   th c o m m o n   m i s ta k o f   co n v er g in g   to o   q u ic k l y an d   i ii)  tr iad ic   a cc eler atio n t h th r ee - co ef f icie n s y s te m   ( , , )   m a k e s   p ar ticle  gu id a n ce   b etter   t h an   th u s u al  s o cial/co g n iti v b i n ar y   m o d el.   T h is   m ak e s   co n v er g e n ce   p r o p er ties   m o r e   r eliab le.     2 . 3 .     Co m ple x it y   a na ly s is   T h d if f icu lt y   o f   co m p u ti n g   DS - P SO  is   o n o f   th p r i m ar y   r ea s o n s   it  ca n n o b ap p lied   t o   r ea l - ti m e   s y s te m s .   E ac h   iter atio n s   co m p lex it y   is   ( ) ,   w h er   is   th n u m b er   o f   p ar ticles  ( 5 0 ,   ac co r d in g   to   T ab le  1 ) .   Sin ce   w n ee d   to   ad j u s ea ch   p ar ticle s   p o s itio n   an d   s p ee d   as  w ell  as  ch ec k   t h f it n es s   f u n ct io n ,   th i s   lin ea r   s ca lin g   is   r eq u ir ed .   W h ile  m ain tai n i n g   th e   ( )   co m p lex it y ,   DS - P SO  o n l y   ad d s   co n s ta n n u m b er   o f   p ar ticles,  b u t it  tak e s   m o r ef f o r t to   r em e m b er   t h t w o   b est  v alu es  f o r   ea ch   p ar ticle  ( _    an d   _  ).   B ec au s o f   th is ,   th o p ti m iza t io n s   o v er all  co s is   (  ) ,   w h er   i s   th n u m b er   o f   iter atio n s   ( 1 0 0 0 ,   ac co r d in g   to   T ab le  1 ) .   T h m a in   b en ef it  o f   DS - P SO  is   h o w   q u ick l y   it  co n v er g es.   C o m p ar ed   to   class ical  P SO,  DS - P SO  u s u a ll y   y ield s   h i g h - q u alit y   s o lu t io n   in   m u ch   s m aller   n u m b er   o f   iter atio n s   ( s m a ller   )   b y   s k il lf u ll y   b alan ci n g   ex p lo r ati o n   an d   ex p lo itatio n .   I is   p er f ec f o r   r ea l - t i m I R Op ti m izatio n   p r o b lem s   b ec au s e,   in   p r ac tice,   th is   r ed u ctio n   in   th n u m b er   o f   iter atio n s   r eq u ir ed   ca n   r ed u ce   th o v er all  co m p u ta tio n al   co s t to   (  )   w h ile  k ee p i n g   t h s a m p er f o r m a n ce   t h r esh o ld .       3.   M E T H O D   T h is   s ec tio n   d escr ib es  th r esear ch   m et h o d o lo g y ,   w h ic h   in cl u d es  th f o r m u la tio n   o f   th o p ti m izat io n   p r o b lem ,   th s y s te m   a n d   ch a n n el  m o d els,  a n d   th co m p r eh e n s i v s i m u latio n   s et u p .       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l           E n h a n cin g   r eflec tive  elem en ts   o f in tellig en t reflective   s u r fa ce s   in   6   ( Je h a n   K a d h im  S h a r ee f A l - S a fi )   25   3 . 1 .     Sy s t em   a n cha nn el  m o del   T h s y s te m   m o d el  co n s id er s   s o u r ce   ( S)   co m m u n icati n g   w it h   d esti n atio n   ( D) ,   aid e d   b y   eit h er   a   s tan d ar d   o r   an   o p ti m ized   I R S.  T h o v er all   tr an s m is s i o n   ar ch itect u r i s   d ep icted   in   Fi g u r 1 .   T h co m m u n icatio n   s ce n ar io   illu s t r atin g   t h s p ec if ic  ch an n el  g a in s   i n   b o th   s tan d ar d   an d   o p tim ized   I R S - as s is ted   lin k s   i s   s h o w n   in   Fig u r 2 .   T h p er f o r m a n ce   o f   b o th   I R m o d els  i s   ev a lu ated   a n d   co m p ar ed   ag ai n s a   b aselin s i n g le - i n p u t si n g le - o u tp u t ( SISO)   s y s te m .           Fig u r e   1 .   Data   tr an s m is s io n   s u p p o r ted   b y   th ( I R s ta n d ar d /I R e n h a n ce d )   m o d els           Fig u r 2 .   Destin at io n   v ar iab le s   f o r   th co m m u n icatio n s   s y s t e m   s i m u latio n   s et u p   w i th   s tan d ar d /en h an ce d   I R S       F o r   t h e   b a s el in e   S I S O   ch an n el ,   t h e   r ec e iv e d   s ig n a l   an d   i ts   c o r r e s p o n d in g   a ch i ev a b l e   r a te   a r e   g iv en   b y :     = sd +   ( 3 )       = l og 2   ( 1 + |    | 2 2 )   ( 4 )     w h er e      is   t h ch a n n el  co ef f i cien t,    r ep r esen ts   th i n f o r m atio n   s i g n a o f   u n i t - p o w er ,     r ep r esen ts   t h e   p o w er   o f   tr a n s m is s io n ,   a n d    ( 0 , 2 ) ,   r ep r esen ts   t h n o is at  th r e ce iv er   ( ad d itiv w h ite  Gau s s i an   n o is ( A W GN) ) .   T h s tan d ar d   I R m o d el   co m p r is es   ( )   p ass iv r ef lecti n g   elem en ts .      r ep r esen ts   th s o u r ce - to - I R c h an n el,   an d      r ep r esen ts   t h I R S - to - d es tin at io n   c h an n el.   T h I R r ef lectio n   m atr i x   is     =   . (  1 , , ) ,   w h er   is   th r ef lectio n   co e f f icien an d   ( ar e   th p h ase  s h i f ts .   T h r ec eiv ed   s ig n al  w it h   I R S a s s i s ta n ce   is :      = (  +   )  +   ( 5 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 26 22 - 33   26   T h o p tim al  p h a s s h i f ts   t h at  alig n   th r e f lecte d   s i g n als  co h er en tl y   at  t h d esti n atio n   d eter m in t h e   p o s s ib le  r ate,   w h ich   i s   g i v e n   b y   ( 6 ) .     IRS ( ) = l og 2 ( 1 + ( |  | +  = 1 | [    ] [  ] | ) 2 2 )   ( 6 )     T h o p tim ized   I R m o d el  (  )   p r o p o s ed   in   th is   w o r k   en h a n ce s   p er f o r m a n ce   b y   r ed u ci n g   th to tal   N   to   ,   w h ile  i m p r o v i n g   p h ase - s h i f o p ti m izatio n .   