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矿井MIMO通信系统的信道容量分析

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1 绪论

1.1 课题研究背景和意义(Background and Significance of the Subject)

1.2 MIMO研究概况(Present Research Situation of MIMO)

1.3 论文的主要研究内容及创新(Research Contents of the Thesis)

1.4 本文的组织安排(Organizational Structure of the Thesis)

2 矿井无线通信技术研究

2.1 无线通信在煤矿井下应用分析(Application Analysis of Wireless Communication in Coal Mine)

2.2 矿井无线通信系统研究(Research on Wireless Communication System in Coal Mine)

2.3 矿井巷道电磁波传输理论及研究(Research on Electromagnetic Wave Propagation Theory in Coal Mine)

2.4 MIMO技术在井下的应用优势(MIMO Technology Application in Coal Mine)

2.5 本章小结(Chapter Summary)

3 MIMO信道模型及容量分析

3.1 无线信道(The Wireless Channel)

3.2 MIMO系统模型(The Model of MIMO System)

3.3 MIMO信道容量(The MIMO Channel Capacity)

3.4 MIMO系统容量仿真分析(Analysis of MIMO System Capacity Simulation)

3.5 MIMO极限容量(MIMO Ultimate Capacity)

3.6 自适应功率分配的 MIMO 信道容量(The MIMO Channel Capacity of Adaptive Power Allocation)

3.7 本章小结(Chapter Summary)

4 矿井巷道内MIMO信道建模的研究

4.1 引言(Introduction)

4.2 MIMO建模方法(MIMO Modeling Method)

4.3 矿井巷道的MIMO系统建模(MIMO System Modeling in Coal Mine)

4.4 仿真与分析(Analysis of Simulation Results)

4.5 本章小结(Chapter Summary)

5 一种提高MIMO信道视距分量容量的方法

5.1 引言(Introduction)

5.2 改进的MIMO系统模型(Proposed MIMO System)

5.3 仿真结果及分析(Analysis of Simulation Results)

5.4 矿井应用分析(Application Analysis in Coal Mine)

5.5 本章小结(Chapter Summary)

6 结论与展望

6.1 结论(Conclusions)

6.2 需要进一步研究的问题(Problems for Further Research)

参考文献

作者简历

学位论文数据集

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摘要

随着煤矿井下安全生产和灾后救援的需求日益增长,无线通信系统在井下的应用蓬勃发展。井下复杂的通信环境造成的多径效应,是井下无线通信应用的一大难题。相比较于其他技术,MIMO技术具有抗干扰抗多径、降低误码率、提高信道容量等优点。本文以矿井MIMO系统模型为研究对象,对MIMO技术的井下应用起到了一定的促进作用。
  首先,分析现有的矿用无线通信系统和矿井无线通信环境,指出矿井无线通信的最大难题是多径衰落,分析MIMO技术在煤矿井下的应用优势。
  研究地面 MIMO系统的基本架构和数学模型,分析其信道容量。分析两种功率分配方案下的信道容量差别,通过仿真研究证明,相较于平均功率分配方案,自适应功率分配方案能提高信道容量。
  为了实际应用,重点研究矿井 MIMO模型。假设散射体的分布情况,考虑三次散射,建立矿井巷道内的基于散射体分布的 MIMO信道传播模型。通过仿真和实验,研究天线间隔、Rice因子等因素和相关性的关系。分析相关性、天线数量对信道容量的影响,得出煤矿井下的MIMO天线配置方案。
  最后,设计了一种提高视距信道容量的方法。通过改变相邻发射天线的载波频率来提高信道的正交性,从而提高信道容量。推导实现信道正交性的相应载波频率公式。仿真结果表明使用不同的载波频率能有效提高信道容量。

著录项

  • 作者

    李双双;

  • 作者单位

    中国矿业大学;

  • 授予单位 中国矿业大学;
  • 学科 通信与信息系统
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 钱建生;
  • 年度 2014
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TD655.3;TD654;
  • 关键词

    矿井无线通信; MIMOO天线; 矿井模型; 视距容量;

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