Inventory number IRN Number of state registration
0325РК01015 AP22788920-KC-25 0124РК00198
Document type Terms of distribution Availability of implementation
Краткие сведения Gratis Number of implementation: 0
Not implemented
Publications
Native publications: 0
International publications: 4 Publications Web of science: 1 Publications Scopus: 1
Patents Amount of funding Code of the program
0 30000000 AP22788920
Name of work
Интеллектуальные решения для подавления собственных помех и переопределения сигналов в интегрированном зондировании и связи
Type of work Source of funding Report authors
Fundamental Арзыкулов Султангали Усенбатырович
0
3
0
2
Customer МНВО РК
Information on the executing organization
Short name of the ministry (establishment) Нет
Full name of the service recipient
Nazarbayev University
Abbreviated name of the service recipient NU
Abstract

Полнодуплексная интегрированная система связи и радиолокации (ИЗИС) на базе реконфигурируемых интеллектуальных поверхностей (РИП/RIS) с ML-контроллером для совместного проектирования сигналов и оптимизации ресурсов (разделение и фазовое управление РИП, баланс мощности «связь/сенсинг», подавление самопомехи).

Бірлескен сигналды жобалау және ресурстарды оңтайландыру (RIS бөлу және фазаны басқару, байланыс/сезу қуатының теңгерімі, өзіндік кедергіні басу) үшін ML контроллері бар қайта конфигурацияланатын интеллектуалды беттерге (RIS) негізделген толық дуплексті интеграцияланған байланыс және радар жүйесі (ISAC).

Разработать и обосновать (через моделирование и прототипирование алгоритмов) полнодуплексную ИЗИС с РИП и ML-контроллером, обеспечивающую совместный дизайн сигналов и оптимизацию ресурсов (включая разбиение РИП), для повышения спектральной эффективности при соблюдении QoS сенсинга и подавлении самопомехи до уровня шума.

QoS сезімталдығын сақтай отырып және шу деңгейіне өзіндік кедергіні баса отырып, спектрлік тиімділікті арттыру үшін RIP және ML контроллері бар толық дуплексті ISIS әзірлеу және тексеру (модельдеу және алгоритм прототипін жасау арқылы), бірлескен сигнал дизайнын және ресурстарды оңтайландыруды (RIP бөлуді қоса алғанда) қамтамасыз ету.

Системный обзор по МО для РИП-ИЗИС с таксономией задач и архитектур. Формулировка совместного проектирования сигналов как задачи многорукого бандита (онлайн-обучение по обратной связи). Безучительное обучение компактных DNN «по целям» (SE, fairness и др.) с учётом ограничений; централизованное и распределённое обучение. Двухуровневая оптимизация ресурсов: внутренняя — минимизация самопомехи по фазам/размерам подрешёток; внешняя — максимизация скорости при QoS сенсинга. Метаэвристики (GA/PSO/SA) и закрытые/выпуклые настройки коэффициентов; эмпирический выбор эффективных решателей. Моделирование разделённой vs. объединённой архитектуры РИП и вычислительные эксперименты по подавлению самопомехи/скорости.

RIP-ISAC үшін машиналық оқытуға жүйелі шолу, есептер мен архитектуралардың таксономиясы. Бірлескен сигналдық инженерияны көп қарулы бандиттік есеп ретінде тұжырымдау (онлайн кері байланыс оқыту). Шектеулерге бағынатын «мақсаттар бойынша» (SE, әділдік және т.б.) ықшам DNN-дерді бақылаусыз оқыту; орталықтандырылған және таратылған оқыту. Екі деңгейлі ресурстарды оңтайландыру: ішкі — фазалар/субтор өлшемдері арқылы өзіндік кедергіні азайту; сыртқы — QoS сезу арқылы жылдамдықты барынша арттыру. Метаэвристика (GA/PSO/SA) және жабық/дөңес коэффициент параметрлері; тиімді шешкіштерді эмпирикалық таңдау. Бөлінген және біріктірілген RIP архитектурасын модельдеу және өзіндік кедергі/жылдамдықты азайту бойынша есептеу эксперименттері.