I ts   r e f lectio n   m atr ix   is   =     (  1 , ,  ) .   T h e   r ec eiv ed   s ig n al  a n d   ac h ie v ab le  r ate  f o r   th is   m o d el  ar e:      = (  +  Θ  ) +   ( 7 )      ( ) = l og 2 ( 1 + ( |  | +  = 1 | [    ] [  ] | ) 2 2 )     ( 8 )     w h er   is   th i n f o r m atio n   s i g n al  o f   u n it - p o w er ,   ( )   is   th p o wer   o f   tr an s m i s s io n ,   an d    ( 0 , 2 ) is   th n o i s f o r   th o p ti m ized   s y s te m .     3 . 2 .     O ptim iza t io n   p ro ble m   T h co r o b j ec tiv is   to   o p tim ize  I R S - as s is ted   co m m u n ica tio n   w i th   t w o   k e y   g o als:   m a x i m izi n g   E E   an d   m i n i m izi n g   t h n u m b er   o f   I R S e le m e n t s .   T h is   is   f o r m ali ze d   as a   m u lt i - o b j ec tiv o p ti m izatio n   p r o b lem :     , [  ( , ) , ]     ( 9 )     S u b j ec t to r ate  co n s tr ain t:   ( , ) ; Po w er   co n s tr ai n t:    2 ; E le m e n t li m it:    .     In   ( 1 0 )   ca n   b u s ed   to   d eter m i n E E   b y   co m p ar i n g   th r ate  t o   th to tal  en er g y   co n s u m p tio n .      = /      ( 1 0 )     w h er th to tal  p o w er   co n s u m p tio n   (  )   in clu d es:  T r an s m i p o w er   p ,   s tatic  p o w er   co n s u m p ti o n     ( s o u r ce )   an d     ( d esti n atio n ) ,   I R S e le m e n t p o w er   d is s ip atio n     T h u s ,   th o p tim izatio n   p r o b le m   b ec o m e s :      , Θ ( , Θ ) ( )       ( 1 1 )     S u b j ec t to m in i m u m   r ate  r eq u ir e m en t:   ( , ) ;   m a x i m u m   I R S e le m en ts :    .     3 . 3 .     Si m ula t io s et up     T h p r o p o s ed   m o d el  p er f o r m an ce   i s   ev al u ated   th r o u g h   s i m u latio n s   u s in g   th e   3 r d   g en er atio n   p ar tn er s h ip   p r o j ec t   ( 3 GPP )   u r b an   m icr o   ( UM i)   ch an n el  m o d el   at  ca r r ier   f r eq u en c y   o f   3   GHz ,   in co r p o r atin g   b o th   NL OS  a n d   L O S   co n d iti o n s   f o r   d is tan ce s       10   m .   T h an ten n g ai n s   f o r   th tr an s m it ter   ( )   an d   r ec eiv er   ( )   ar s et  to   5   d B i,   a n d   th d esti n atio n   d ev ice  u s e s   an   o m n id ir ec tio n a an te n n ( 0   d B i ) .   Sh ad o w   f ad in g   is   n eg lecte d .   T h ch an n e l g ai n   v a lu e s   f o r   U Mi - L OS   a n d   UM i - N L OS   ar co m p u ted   u s in g :     ( ) [  ] = + + { 37 . 5 22 l og 10 ( 1   m )   if   L OS   35 . 1 36 . 7 l og 10 ( 1   m )   if   NL OS     ( 1 2 )     Op ti m ized   UM i - L OS c h an n el  g ain ,   r es u lti n g   f r o m   th p r o p o s ed   alg o r ith m   ap p licatio n ,   is   d er iv ed   as:     ( ) [  ] =   Op tim ize d   [ + + { 37 . 5 22 l og 10 ( / 1   m ) } ]      opt imize d   L OS     ( 1 3 )     T h s i m u la tio n   p r esu p p o s es  t h at  th I R an d   th s o u r ce   ar 7 0   m eter s   ap ar t.  T h er is   1 0   m   r an g b et w ee n   th s o u r ce   an d   th d esti n atio n / u s er .   T h to tal   p o w er   co n s u m p t io n   (  )   is   ca lcu lated   f o r   th e   s tan d ar d   I R m o d el,   th o p ti m ized   I R m o d el,   an d   th SIS O   ca s u s i n g   ( 1 4 ) - ( 1 6 ) ,   r esp ec tiv el y .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l           E n h a n cin g   r eflec tive  elem en ts   o f in tellig en t reflective   s u r fa ce s   in   6   ( Je h a n   K a d h im  S h a r ee f A l - S a fi )   27    otal ( ) = ( ) + + +   ( 1 4 )      otal ( ) = ( ) + + +   ( 1 5 )       otal =   + +   ( 1 6 )     T h o p ti m al  n u m b er   o f   ele m e n ts   f o r   th s ta n d ar d   an d   o p ti m ized   I R m o d els  is   d eter m i n ed   in   ( 1 7 ) ( 1 8 ) ,   r esp ec tiv el y .      (  ) = ( 2 1 ) 2 2 3 1      ( 1 7 )      (  ) = ( 2 1 ) 2 2 3 1      ( 1 8 )     T h b asic  p a r am eter s   ar e:   n o i s p o w er   s p ec tr al  d en s i t y   o f   - 1 7 4   d B m /Hz,   n o is p o w er   o f   - 9 4   d B m ,   n o is f i g u r o f   1 0   d B ,   a   b an d w id t h   o f   1 0   MH z,   a   f ix ed   s o u r ce - d es tin at io n   d is ta n ce   o f   1 0   m ,   an d   p o w er   d is s ip atio n   p er   I R ele m e n t.  = 5    ,   s o u r ce   an d   d esti n ati o n   h ar d w ar p o w er   co n s u m p tio n   = = 100      m a x i m u m   d ata  r ate  10   / /  ,   r ef lectio n   co ef f icie n = 1 ,   an d   p o w er   a m p li f ier   ef f icie n c y   = 0 . 5 .   T h E E   f o r   ea ch   ca s e - SISO ,   s tan d ar d   I R S,  an d   o p tim iz ed   I R v ia  ( 1 9 ) - ( 2 1 ) ,   r esp e ctiv el y   is   ev alu a ted   as a   f u n ct io n   o f   N,   w it h   t h SISO  ca s (   =   0 )   s er v in g   as th b aseli n e.        = /   otal     ( 1 9 )         = /  otal     ( 2 0 )       = /  otal   ( 2 1 )       4.   RE SU L T S   AND  D I SCU SS I O N   T h s i m u latio n   a n al y s is   an d   i t s   r es u lts   ar d escr ib ed   in   t h i s   s ec tio n .   Ho w ev er ,   t h p r o p o s ed   DS - P SO   w a s   u s ed   to   ev alu ate  t h i m p r o v ed   I R m o d el  b y   co m p ar i n g   it  w it h   p r ev io u s   s t u d ies  a n d   b en ch m ar k   s y s te m s .   T h ese  r esu lt s   ar i n ter p r eted ,   th ei r   i m p o r ta n ce   is   e m p h asized ,   an d   th e   s t u d y s   li m itatio n s   ar ac k n o w led g ed   i n   th d is c u s s io n .     