[发明专利]基于干扰管理的井下机车无线通信方法

权利要求书

1.基于干扰管理的井下机车无线通信方法，其特征在于包括以下步骤：

a、根据信噪比阈值β和基本信息传输速率γ为井下巷道内基站实际通信覆盖范围进行等区间划分后所形成的各个分区分配统一的信噪比值；

b、通过井下巷道内一个基站的发射信息最大功率值和步骤a确定的该基站内各个分区分配的统一信噪比值这两个参数确定该基站实际通信覆盖范围内可划分的最大区段数；

c、根据关于基站通信覆盖范围利用率和等机车数通过巷道总时间的优化变量值最小这一优化目标确定基站通信覆盖范围内的最佳区段划分数，进而对基站通信覆盖范围进行相应的区段划分；

d、确定井下巷道内基站各区段内不同位置处机车发射信息使用的功率值，并根据井下实际情况，每隔10m调整一次功率，实现井下机车管理。

2.根据权利要求1所述的基于干扰管理的井下机车无线通信方法，其特征在于：所述步骤a中为井下巷道内基站实际通信覆盖范围进行等区间划分后所形成的各个分区分配统一的信噪比值的步骤如下：

a1、根据串行干扰管理方法，各个发射信息x处的的机车节点信噪比值β_i(x)应大于信噪比阈值β，表示如下：

其中，g_i(x)为机车与AP之间的功率衰减，P_i(x)为机车在l_i段内x位置处发射信息时使用的功率。N₀表示噪声功率，β_i(x)表示机车在l_i段内机车的信噪比，β(β≥1)为阈值，为基站b_k各区段内对应车辆的集合，为所有和同时向b_k发送信息的其他机车的集合，不包括

a2、根据香农公式，机车信道发送信息的传输速率C_i(x)应大于基本信息传输速率γ保证信息的成功传输，表示如下：

C_i(x)＝Wlog₂(1+β_i(x))≥r

(2)

其中，W代表信道带宽；

a3、在满足a1，a2两个条件的前提下，取最大值作为各个区段信噪比值，并保证区段信噪比值在各个区段内均相等为统一信噪比η，表示如下：

。

3.根据权利要求1所述的基于干扰管理的井下机车无线通信方法，其特征在于：所述步骤b中确定该基站实际通信覆盖范围内可划分的最大区段数的过程如下：

b1、确定井下允许机车发射信息的最大功率值P_max；

b2、根据步骤a中确定的区段统一信噪比值η和b1中的最大功率值P_max，确定基站实际通信覆盖范围中可划分的最大区段划分数α_max，表示如下：

。

4.根据权利要求1所述的基于干扰管理的井下机车无线通信方法，其特征在于：所述步骤c中确定基站通信覆盖范围内的最佳区段划分数即最优区段数是指将最大区段划分数α_max递减1，迭代计算基站通信覆盖半径R_T和n辆机车通过长度为s的巷道的总时间T，进而求得优化变量ρ的最小值，从而得到最佳区段划分数α，具体步骤如下：

c1、将最优区段数初始化为步骤b中得到的最大区段划分数α_max；将最优目标值初始化为无穷大；

c2、根据式(5)计算基站实际通信覆盖范围R_T；

c3、判断基站实际通信覆盖范围是否大于基站通信覆盖范围，若大于则至c8；

c4、根据式(6)计算n机车通过固定长度为s巷道的总时间T；

c5、根据式(7)计算优化变量值；

c6、比较最优目标值和c4中的优化变量值，如果优化变量值小于最优目标值，则将优化变量值赋值给最优目标值，否则至c8；

c7、最优区段数减1，至c1继续求解最优值；

c8、步骤c结束，得到最小优化目标值，达到优化目标，得到最优区段数。

5.根据权利1所述的基于干扰管理的井下机车无线通信方法，其特征在于：所述步骤d中确定井下巷道内基站各区段内不同位置处机车发射信息使用的功率值的步骤如下：

d1、根据串行干扰管理方法，令基站划分区域从左至右接收信号强度逐渐递增，使基站接收信号的顺序为从右至左；

d2、令每个区段内只行驶一辆机车，保证机车之间的安全距离；

d3、在满足d1，d2条件下，根据a中所求的各区段内相等的统一信噪比值η，判断机车所在区段号i，并根据机车与基站的通信距离d_i(x)，依据式(8)该机车的发射信息功率值P_i(x)，如下，并根据井下实际情况，每隔10m调整一次功率；P_i(x)＝d_i(x)^λ·N₀·η·(1+η)^i-1(1≤i≤α)₍₈₎。