Проведён целевой системный обзор МО для РИП-ИЗИС с таксономией задач/архитектур и выявлением узких мест. Новая постановка совместного проектирования сигналов ИЗИС как задачи многорукого бандита (онлайн-обучение по быстрой обратной связи). Разработан ML-контроллер и двухуровневый контур оптимизации ресурсов (внутри — минимизация самопомехи фазами/размерами подрешёток; снаружи — максимизация скорости при QoS сенсинга). Предложена и исследована «разделённая» архитектура РИП (две подрешётки для гашения двух веток самопомехи + одна для усиления даунлинка) с явной общей задачей под QoS сенсинга и требуемым уровнем остаточной самопомехи; достигнуто среднее подавление ≈117 дБ против ≈82 дБ у объединённой альтернативы. Получена быстрая замкнутая форма для коэффициентов разбиения РИП; показана наибольшая эффективность генетических алгоритмов среди протестированных метаэвристик (используется для hot-start и выбора решателя). Подтверждение результатами публикационной активности: подготовлены/направлены статьи в журналы IEEE (WCL, OJ-ComSoc и др.) и доклады на PIMRC/GLOBECOM-2025.

RIP-ISIS үшін ML-ге мақсатты жүйелік шолу жүргізілді, тапсырмалар/архитектуралар таксономиясы және кедергілерді анықтау арқылы. ISIS сигналдарын көп қарулы бандиттік мәселе ретінде бірлескен жобалаудың жаңа тұжырымдамасы (жылдам кері байланыспен онлайн оқыту) жасалды. ML контроллері және екі деңгейлі ресурстарды оңтайландыру циклі жасалды (ішкі жағынан, фазалар/субаррай өлшемдері арқылы өзіндік кедергіні азайту; сыртқы жағынан, QoS сенсорымен өткізу қабілетін барынша арттыру). QoS сенсоры үшін айқын ортақ тапсырмасы және қалдық өзіндік кедергінің қажетті деңгейі бар «бөлінген» RIS архитектурасы (өздігінен кедергінің екі тармағын басу үшін екі субаррай + төменгі байланысты күшейту үшін біреуі) ұсынылды және зерттелді. Біріктірілген балама үшін ≈82 дБ-мен салыстырғанда, ≈117 дБ орташа басу қол жеткізілді. RIP бөлу коэффициенттері үшін жылдам жабық формадағы алгоритм алынды; Генетикалық алгоритмдер (ыстық іске қосу және шешушіні таңдау үшін қолданылады) тексерілген метаевристика арасында ең жоғары тиімділікті көрсетті. Жарияланым белсенділігін растау: IEEE журналдарына (WCL, OJ-ComSoc және т.б.) дайындалған/ұсынылған мақалалар және PIMRC/GLOBECOM-2025 конференциясындағы презентациялар.

Конструкция и архитектура: одна РИП, разделённая на три подрешётки: две — для гашения двух веток самопомехи (от зондирующего и коммуникационного передатчиков), одна — для усиления даунлинка к пользователю (внутриполосная ПД-ИЗИС). Система управления: ML-контроллер формирует разбиение РИП, быстрые фазовые пресеты по подрешёткам и доли мощности «связь/сенсинг»; внутри — минимизация самопомехи, снаружи — максимизация скорости при QoS сенсинга (двухуровневая оптимизация). Достижимая помехозащищённость: среднее подавление самопомехи ≈117 дБ (против ≈82 дБ у объединённой альтернативы). Ресурсные ограничения: в ряде сценариев требования к скорости измерения доминируют над бюджетом мощности (учтено в постановке). Алгоритмическая эффективность: получена быстрая замкнутая форма коэффициентов разбиения; среди метаэвристик наилучшая эмпирическая эффективность у GA (используется для hot-start/выбора решателя). Эксплуатационные показатели: поддержана распределённая схема обучения, что снижает френтхол и задержки при координации подсистем.