4 . 1 .     Ana ly s is   o f   EE   a nd   re f lect iv ele m ent s   T h s u cc ess f u o p ti m iza tio n   o f   th cr u cial  tr ad e - o f f   b et w ee n   E E   an d   is   th m ain   d is co v er y   o f   th i s   w o r k .   T h s u g g es ted   DS - PSO - o p ti m ized   I R m o d el  es s e n tiall y   s ep ar ates  h ar d w ar co m p lex i t y   f r o m   h i g h   p er f o r m a n ce ,   a s   s h o w n   i n   Fi g u r 3 .   W f i n d   t h at  w i th   j u s t   s ev en   ele m en t s ;   t h i s   m o d el  m a in tai n s   a   co n s is te n t   p ea k   E E   o f   3 6 6   Mb it/J o u le.   On   t h o t h er   h a n d ,   tr ad itio n a m o d els  ar s till   co n s tr ai n ed   b y   t h i n ef f icie n t   tr ad e - o f f   w h er eb y   E E   d ec r ea s es a s   in cr ea s es.           Fig u r 3.   EE   co m p ar ed   to   th n u m b er   o f   r ef lect in g   ele m en ts   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 26 22 - 33   28   I n   Fi g u r 3 ,   th SISO,   s ta n d ar d   I R S,  an d   o p ti m ized   I R m o d els   E E   is   p lo tted   ag a in s t h n u m b er   o f   r ef lecti n g   N.   T h g r ap h   c lea r l y   d e m o n s tr ates  tr ad e - o f f :   f o r   b o th   th SIS an d   t h e   co n v e n tio n al  I R b en ch m ar k s ,   E E   d ec r ea s es a s   in cr ea s es.  Ho w e v er ,   th i s   ten d en c y   is   at  o d d s   w it h   th DS - P SO - o p ti m ized   I R S   m o d el,   w h ic h   r elie s   o n   o n l y   s ev e n   p iece s   to   m ain tain   p ea k   E E   o f   3 6 6   Mb it/J o u le.   T h is   ill u s tr ates   t h alg o r ith m s   ca p ac it y   to   d i f f e r en tiate  b et w ee n   h ar d w ar c o m p le x it y   a n d   h i g h   p er f o r m an ce ,   w h ich   is   a n   i m p o r tan t step   f o r   6 n et w o r k s   in   t h lo n g   r u n .   T h SISO  an d   co n v en tio n al  I R b en c h m ar k   m o d els,  o n   t h o th er   h an d ,   d e m o n s tr ate  s u b s ta n tial   n eg at iv l in k   b et w ee n   E E   a n d   N.   W h en   g r o w s   f r o m   7   to   6 6   in   th SISO  s c e n a r io ,   E E   r e d u ce s   s ig n i f ica n tl y ,   f r o m   1 2 2 . 4   Mb i t/J o u le  to   1 8 . 8 1   Mb it/J o u le.   Ov er   th e   s a m r an g e,   t h s tan d ar d   I R m o d el  als o   g r ad u all y   d ec r ea s es  f r o m   1 4 0 . 2   Mb it/J o u le  to   9 9 . 1 9   Mb it/J o u le.   I n   o r d er   to   ef f ec ti v el y   m ax i m ize  r eso u r ce   u tili za t io n ,   in telli g en t,  A I - d r iv en   o p ti m izatio n ,   lik D S - P SO,  is   r eq u ir ed .   T h is   p r o v es  th at   E E   ca n n o b en e f i t   f r o m   m er el y   i n cr ea s i n g   h ar d w ar co m p le x it y .   T h E E   v a lu es  th at   co r r elate   to   th tr en d s   in   Fi g u r 3   ar d escr ib ed   in   d etail  in   T ab le  2   f o r   an   ex ac t q u an titati v an al y s is .   T a b l e   2   s h o w s   th e   h ig h es t   E E   t h at   e a ch   m o d e l   c an   r e a ch   an d   t h e   n u m b e r   o f   r ef l ec t iv e   N   n e ed e d   t o   g et   t h e r e .   T h is   s h o w s   th e   t r a d e - o f f   b e tw e en   p e r f o r m a n c e   a n d   h a r d w a r e   c o m p l ex i ty .   T h e   m o s t   im p o r t an t   p i e ce   o f   i n f o r m a ti o n   i s   t h a t   th e   o p t im ize d   I R S   m o d e l   h as   a   c o n s t an t ,   h i g h e r   E E ,   w h i ch   s h o w s   th at   i t   is   th e   m o s t   ef f i c ie n t .       T ab le  2 .   P ea k   p er f o r m a n ce   co m p ar i s o n   o f   t h SIS O,   s tan d ar d   I R S,  an d   o p ti m ized   I R m o d els   M o d e l   O p t i mal   n u m b e r   o f   e l e m e n t s (N )   P e a k   EE   ( M b i t / Jo u l e )   S I S O   0   ( B a se l i n e )   1 2 2 . 4   S t a n d a r d   I R S   7   1 4 0 . 2   O p t i mi z e d   I R S   ( D S - P S O )   7   3 6 6 . 0       4 . 2 .    Co m pa ra t iv a na ly s is   w it h prio w o rk s   T o   p u th i s   p er f o r m a n ce   in   c o n tex t,  s tr ict  co m p ar is o n   with   ea r lier   I R S/ r ec o n f ig u r ab le   in telli g e n s u r f ac e   ( R I S )   s t u d ies  ( e. g . ,   [ 6 ] [ 1 1 ] ,   [ 1 3 ] ,   [ 1 4 ] ,   [ 1 8 ] [ 2 1 ] ,   [ 2 6 ] ,   [ 2 7 ] )   w as  d o n e.   T h r esu lt s ,   w h ic h   ar s h o wn   in   T ab le  3 ,   f o cu s   o n   E E   ( in   Mb it/J o u le) ,   n u m b er   o f   r ef lec tiv N,   an d   o p er atio n al  d is ta n ce   ( in   m eter s )   r an g e.   T h r esu lts   s h o w   a   co m m o n   tr ad e - o f f   i n   th e   liter at u r e:  h i g h   E E   is   u s u a ll y   o n l y   p o s s ib le  i n   ce r tain   s i tu at io n s   o r   r eq u ir es  s i g n i f ican N.   W it h   a n   E E   o f   3 6 6   Mb it/J o u le  an d   lo w   N= 7   o v er   a   u s ef u 7 0 m   r a n g e,   th e   s u g g e s ted   DS - P SO - o p ti m ized   I R ( s ee   T ab le   3 ,   s a m p les  2 0 2 2 )   s tan d s   o u in   th i s   r eg ar d .   T h is   cr ea tes  n e w   s tan d ar d   f o r   b ala n cin g   p er f o r m an ce   a n d   h ar d w ar co m p lex i t y .   T h ese  r esu lts   d e m o n s tr ate  th at   th er ar n u m er o u s   s tr ateg ic  t r ad e - o f f s   in   t h liter at u r e.   Scalin g   u p   i s   ch alle n g i n g   d esp ite  th h ig h   E E   o f   s o m s t u d ies  d u to   th eir   h ig h   h ar d w ar u s a g e.   