智能反射面技术及其在煤矿井下无线盲区覆盖的应用探讨
李世银
张鹏
闵明慧
李志伟
张梦迪
肖家杨
中国矿业大学 信息与控制工程学院,江苏 徐州 221116
摘要：针对现有无线通信技术在煤矿井下非视距场景中无线盲区覆盖所面临的难题,提出在煤矿井下无线通信系统中引入智能反射面(IRS)实现无线信号覆盖补盲的解决思路.分析了煤矿井下无线覆盖盲区问题的成因,包括封闭的矿井环境特征、普遍存在的非视距场景、发射功率与天线设置的安全约束.然而传统的煤矿井下无线覆盖盲区问题解决方案在硬件部署、维护成本、技术实现等方面存在局限性,无法真正满足矿山具体场景下的安全和高效通信需求.IRS因其低成本、低功耗、易部署和可扩展性等特点,在实现覆盖补盲方面具有性能优势.从硬件结构、辅助的信道模型和典型应用场景(精准定位、信能同传、无人机通信、边缘计算和物理层安全)3个方面介绍了IRS技术.提出了利用IRS技术优化井下无线盲区覆盖:通过在煤矿井下合理部署IRS,减少墙体对主要信号分量的吸收和散射,并利用IRS可调控的反射特性来优化信号的传播,以显著提高信号强度和覆盖范围.指出了IRS技术在煤矿井下无线通信中未来研究方向,包括IRS辅助的覆盖补盲系统的能量管理、基于人工智能的IRS辅助的井下通信、新型IRS技术应用和IRS灵活部署.
关键词：无线通信智慧矿山智能反射面无线盲区覆盖无线信号覆盖补盲
分类号：TD655(矿山电工)
资助基金：国家自然科学基金(62101557)国家自然科学基金(61771474)中国博士后科学基金(2022M713378)江苏省研究生科研与实践创新计划资助项目(KYCX23_2708)中国矿业大学研究生创新计划资助项目(2023WLKXJ097)
论文发表日期：2023-06-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 112-119 )
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