Дизайн және архитектура: үш ішкі жиынтыққа бөлінген бірыңғай RIS: екеуі өздігінен араласудың екі тармағын басу үшін (зондтау және байланыс таратқыштарынан) және біреуі пайдаланушыға төмен байланысты күшейту үшін (диапазон ішіндегі PD-ISIS). Басқару жүйесі: ML контроллері RFI бөлуін, ішкі жиынтық арқылы жылдам фазалық алдын ала орнатуларды және "байланыс/сезу" қуат фракцияларын жасайды; іштей ол өздігінен араласуды азайтады, ал сыртқы жағынан QoS сезу арқылы жылдамдықты барынша арттырады (екі деңгейлі оңтайландыру). Қолжетімді шуылға төзімділік: орташа өздігінен араласуды басу ≈117 дБ (біріктірілген балама үшін ≈82 дБ-мен салыстырғанда). Ресурстардың шектеулері: кейбір сценарийлерде өлшеу жылдамдығына қойылатын талаптар қуат бюджетінде басым болады (формулировкада қарастырылған). Алгоритмдік тиімділік: жылдам жабық пішінді бөлу коэффициенті алынды; Метаевристика арасында GA (ыстық іске қосу/шешу құралын таңдау үшін қолданылады) ең жақсы эмпирикалық өнімділікке ие. Өнімділік: Таратылған оқытуға қолдау көрсетіледі, бұл кіші жүйені үйлестірудегі кідірістерді және ынталандыруды азайтады.

Текущий уровень: программный прототип и имитационно-вычислительная отработка алгоритмов (ML-контроллер, разбиение/фазовые пресеты РИП, двухуровневая оптимизация). Показана работоспособность на моделях (напр., подавление самопомехи ≈117 дБ). Апробация результатов: подготовлены/направлены публикации в рецензируемые журналы IEEE и заявки/доклады на PIMRC и GLOBECOM-2025 (научная апробация и распространение). Организационная готовность к дальнейшей интеграции: сформирована рабочая группа, роли распределены; выстроены процессы научно-технического менеджмента.

Ағымдағы жағдайы: бағдарламалық жасақтама прототипі және алгоритмдерді модельдеу-есептеу тестілеуі (ML контроллері, RIP-тің бөлу/фазалық алдын ала орнатулары, екі деңгейлі оңтайландыру). Модельдерде өнімділік көрсетілді (мысалы, ≈117 дБ өзіндік кедергіні басу). Нәтижелерді растау: басылымдар IEEE рецензияланған журналдарына дайындалды/жіберілді және өтінімдер/мақалалар PIMRC және GLOBECOM-2025 (ғылыми растау және тарату) журналдарына жіберілді. Одан әрі интеграциялауға ұйымдастырушылық дайындық: жұмыс тобы құрылды, рөлдер тағайындалды және ғылыми-техникалық басқару процестері құрылды.

Помехозащищённость / устойчивость ПД-режима: среднее подавление самопомехи ≈117 дБ (против ≈82 дБ у объединённой альтернативы) → рост SINR и стабильности полно-дуплексной работы. Спектральная эффективность: двухуровневое управление («внутри» — минимизация самопомехи фазами/разбиением РИП; «снаружи» — максимизация скорости при соблюдении QoS сенсинга) повышает пропускную способность относительно объединённой архитектуры. Ресурсная/энергоэффективность: постановка учитывает ограничения на бюджет мощности и скорость измерения; оптимальный сплит «связь/сенсинг» позволяет держать QoS сенсинга без избыточных затрат. Алгоритмическая эффективность: получена быстрая замкнутая форма для коэффициентов разбиения РИП (мгновенный расчёт стартовых точек); из протестированных метаэвристик лучшую сходимость показал GA, что сокращает итерации и время оптимизации. Эксплуатационная эффективность: поддержка распределённого обучения уменьшает френтхол и задержки координации между подсистемами.