Fo r   ex a m p le,   alt h o u g h   u s i n g   3 0 0   to   1 5 0 0   elem e n t s ,   th L ap lace   tr an s f o r m   ( LT ) - b ased   I R m o d el  d ev elo p ed   b y   W a n g   a n d   Z h a n g   [ 1 1 ]   o n ly   ac h ie v es  v er y   lo w   E E   o f   0 . 0 0 8   to   0 . 0 1 2   Mb i t/J o u le.   T h is   i m p lie s   t h at  t h e   ele m e n ts   ar u s ed   in e f f ic ien t l y .   T h e   f u n d am en t a c o n c e p ts   o f   d e s ig n   h av e   ev o lv e d ,   as   e v i d en c e d   b y   t h e   I R S   l i t e r at u r e   o f   t o d ay .   Pu r c h as in g   h ig h - en d   h a r d w a r e   i s   a   p o p u l a r   s t r a t eg y   f o r   in c r e as in g   p e r f o r m an c e .   On e   s u ch   i s   a   h y b r i d   R I S - UA m o d e l   [ 9 ] E E   m ay   b e   as   l o w   a s   1   M b i t / J o u l e   o r   as   h ig h   as  1 5 5   M b i t / J o u l e ,   ev en   w ith   2 , 3 5 0   p i e c e s .   A s   t h s y s tem   b e c o m e s   b ig g e r ,   it   b e co m es   l es s   d e p en d a b l e   a n d   h el p f u l .   B r n s o n   et   a l .   [ 6 ]   s ay   th at   t h e   b a s i c   i d e a   ca n   g e t   an   EE   o f   u p   t o   1 4 6   M b i t / J o u l e ,   b u t   it   i s   n e ith e r   p r a c t i ca l   o r   c o s t - ef f e c t iv e   s in c e   it   h a s   t o o   m an y   p a r t s   ( 7 6   t o   1 6 4 ) .   An   i n ter esti n g   ar ea   o f   r esear c h   is   th ap p licatio n   o f   al g o r ith m ic  a u g m e n tatio n   i n   h i g h l y   c o n s tr ain ed   co n tex t s .   E v e n   th o u g h   s o m s o lu tio n s   w o r k   w el l,  th e y   ar en al w a y s   ap p r o p r iate.   T h is   is   r estricte d   to   5 3 0   co m p o n e n t s   an d   2 . 2 - m eter   r an g u s i n g   th B C D   m et h o d   [ 8 ] ,   w h ic h   o n l y   y ield s   1 9 2 0   Mb it/J o u le.   C er tain   alg o r ith m s ,   li k c h an n el  k n o w led g m ap   ( C KM )   [ 2 0 ]   an d   AO  [ 1 4 ] ,   ca n   ac h iev e   m o d er ate  E E   b y   f o cu s i n g   o n l y   o n   ce r tai n   tas k s .   E f f ec tiv UA d ep lo y m en [ 2 6 ]   an d   u s er   as s o ciatio n   al g o r ith m s   [ 1 8 ]   ar ex am p le s   o f   lo ca lized   o p tim izat io n   s tr ate g i es th at  w o r k   w e ll  w h e n   t h er ar f e w   ele m e n t s   in   s m all  ar e a.   R esear ch   f r o m   2 0 2 4   an d   2 0 2 5   s h o w s   t h at  t h in d u s tr y   i s   s t ill   tr y i n g   to   f in d   th e   r ig h t b ala n c b et w ee n   p er f o r m a n ce   an d   co m p lex it y .   R esear ch   s u c h   as  Fo to ck   et  a l.   [ 2 7 ]   g lo b al  en er g y   e f f ic ien c y   ( GE E )   a lg o r ith m   ex a m in ac ti v an d   p ass iv R I S,  DR L   [ 7 ] ,   an d   m eta - lear n in g   s o f ac to r - cr itic  ( Me ta - S AC )   [ 1 3 ]   to   b etter   allo ca te  r eso u r ce s   in   s p ec if ic  o p er atio n al  ar ea s   th at  ar e   f r eq u en t l y   co n s tr ain ed .   A l o f   th es ef f o r ts   u lti m ate l y   lead   to   th s a m e   co n cl u s io n :   u s in g   h ar d w ar d e s ig n s   t h a ar en v er y   s ca lab le  i n   p r a ctice   o r   th at  li m it  o p er atio n al  r an g to o   m u ch   is   u s u all y   w h a ca u s es  al g o r ith m s   to   b in e f f icie n o r   u s to o   m u c h   e n er g y .   T h is   co n tin u i n g   d is c u s s io n   d e m o n s tr ate s   t h at  s o lu tio n   t h at   o p ti m izes  e f f icie n c y   w h ile   r ed u cin g   h ar d w ar e   r eq u ir e m en ts   a n d   m ain tain in g   r ea lis tic  d ep lo y m e n s co p is   s t ill  r eq u ir ed .   T h is   ca s e   s t u d y   s h o w s   h o w   w ell   th s u g g ested   D S - P SO  o p ti m ized   I R w o r k s .   O u r   m o d el  s h o w s   th a it  is   p o s s ib le  to   a v o id   th i s   co m m o n   tr ad e - o f f   b y   g ett in g   a n   E E   o f   3 6 6   Mb it/J o u le  w it h   o n l y   s e v e n   p ar ts   o v er   u s e f u 7 0 - m eter   d is tan ce .   I h a s   t h e   b est  m i x   o f   co m p le x it y ,   ef f ici en c y ,   a n d   o p er atio n al  r an g f o r   u s in   cr o w d ed   u r b an   ar ea s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l           E n h a n cin g   r eflec tive  elem en ts   o f in tellig en t reflective   s u r fa ce s   in   6   ( Je h a n   K a d h im  S h a r ee f A l - S a fi )   29   T ab le   3 .   T h co m p ar is o n   o f   t h r esu lts   o f   th i s   s t u d y   w i th   t h r esu lt s   o f   p r ev io u s   s t u d ies   N o .   s a mp l e   R e f .     Y e a r   Ty p e   En e r g y   e f f i c i e n c y   ( EE)   N u mb e r   o f   e l e me n t s (N )   R a n g e   o f   d i s t a n c e   ( d )   M e t h o d   p r o p o se d   1   [ 6 ]   2 0 2 0   I R S   [ 0 ,   1 4 6 ]   [   7 6 ,   1 6 4 ]   8 0   m   S t a n d a r d   I R S   m o d e l   2   [ 8 ]   2 0 2 2   I R S   [ 1 9 ,   2 0 ]   [ 5 ,   3 0 ]   2 . 2   m   T h e   B C D   b a se d   i t e r a t i v e   a l g o r i t h m   3   [ 1 1 ]   2 0 2 2   I R S   [ 0 . 0 1 ,   0 . 0 1 3 ]   [ 5 0 ,   1 0 0 ]   7 0 0   m   D e r i v a t i v e   o f   L T   4   [ 1 1 ]   2 0 2 2   I R S   [ 0 . 0 0 8 ,   0 . 