【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无线通信技术，具体涉及一种适用于太赫兹通信感知一体化无线网络的资源分配技术。
技术介绍
1、6g网络预计将支持呈指数级增长的数据容量和具有虚拟体验的超越通信的数字孪生应用，现阶段广泛应用的6ghz以下的微波频段无法提供足够的频谱资源。并且新兴的车联网、数字孪生、虚拟现实等应用场景需要通信系统具备大量数据传输和环境探测感知的能力。因此，无线通信向更高的未开发频段发展。太赫兹通信技术一般是指使用0.1thz-10thz频段信号通信的技术。相较于传统的微波通信，太赫兹频段的具有超大可用带宽和更短的波长，因此太赫兹信号兼具高速数据传输能力和高精度感知能力。因此，太赫兹通信网络可以实现集成通信与感知功能为一体，即太赫兹通信感知一体化(integrated sensingand communication，isac)技术。但是具有通信感知一体化功能的太赫兹网络的应用具有以下技术问题：
2、1)太赫兹的超短波长导致其信号传输存在较大的传播损耗和明显的大气分子吸收效应影响，并且信号易受障碍物阻挡，即直射径(line-of-sight，los)阻挡效应，这导致了太赫兹信号传输距离受限。
3、2)通常收发端使用高指向性天线提供的天线增益来提高接受太赫兹信号功率。但是极窄波束带来网络波束管理的挑战，包括频繁的波束切换和严重的波束失准效应，这导致链路中断问题，限制太赫兹网络覆盖性能，需开发有效的isac辅助组网策略增强其通信覆盖范围。
4、3)太赫兹isac网络中的通信与感知功能存在资源竞争问题。为兼顾
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是，为具有通信感知一体化网络isac的太赫兹网络提供一种能提升太赫兹网络的覆盖概率的通信和感知在时域和频域上资源分配的方法。
2、本专利技术为解决上述技术问题所采用的技术方案是，一种太赫兹通信感知一体化网络的资源分配方法，包括步骤：
3、初始化步骤：设定对太赫兹通信感知一体化网络的性能需求参数；
4、参数提取步骤：提取当前网络的状态参数、太赫兹信号传输参数与提取帧结构参数；
5、感知开销与感知分配方案生成步骤：根据性能需求参数与帧结构参数计算频域插样间隔和时域插样间隔；再根据检测到的当前与基站建立通信连接的用户端的移动速度、帧结构参数、当前网络的状态参数、频域插样间隔和时域插样间隔计算最少感知开销；最后根据最少感知开销、频域插样间隔、时域插样间隔和提取帧结构参数得到感知时域资源与频域资源比例；频域插样间隔、时域插样间隔和感知时域资源与频域资源比例组成感知分配方案；
6、资源配置步骤：根据最少感知开销与感知时域资源与频域资源比例计算得到感知信号在时域上占用符号个数ns和频域上占用符号个数nf，在时域上按照时域插样间隔进行ns个符号的感知信号的插样，在频域上按照频域插样间隔进行nf个子载波数的感知信号的插样；
7、测试步骤：测试当前资源实时配置下的用户端接收信号质量，根据接收信号质量、太赫兹信号传输参数以及性能需求参数计算当前用户端的最大覆盖距离；
8、判断步骤：判断最大覆盖距离是否能满足需求，如否，则调整网络的状态参数和太赫兹信号传输参数后更新感知开销与感知分配方案重新进行资源配置，如是，则保持当前的资源配置。
9、本专利技术基于感知辅助太赫兹窄波束管理的能力，通过高性能的资源分配，提高太赫兹链路连接性能、降低网络干扰，从而最大化网络覆盖性能。
10、具体的，对太赫兹通信感知一体化网络的性能需求参数，包括感知可测距离dmax、感知可测速度vmax、通信信干噪比门限sinrt、通信覆盖概率门限和太赫兹信号传输距离rqos；
11、当前网络的状态参数，包括网络中基站、移动用户和阻挡物的密度λb,λm,λs、基站使用的波束个数nb和波束宽度θb、用户端使用的波束个数nm和波束宽度θm；
12、太赫兹信号传输参数，包括发射信号功率pt和大气分子吸收噪声系数k；
13、提取帧结构参数，包括中心频率fc、符号长度tsym、子载波间隔fscs、同步信号块发送间隔τ。
14、相应的，根据性能需求参数与帧结构参数计算频域插样间隔u和时域插样间隔v的具体方法为：
15、
16、表示向下取整，c表示光速。
17、根据检测到的当前与基站建立通信连接的用户端的移动速度v、帧结构参数、当前网络的状态参数、频域插样间隔u和时域插样间隔v计算最少感知开销的具体方法为：
18、
19、其中，中间值
20、中间值λ＝λb+λm+λs，v为用户端的移动速度，ln表示自然对数函数，中间值c1,c2为：
21、
22、