Шуға төзімділік/PD режимінің беріктігі: орташа өзіндік кедергіні басу ≈117 дБ (біріктірілген балама үшін ≈82 дБ-мен салыстырғанда) → SINR жоғарылауы және толық дуплексті жұмыстың тұрақтылығы. Спектрлік тиімділік: екі деңгейлі басқару («ішкі» — фазалар арқылы өзіндік кедергіні азайту/RIP бөлу; «сыртқы» — сенсорлық QoS сақтай отырып, жылдамдықты барынша арттыру) біріктірілген архитектурамен салыстырғанда өткізу қабілеттілігін арттырады. Ресурстар/энергия тиімділігі: жобалау қуат бюджеті мен өлшеу жылдамдығына шектеулерді ескереді; оңтайлы «байланыс/сезу» бөлу сенсорлық QoS-ты шамадан тыс шығынсыз сақтауға мүмкіндік береді. Алгоритмдік тиімділік: RIP бөлу коэффициенттері үшін жылдам жабық формадағы алгоритм алынды (бастапқы нүктелерді лезде есептеу); тексерілген метаевристиканың ішінен GA ең жақсы конвергенцияны көрсетті, бұл итерациялар мен оңтайландыру уақытын азайтады. Операциялық тиімділік: Таратылған оқытуды қолдау ішкі жүйелер арасындағы френтальпия мен үйлестіру кідірістерін азайтады.

Сети 5G/6G (RAN) и кампусные сети: узлы ПД-ИЗИС с РИП для одновременной передачи данных и радиолокационного мониторинга среды/пользователей. Промышленные объекты/«умные фабрики»: координация AGV/роботов и отслеживание объектов при жёстких требованиях к задержке и надёжности. Транспорт и V2X: дорожная инфраструктура с РИП для повышения видимости целей и устойчивой связи (радар+V2X). UAV/дроны и охранный периметр: совместная передача/обнаружение для слежения и связи на сложных трассах. Кампусы/склады/стадионы (mmWave/THz indoor): усиление нисходящей связи и радиолокация людей/инвентаря с помощью разделённой РИП.

5G/6G желілері (RAN) және кампус желілері: қоршаған ортаны/пайдаланушыларды бір мезгілде деректерді беру және радарлық бақылау үшін RIP бар PD-ISAC түйіндері. Өнеркәсіптік нысандар/ақылды зауыттар: қатаң кідіріс және сенімділік талаптары бар AGV/робот үйлестіру және активтерді бақылау. Көлік және V2X: Нысананың көрінуін және берік байланысын арттыру үшін RIP бар жол инфрақұрылымы (радар + V2X). Ұшқышсыз ұшу аппараттары/дрондар және периметр қауіпсіздігі: күрделі маршруттардағы бақылау және байланыс үшін бірлескен беру/анықтау. Кампустар/қоймалар/стадиондар (ммВаве/THz жабық): бөлінген RIP арқылы жақсартылған төмен байланыс байланысы және адамдардың/инвентаризацияның радарлық мониторингі.

UDC indices
621.39
International classifier codes
49.37.29;
Key words in Russian
Беспроводная связь; Интегрированное зондирование и связь; Машинное обучение; Теория информации; Реконфигурируемая интеллектуальная поверхность; Полнодуплексный режим; Подавление собственных помех;
Key words in Kazakh
Сымсыз байланыстар; Біріктірілген зондтау және коммуникациялар; Машиналық оқыту; Ақпарат теориясы; Қайта конфигурацияланатын смарт беті; Толық дуплексті режим; Өздігінен кедергілерді жою;
Head of the organization РЕХАН САДИК Phd / Профессор
Head of work Арзыкулов Султангали Усенбатырович PhD in Electrical and Computer Engineering / Assistant Professor