0 1 2 ]   [ 3 0 0 ,   1 5 0 0 ]   7 0 0   m   D e r i v a t i v e   o f   L T   5   [ 9 ]   2 0 2 3   R I S   1 4 0   [ 1 ,   2 5 6 ]   6 5   m   A c t i v e   R I S - U A V   6   [ 9 ]   2 0 2 3   R I S   [ 1 ,   1 5 5 ]   [ 1 ,   2 3 5 0 ]   6 5   m   H y b r i d   R I S - U A V   7   [ 2 1 ]   2 0 2 3   R I S   10   64   5 0 0   K m t o   2 0 0 0   K m   N o n - o r t h o g o n a l   mu l t i p l e   a c c e ss  ( N O M A )   l o w   e a r t h   o r b i t   ( L EO )   sat e l l i t e   c o mm u n i c a t i o n   8   [ 2 0 ]   2 0 2 3   R I S   [ 0 . 0 1 ,   0 . 1 1 ]   [ 0 . 0 1 ,   0 . 0 9 ]   [ 0 . 0 1 ,   0 . 0 7 ]   10 × 10   50 × 5 0   m   sq u a r e   a r e a     C K M   a p p r o a c h   9   [ 1 4 ]   2 0 2 3   I R S   [ 8 . 3 5 ,   1 3 . 1 5 ]   80   1 0 0 × 1 0 0   sq u a r e   a r e a   A O   a l g o r i t h m   10   [ 1 4 ]   2 0 2 3   I R S   [ 8 . 3 5 ,   1 2 . 5 ]   50   1 0 0 × 1 0 0   sq u a r e   a r e a   A O   a l g o r i t h m   11   [ 1 8 ]   2 0 2 3   I R S   [ 0 . 6 6 ,   1 . 8 ]   25   1 0 0 × 1 0 0   s q u a r e   a r e a   U se r   a sso c i a t i o n   ( U A ) ,   a c t i v e   b e a mf o r mi n g ,   a n d   p a ss i v e   b e a mf o r mi n g   ( P B )   c a l l e d   ( I U A / P B )   a l g o r i t h m   12   [ 2 6 ]   2 0 2 3   R I S   [ 8 . 1 2 ,   1 2 . 7 ]   8   1 0 0   m   En e r g y - e f f i c i e n t   u n ma n n e d   a e r i a l   v e h i c l e   d e p l o y m e n t   ( EEU D )   a l g o r i t h m   13   [ 2 7 ]   2 0 2 4   A c t i v e   R I S   [ 1 . 6 ,   1 1 ]   [ 4 ,   3 0 0 ]   1 0 0   m   G EE  a l g o r i t h m   14   [ 2 7 ]   2 0 2 4   P a ssi v e   R I S   [ 3 . 4 ,   1 4 . 3 ]   [ 2 ,   3 0 0 ]   1 0 0   m   G EE  a l g o r i t h m   15   [ 1 9 ]   2 0 2 4   I R S   [ 1 1 5 ,   1 2 9 ]   [ 1 0 ,   5 0 ]   2 0 0   m   A O   a l g o r i t h m   16   [ 1 0 ]   2 0 2 5   I R S   [ 1 . 2 ,   2 1 × 1 0 ]   [ 6 0 ,   1 2 0 ]   3 5 0   m   AO   17   [ 7 ]   2 0 2 5   I R S   [ 1 ,   2 2 ]   [ 4 ,   3 6 ]   20 × 2 0   s q u a r e   a r e a   P r o x i mal   p o l i c y   o p t i mi z a t i o n   ( P P O )   a l g o r i t h w i t h i n   D R L   18   [ 1 3 ]   2 0 2 5   R I S   [ 1 8 ,   2 5 ]   [ 5 ,   3 5 ]   0 . 0 5   m   M e t a - r e i n f o r c e me n t   l e a r n i n g   ( M e t a - S A C   a l g o r i t h m)   19   T h i st u d y   2 0 2 5   I R S   [ 9 9 . 1 9 ,   1 4 0 . 2 ]   [ 1 ,   6 6 ]   7 0   m   S t a n d a r d   I R S   m o d e l   20   T h i st u d y   2 0 2 5   O p t i mi z e d   I R S   <   3 6 6   o r   7 . 3 2   7   7 0   m   P r o p o se d   DS - P S O   a l g o r i t h m   21   T h i st u d y   2 0 2 5   O p t i mi z e d   I R S   3 6 6   7   7 0   m   P r o p o se d   DS - P S O   a l g o r i t h m   22   T h i s   st u d y   2 0 2 5   O p t i mi z e d   I R S   >   3 6 6   7   7 0   m   P r o p o se d   DS - P S O   a l g o r i t h m       T h e   a c t iv e   R I S - UA V   m o d e l   [ 9 ]   r e a c h es   1 4 0   M b i t / J o u l e ,   an d   t h e   A O - b a s e d   I R S   b y   C h en   e t   a l .   [ 1 9 ]   a c h ie v e s   an   im p r es s i v e   1 1 5 - 1 2 9   M b i t / J o u l e   w ith   1 0 - 5 0   e lem en ts   o v e r   2 0 0   m .   U s in g   6 0 - 1 2 0   e l e m e n t s   o v e r   350 - m e t e r   r an g e ,   L i   e t   a l .   [ 1 0 ]   p r o v i d e   an   A O   f r am ew o r k   f o r   I R S - UA V   c o m m u n i c at i o n s   th at   s h o w s   a   w id e   EE   r a n g e   o f   1 . 2 - 21 × 10 4   M b i t / J o u le .   O n   th e   o th e r   h an d ,   m o d e ls   th a t   c o n c en t r at e   o n   th e   ex t r em r a n g e ,   s u ch   a s   th I R S   s a t el l it e   o f   N O MA - L E O   s a t e l li t e   [ 2 1 ] ,   o b t a in   an   E E   o f   1 0   M b i t / J o u le   w i th   6 4   e l em en t s   o v e r   5 0 0 - 2 0 0 0   k m .   T h i s   is   a   c o m p l et e ly   d if f e r en t   tr a d e - o f f ,   w h e r e   ef f ic i en cy   is   l es s   s ig n if ic a n t   th an   c o v e r ag e .   W i t h   1 - 6 6   e l em en t s ,   th e   s t an d a r d   I R S   m o d e l   f r o m   th is   s t u d y   ( s e e   T a b l e   3 ,   s am p l e   1 9 )   a ch ie v es   an   E E   o f   9 9 . 1 9 - 1 4 0 . 2   M b i t / J o u l e ,   w h i ch   is   c o m p a r a b l e   t o   o th e r   h ig h - p e r f o r m in g   w o r k s   l ik e   [ 6 ] [ 1 9 ] .   H o w ev e r ,   b y   c o m b in in g   an   u n p r e c e d en t e d   E E   ( 3 6 6   M b i t / J o u l e )   w it h   m in im a l   h a r d w a r e   ( 7   e l em e n t s ) ,   th D S - PS O - o p t im iz e d   I R S   ( s e e   T a b l e   3 ,   s am p l es   2 0 - 2 1 )   s e ts   a   n e w   s ta n d a r d   f o r   t e r r e s t r i a l   n e tw o r k s .   Ov e r   a   7 0 - m e t e r   r an g e ,   th is   p e r f o r m an c e   le v e l   c an   b e   s u s ta i n e d .   A lt h o u g h   th m o d el s   in   [ 1 0 ]   an d   [ 2 1 ]   c o n c en t r a te   o n   s p e c if ic   d o m a in s   ( l o n g - r an g e   UA Vs   a n d   s a t e ll i te s ) ,   o u r   m o d el   b e t t e r   b a l an c es  e f f i c ie n cy   an d   c o m p l ex i ty   f o r   i n t e r n e t   o f   th in g s   ( I o T )   a n d   d e n s e   u r b an   a p p l i c at io n s   w h e r e   r e d u c in g   h a r d w a r e   co s t s   a n d   p o w e r   c o n s u m p t i o n   is   c r u c ia l .     4 . 3 .     