本技术方案提供了一种三维RIS辅助的煤矿通信网络优化方法及装置,涉及通信技术及煤矿安全检测领域。该方案通过建立包含三维智能表面的煤矿通信网络模型,模型涵盖三个主要部分:智能表面设计、网络优化算法和安全检测机制。旨在提升煤矿通信网络的性能和安全性。
背景技术
在高数据速率要求下,人们不得不将通信频率不断抬高,导致通信频率和雷达频率出现交叉,频谱愈发拥挤。现有的技术一方面开发高效的干扰管理技术以便两个单独部署的系统能够平稳运行,而不相互干扰;另一方面,将这两个功能物理集成在一个系统中,但它们使用两组专用硬件组件或两种不同的波形,在时间、频率或空间域上叠加或分离。这两种方法只是通信功能和感知功能松散的集成,没有共享硬件,频谱资源,只能得到有限的益处。鉴于此,联合感知和通信技术通过共享大部分硬件组件而更牢固的集成,此外,两种功能使用相同的波形,旨在联合优化通信和感知性能。在此联合系统中,通信功能和感知功能可以实现灵活的权衡,一直受到强烈的研究兴趣,结果已以各种名称报告,如雷达通信(RadCom)、联合雷达(和)通信(JRC),联合通信(JRC联合雷达通信系统和联合通信雷达系统JCR),联合通信和雷达/无线电传感(JCAS),双功能雷达通信(DFRC),以及最近的综合传感和通信(ISAC)。前三个通常是指一般的关节系统,可以互换使用。有时JRC和JCR被用来区分以雷达为中心和以通信为中心的设计。引入JCAS一词是为了强调雷达向通信中心联合系统更普遍的无线电传感应用的发展。这些传感应用超越了传统雷达功能的定位、跟踪和目标识别,如人类行为识别和使用无线电信号的大气监测。
之前对于提高通信效率的问题上总是把信道看成一种概率过程,现有技术主要包括:MIMO技术,毫米波通信等等。这些技术只是在通信发射端和接收端进行增强,局限了通信技术的发展。
有关通信感知一体化的大部分工作都集中在时间资源分配问题上。通过优化通信时间和感知时间分配策略,实现高频谱效率和通信速率。由于通信感知一体化系统需要周期性地感知目标区域的安全信息,感知信息新鲜度即成为同感一体化系统的重要性能指标。此外,之前有关三维智能表面(RIS)的大部分工作都集中在两个方面。其一为RIS的信道估计和网络部署;其二为如何联合优化RIS相移矩阵和发射功率,使得系统能量效率最高。
现有技术大至少两是自由空间的联合系统仿真设计,并没有对煤矿场景进行深入研究。通过智能调控RIS相移矩阵可以改变信道条件,使得较小的发射功率就能满足信噪比要求。所以,在煤矿场景下,建立模型后,如何优化RIS相移矩阵使得通过RIS的信道增益最大,以及在不同安全等级下,如何确定各个区域的感知次数使得感知信息时延最小,是主要的问题。
实现思路