23、r为积分项变量，e为自然常数。
24、根据最少感知开销频域插样间隔u、时域插样间隔v和提取帧结构参数得到感知时域资源与频域资源比例αopt的具体方法是：
25、
26、根据得到的最少感知开销与到感知时域资源与频域资源比例αopt计算得到号在时域上占用符号个数ns和频域上占用符号个数nf的具体方法是：
27、
28、当前资源实时配置下的用户端接收信号质量通过用户端侧接收到的干扰功率is和噪声功率pn来体现。提取节点接收到的干扰功率is、噪声功率pn、太赫兹信号传输参数以及性能需求参数计算用户端的最大覆盖距离rmax的具体方法是：
29、
30、其中，
31、具体的，判断步骤中，调整网络的状态参数和太赫兹信号传输参数具体为：增大基站发射功率pt和使用更窄的波束宽度θb。
32、本专利技术的有益效果为：
33、(1)为提高基于isac的太赫兹网络覆盖概率，本专利技术提供了一种通信与感知时频资源分配的方案可以实现同时满足通信覆盖概率需求和感知可测范围需求，并且最小化感知辅助通信所需开销。
34、(2)本专利技术基于当前的5g通信网络标准，设计了最优感知信号占用资源格个数、梳状感知信号的插样间隔、感知时域资源与频域资源比例。
35、(3)本专利技术提供的资源分配方案可以有效降低感知辅助太赫兹信号波束对准所需开销，减少了感知占用的通信信号传输带宽和时间，在保证太赫兹链路稳定性的同时增加了太赫兹通信吞吐量。
36、(4)本专利技术提供的方案具有较好的灵活性可根据网络节点密度、用户移动性、选用传输信号带宽调整。本专利技术的技术方案与现有无线通信网络具有较高的兼容性，仅在当前使用参数集上做微小调整，具有较高的实用性。
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1.一种太赫兹通信感知一体化网络的资源分配方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述对太赫兹通信感知一体化网络的性能需求参数，包括感知可测距离dmax、感知可测速度vmax、通信信干噪比门限SINRT、通信覆盖概率门限和太赫兹信号传输距离rqos；
3.如权利要求2所述方法，其特征在于，根据性能需求参数与帧结构参数计算频域插样间隔U和时域插样间隔V的具体方法为：
4.如权利要求2所述方法，其特征在于，根据检测到的当前与基站建立通信连接的用户端的移动速度v、帧结构参数、当前网络的状态参数、频域插样间隔U和时域插样间隔V计算最少感知开销的具体方法为：
5.如权利要求2所述方法，其特征在于，根据最少感知开销频域插样间隔U、时域插样间隔V和提取帧结构参数得到感知时域资源与频域资源比例αopt的具体方法是：
6.如权利要求2所述方法，其特征在于，根据得到的最少感知开销与感知时域资源与频域资源比例αopt计算得到感知信号在时域上占用符号个数Ns和频域上占用符号个数Nf的具体方法是：
7.如权
8.如权利要求7所述方法，其特征在于，提取用户端的干扰功率Is、噪声功率PN、太赫兹信号传输参数以及性能需求参数计算用户端的最大覆盖距离rmax：
9.如权利要求2所述方法，其特征在于，最大覆盖距离满足需求为判断是否rmax≥rqos，如是，则满足需求，否则，不满足需求。
10.如权利要求2所述方法，其特征在于，判断步骤中，调整网络的状态参数和太赫兹信号传输参数具体为：增大基站发射功率PT和使用更窄的基站波束宽度θb，并进入资源配置步骤，重新配置最小感知资源开销、频域插样间隔、时域插样间隔和感知时域资源与频域资源比例。
...【技术特征摘要】
1.一种太赫兹通信感知一体化网络的资源分配方法，其特征在于，包括步骤：
2.如权利要求1所述方法，其特征在于，所述对太赫兹通信感知一体化网络的性能需求参数，包括感知可测距离dmax、感知可测速度vmax、通信信干噪比门限sinrt、通信覆盖概率门限和太赫兹信号传输距离rqos；
3.如权利要求2所述方法，其特征在于，根据性能需求参数与帧结构参数计算频域插样间隔u和时域插样间隔v的具体方法为：
4.如权利要求2所述方法，其特征在于，根据检测到的当前与基站建立通信连接的用户端的移动速度v、帧结构参数、当前网络的状态参数、频域插样间隔u和时域插样间隔v计算最少感知开销的具体方法为：
5.如权利要求2所述方法，其特征在于，根据最少感知开销频域插样间隔u、时域插样间隔v和提取帧结构参数得到感知时域资源与频域资源比例αopt的具体方法是：
6.如权利要求2所述方法，其特征在于，根据...
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