Abla t io s t ud y   o n a lg o r it h m ic  co nv er g ence   T ab le   4   d em o n s tr ates  th at  a n   ab latio n   s tu d y   w as  co n d u cted   to   test   th s tr en g th   an d   s p ee d   o f   co n v er g e n ce   o f   t h D S - P SO  a lg o r ith m   b y   v ar y i n g   th e   m ax i m u m   n u m b er   o f   iter atio n s   ( )   ( 2 5 0 ,   5 0 0 ,   an d   1 0 0 0   iter atio n s )   w h ile  m ain ta in i n g   t h s a m s w ar m   s ize  o f   = 50   p ar ticles.       T ab le  4 .   A b latio n   s t u d y   o n   D S - P SO  c o n v er g e n ce   ( EE   v s .   m a x   i ter atio n s )   M a x i m u m   i t e r a t i o n s   ( )   A c h i e v e d   EE   ( M b i t / Jo u l e )   N o t e s   2 5 0   3 4 2   ~ 9 3 . 4 o f   p e a k   p e r f o r man c e   5 0 0   3 5 8   ~ 9 7 . 8 o f   p e a k   p e r f o r man c e   1 0 0 0   ( b a se l i n e )   3 6 6   P e a k   p e r f o r man c e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   1 6 9 3 - 6930   T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l ,   Vo l.  24 ,   No .   1 Feb r u ar y   20 26 22 - 33   30   T h r esu lts ,   w h ic h   ar co m p il ed   in   T a b le  4 ,   s h o w   t h at  DS - P SO  co n ti n u e s   to   p er f o r m   ad m i r ab ly   e v en   w h e n   its   iter atio n   b u d g et  is   li m ited .   T h p er f o r m a n ce   w as  g r ea t a t 2 5 0   iter atio n s ,   ev e n   b et ter   at  5 0 0   iter atio n s ,   an d   th b es it  h ad   ev er   b ee n   at  1 0 0 0   iter atio n s .   T h is   m o d el   is   s t ill  m u c h   b etter   t h an   th I R s tan d ar d   m o d el.   T h is   s h o w s   t h at  D S - P SO  ca n   f in d   s o l u tio n   th at  i s   al m o s t   p er f ec in   s h o r a m o u n o f   ti m e.   T h is   is   k e y   f ea t u r f o r   r ea l - ti m ap p s   th at   d o n h a v lo o f   p r o ce s s i n g   p o w er .   T h alg o r ith m   ca n   e f f ec tiv e l y   b ala n ce   ex p lo r atio n   an d   ex p lo itat io n   th an k s   to   its   d u al - to p o lo g y   d esi g n ,   w h ic h   f ac i litate s   r ap id   an d   s tab le   co n v er g e n ce .     4 . 4 .     Dis cus s io n   Dis en tan g li n g   h ar d w ar co m p lex it y   f r o m   E E   is   th p r im ar y   o b j ec tiv e,   as  s h o w n   in   s ec tio n   4 . 1 .   T h e   n u m b er   o f   co m p o n en t s   in   co n v e n tio n al  m o d els  d ec r ea s es  as  th eir   u til it y   i n cr ea s es.  Ho w e v er ,   th o p ti m ized   I R is   m o s e f f ec tiv e   w h e n   u s ed   w it h   f e w   co m p o n en ts .   Fo r   6 n et w o r k s   to   f u n ctio n   w ell  in   t h lo n g   r u n ,   A I - d r iv en   o p ti m iza tio n   is   cr u cial.   Ma n y   f ee l t h is   i s   n o t t h p r o p e r   w a y   f o r   th I R S to   o p er ate.   W ith   th is   f r es h   p er s p ec tiv e,   it  o u ts h in e s   ev e n   t h m o s w ell - th o u g h t - o u s tr ate g ie s .   A cc o r d in g   to   th e   co m p ar is o n   in   s ec tio n   4 . 2 ,   th m aj o r it y   o f   p r io r   r esear ch   h as  co n ce n tr ated   o n   eith er   o p er atio n al  ef f icie n c y ,   w h ic h   o f te n   r eq u ir es  lar g n u m b er   o f   co m p o n e n ts   [ 1 3 ] ,   [ 2 6 ] ,   o r   in cr ea s ed   E E ,   w h ich   t y p icall y   r eq u ir es  a   s m al ler   n u m b er   o f   ele m e n ts   [ 6 ] ,   [ 1 9 ] .   C o n tr ar il y ,   o u r   r esear ch   d e m o n s tr ates  m o r r ef in e d   eq u ilib r iu m .   T h e   f i n est  an d   m o s ef f icien I R is   th o n th at  h a s   b ee n   en h an ce d   w it h   DS - P SO.  I n   h i g h l y   cr o w d e m etr o p o litan   r eg io n s ,   t h is   co m b in atio n   tac k les  s ca lab ilit y   an d   co s t h ea d - o n .   Sectio n   4 . 3   p r o o f   o f   al g o r ith m ic  r o b u s t n e s s   d e m o n s tr ates  th m et h o d s   g e n er aliza b ilit y .   T h an k s   to   its   f ast   an d   n ea r - o p ti m al  s o l u tio n   f in d i n g   ca p ab ilit ies,  t h e   DS - P SO  m eth o d   i s   f an ta s tic .   A p p licatio n s   t h at   o p er ate  in   r ea l - ti m an d   ad ap to   d y n a m ic  w ir ele s s   s ett in g s   r el y   o n   th i s .   Als o ,   it  is   m ea s u r o f   p er f o r m an ce .   I n   co n cl u s io n ,   th is   s t u d y   ill u s t r ates  th at   an   ad v an ce d ,   lo w - co m p lex i t y   A I   alg o r it h m   li k D S - P SO  i s   cr u cia to   s u r p as s   m i n o r   i m p r o v e m en ts   an d   en ab le  th d e v elo p m e n o f   n e w   cla s s   o f   h i g h - e f f icie n c y ,   lo w - co m p le x it y   I R S i m p le m e n tatio n s   f o r   f u t u r n et w o r k s .     4 . 5 .     P r a ct ica li m it a t io ns   a nd   f uture   w o rk   I n   th is   s tu d y ,   o u r   r esu lts   s h o w   s i g n i f ican s u p er io r it y .   T h is   s tu d y   m u s t   ac k n o w led g it s   p r ac tical  li m ita tio n s ,   th o u g h .   R ea l - w o r ld   d y n a m ic  w ir ele s s   en v ir o n m en ts   m a k it  c h alle n g i n g   to   o b tain   t h o p ti m a l   ch an n el  s tate  i n f o r m atio n   ( C SI)   th at  th p r o p o s ed   m o d el  ass u m es.  T h p er f o r m a n ce   o f   th p r o p o s ed   o p tim izatio n   al g o r ith m   i s   d e ter io r ated   b y   esti m atio n   er r o r s ,   f ee d b ac k   d elay s ,   an d   o u t - of - d ate  ch a n n el   in f o r m atio n .   T h ac cu r ac y   o f   th ch a n n el  p ar a m eter s      a n d      is   th o n l y   f ac to r   th at   af f ec t s   th e   alg o r ith m s   p h a s s h i f t o p ti m i za tio n .     A d d itio n all y ,   t h b est   I R d ev ices  ar a s s u m ed   to   h a v l o s s les s   co n ti n u o u s   p h ase   s h i f ter s   in   th e   p r o p o s ed   m o d el.   No n li n ea r iti es  in   p r ac tice  ar ca u s ed   b y   d ev ice  d ef ec ts   s u c h   as  a m p lit u d ch an g e s ,   cr o s s - co u p lin g   b et w ee n   r ef lecti v ele m e n ts ,   an d   q u an t ized   p h ase  s h if ts .   T h ese  h av th p o ten tial  to   i m p ac E E   g ain s   i n   w a y s   th at  s i g n al  co h e r en ce   ca n n o t.     I is   ess en tial  f o r   f u t u r w o r k   to   d ea w it h   th C SI  w it h   lim ited   ac cu r ac y .   W p lan   to   im p r o v th e   DS - P SO  f r a m e w o r k   b y   ad d in g   e f f ec ti v o p ti m izatio n   tech n iq u e s   t h at  p ar ticu lar l y   ad d r ess   c h an n e l   u n ce r tai n t y .   T o   en s u r th at   th o p ti m ized   p h ase   s h i f ts   co n t in u e   to   w o r k   e v e n   i n   t h e v e n o f   an   i m p er f ec t   ch an n el,   t h p r o b lem   is   s e u p   u s in g   eit h er   s tatis tical  ch a n n el  m o d els  o r   s p ec if ic  C SI  er r o r s .   A d d in g   m o r e   r ea lis tic   d ev ice  m o d els  to   th s i m u lat io n   s et u p   is   also   cr u cial.   T h lo w - r eso l u tio n   p h ase  s h if ter s   u s ed   in   later   s tu d ie s   m a y   e n ab le  I R m o d elin g .   I n   o r d er   to   p r o v id m o r ac cu r ate  p er f o r m a n ce   ev alu atio n   an d   p o ten tiall y   b r id g t h g ap   b etw ee n   t h eo r etica an al y s i s   an d   p r ac tical  v iab ilit y ,   s p ec if ic  i n s er tio n   lo s s e s   ar in co r p o r ated   in to   r ea l - w o r ld   ap p licatio n s .   Dete r m i n i n g   t h al g o r ith m s   s tr en g t h   i s   an   i m p o r tan r esear c h   to p ic,   m a k i n g   te s ti n g   th e   alg o r ith m   i n   d y n a m ic  p r o p ag atio n   s ce n ar io s   s i g n i f ican t   ch al len g e.   A   f i x ed   u r b an   ce l w it h   r a n g o f   ab o u 7 0   m e ter s   s er v ed   as  th b asis   f o r   th s tu d y s   m o d el.   Ho w e v er ,   lar g er   s i m u latio n   r an g ca n   s h o w   t h r ea l - ti m e   p er f o r m a n ce   o f   t h DS - P SO  alg o r ith m ,   i n clu d i n g   i ts   s p ee d   o f   co n v er g e n ce   a n d   s ca lab ili t y .   T h is   r an g m a y   in cl u d h i g h l y   m o b ile  s ce n ar io s   s u c h   a s   s atell ite  co m m u n icatio n ,   v e h icle - to - v e h icle  co m m u n icatio n ,   an d   d if f er e n t y p es  o f   ter r ai n .   T o   im p r o v t h al g o r ith m s   s ca lab ilit y   an d   g e n er aliza tio n ,   it  co u ld   b test ed   i n   n o n - NL O en v ir o n m e n ts   a n d   w it h   v a n i s h i n g   d is tr ib u tio n s   o t h e r   th an   t h R a y le ig h   d is tr ib u ti o n .   I m a y   th er e f o r b b etter   th an   th R a y le ig h   v a n is h i n g   m o d el.   E v en tu al ly ,   t h e   s tu d y s   f o cu s   m ig h t   g o   b ey o n d   p o i n t - to - p o in t   c o m m u n i c at i o n s .   A   g o o d   n ex t   s t e p   i s   t o   c o n s i d e r   l a r g e r ,   m o r e   c o m p l ex   n e t w o r k   a r ch it e c t u r es   t h a t   m a k e   u s e   o f   b e t t e r   I R S s .   T h is   c o u ld   m e an   l o o k in g   in to   h o w   b e tt e r   I R S   af f ec t s   M I M s y s tem s   t o   m ak e   th em   m o r e   d i v e r s e   o v e r a l l ,   o r   i t   c o u l d   m ea n   th at   th e   s u r f a ce   c o u l d   s e r v e   tw o   p u r p o s es   i n   I SA C   f r am ew o r k s .   L o o k in g   in to   h o w   th e   D S - PS a lg o r i th m   w o r k s   w ith   m u lt i p l u s e r s   w i ll   al s o   t es t   h o w   w el i t   c an   b e   u s e d   i n   d en s u r b a n   n etw o r k s .   T h i s   w il b e   lo g i c al   an d   v al u a b l a d v an c em en t   o f   t h i s   w o r k ,   p a r ti c u l a r ly   in   t e r m s   o f   in t e r f e r en ce   m an ag em en t   th r o u g h   in te l li g e n t   b e am f o r m in g .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
T E L KOM NI K A   T elec o m m u n   C o m p u t E C o n tr o l           E n h a n cin g   r eflec tive  elem en ts   o f in tellig en t reflective   s u r fa ce s   in   6   ( Je h a n   K a d h im  S h a r ee f A l - S a fi )   31   5.   CO NCLU SI O N   T h e   c r i t i c al ,   a n d   p o t en t i al ly   u n f e as i b l e ,   b al an c e   b e t w e en   E E   a n d   d ev i c e   c o m p l ex i ty   is   th e   p r im a r y   c h a ll en g e   o u r   s tu d y   a d d r e s s e s ,   u s in g   I R S s   f o r   n ex t - g en e r a t i o n   n etw o r k s .   W e   r a d i c al ly   d e c o u p l e d   h ig h   p e r f o r m an c e   f r o m   th e   l a r g n u m b e r   o f   r ef l e ct iv e   el em e n ts   b y   in t r o d u c in g   a   DS - P S O   a lg o r ith m .   T h e   d e v e l o p m en t   o f   a n   o p tim i z e d   I R S   m o d e l   is   o u r   m a in   a ch ie v em en t   in   th is   s t u d y .   T h is   m o d el   a c h ie v e s   an   o p t im a E E   o f   3 6 6   M b / J ,   u s i n g   a   s t a b l e,   e f f i c ie n t   r e f l e c ti v e   el em en t   s et   o f   o n ly   7 ,   e n a b l e d   b y   A I - d r iv e n   s m a r t   p h as e - s h if o p t im i z a ti o n .   U s i n g   a   r e a li s ti c   R ay l ei g h   v an is h in g   ch an n e l   m o d e l ,   t h e   p e r f o r m an ce   o f   o u r   p r o p o s e d   m o d e l   w as  m a in t a in e d .   T h e   m o d e l   is   w i d ely   u s e d   in   d e n s e   u r b an   a r e as   d u e   t o   t h e   e x t r em e   u ti l ity   o f   t h e   I R S   t e ch n i q u e .   T h r e s u l ts   s h o w   b ig   d i f f e r e n c e   in   p e r f o r m an c b e tw ee n   th s ta n d a r d   I R m o d e l   a n d   th S I S O   b as e lin e .   A s   th e   n u m b e r   o f   el em en ts   w en t   u p ,   t h e   E E   w en t   d o w n   a   l o t .   A s   t h e   n u m b e r   o f   e l em en t s   w en t   f r o m   7   t o   6 6 ,   E E   d r o p p e d   s h a r p ly   f r o m   1 4 0 . 2   t o   9 9 . 1 9   M b i t / J   a n d   f r o m   1 2 2 . 4   t o   1 8 . 8 1   M b i t / J ,   r e s p e c t iv e ly .   A d v an c e d   o p t im i z a ti o n   i s   n e c es s a r y   b e ca u s e   m ak in g   h a r d w a r m o r c o m p l ic a t e d   i s   n o a   g o o d   w ay   t o   g o .   A   c o m p a r a t iv a n a ly s is   w i th   p r i o r   s tu d i es   u n eq u iv o c a lly   il lu s t r a t es   t h e   s u p e r i o r i ty   o f   o u r   m eth o d o l o g y .   H o w ev e r ,   s o m e a r l i e r   r e s e a r ch   o n   la r g e - s c al e   d ev i ce s   h as   p r o d u c e d   h ig h   E E ,   l ik e   m o d e l   th a t   n e e d s   s m a r t   r ef l e ct i v e   s u r f a ce   w ith   7 6   t o   1 6 4   e l em en ts   an d   h a s   an   E E   o f   1 4 6   M b it / J .   Pr e v i o u s   r ese a r c h   o n   d ev ic e s   in   h ig h ly   r est r i c t e d   en v i r o n m en ts   h as   y i e l d e d   o n ly   m ar g i n a l   ef f ic i e n cy .   Ou r   o p t im iz e d   I R S   w i th   DS - PS O ,   o n   t h e   o th e r   h an d ,   s e ts   a   n e w   s t an d a r d   b y   c o m b in in g   th e   le a s t   am o u n o f   h a r d w a r e   w i th   th e   m o s E E .   W e   m a d th e   D S - PS O   al g o r it h m   ev en   m o r u s ef u l   in   r e a l if b y   d o in g   an   a b l a t i o n   s tu d y   o n   a lg o r i th m i c   c o n v e r g e n c e .   I w as   v e r if i ed   t h a t   t h e   p r o p o s e d   a l g o r ith m   c a n   a ch ie v e   9 3 . 4 %   o f   i ts   m ax im u m   p e r f o r m an c e   w ith   ju s t   2 5 0   i t e r a t i o n s .   F o r   r ea l - t im e   a p p l i ca t i o n s ,   t h is   is   c r u c ia l .   I n   th e   en d ,   t h is   s tu d y   d em o n s t r a t es   t h a t   in   o r d e r   t o   s u r p a s s   th es e   m in o r   e n h an c em en ts   an d   d i s c o v e r   a   s o lu ti o n   th a t   i s   s ca l ab l e ,   e c o n o m i c a l ,   an d   en e r g y - e f f i ci en t ,   l o w - c o m p l ex i ty   s m a r t   a lg o r i th m   s u ch   as  DS - PS O   m u s t   b e   a d d e d .   Su s ta i n a b l e   d e v e l o p m en t   th a t   p r i o r i t i z es   th e   in f r as t r u c tu r e   o f   n ex t - g en e r a ti o n   u r b a n   c o m m u n i c at i o n s   n e t w o r k s   c an   d i r e c t ly   b en ef i t   f r o m   th i s   n e a r ly   i d e al   s o lu t i o n .       F UNDIN G   I NF O RM AT I O   Au t h o r s   s tate  n o   f u n d i n g   i n v o l v ed .       AUTHO CO NT RIB UT I O NS ST A T E M E NT     T h is   j o u r n al  u s e s   th C o n tr ib u to r   R o les  T ax o n o m y   ( C R ed iT )   to   r ec o g n ize  in d i v id u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au t h o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co lla b o r atio n .       Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   J eh an   Kad h i m   S h ar ee f   Al - Sa f i                               A b b as T h aj ee l Rh ai f   A l s ah lan ee                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y si s   I     I n v e st i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i si o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT     Au t h o r s   s tate  n o   co n f lic t o f   i n t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y   T h au th o r s   co n f ir m   t h at  th e   d ata  s u p p o r tin g   t h f i n d in g s   o f   t h is   s t u d y   ar a v ailab le  w it h i n   t h e   ar ticle .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   I .   H a me e d ,   A .   A f r i d i ,   M .   S .   B a e k ,   a n d   H .   K .   S o n g ,   En h a n c i n g   P h y si c a l   L a y e r   S e c u r i t y   i n   W P C N W i t h   I R S   a n d   C o n t r o l l e d   Jammi n g   f o r   6 G   I o T   A p p l i c a t i o n s,”   I EEE  A c c e ss ,   v o l .   1 3 ,   p p .   4 6 7 0 4 6 8 2 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / A C C ESS . 2 0 2 4 . 3 5 2 5 0 3 6 .   [ 2 ]   C .   O .   N n a ma n i ,   C .   L .   A n i o k e ,   S .   A l - R u b a y e ,   a n d   A .   T so u r d o s,  S i g n a l - to - I n t e r f e r e n c e - N o i se - R a t i o   D e n si t y   D i st r i b u t i o n   f o r   U A V - C a r r i e d   I R S - to - 6 G   G r o u n d   C o mm u n i c a t i o n ,   I EE A c c e ss ,   v o l .   1 3 ,   p p .   4 9 8 2 4 4 9 8 3 5 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.