甚低频电磁波透地通信中语音信号传输方式的研究

摘要

本课题来源于山西省自然科学基金资助项目：用于矿井救灾穿透地层无线信道的研究（项目编号：2013011019-2）。 煤炭是天然赋存的宝贵资源。在我国，煤炭的总量大、分布范围广。2018年3月，人大会议上的政府工作报告提到为整治环境污染，71%的煤电机组实现超低排放以推进重点行业的节能减排工作，清洁能源消费比重有所提升，煤炭所占比重降低8.1个百分点。尽管煤炭比重有所减少，但煤炭能源仍是我国的当家能源。在煤炭生产过程中，通信联络系统采用了多种手段有效地传送信息，对于煤矿生产和运行调度起到了至关重要的作用。2011年，国家安监总局联合国家煤矿安监局共同下发了关于印发《煤矿井下安全避险“六大系统”建设完善基本规范（试行）》的通知，通知要求的安全避难“六大系统”中包括了通讯联络系统。通知明确指出矿井通讯联络系统应能在灾变期间及时通知人员撤离和实现与避险人员通话。而目前矿井中井上、井下的通信主要是依靠传统的有线调度电话系统实现的，在突发事故发生时有线通信设备受到严重的破坏，导致系统瘫痪，无法起到正常通讯的作用，带来了巨大的人员伤亡以及财产损失。为了弥补有线通讯的不足，对无线透地通信系统的研究应运而生。但由于矿井透地无线通信系统的信道情况复杂，且信道资源紧张，理论研究举步维艰，远不及地面无线通信发展迅猛。 本论文从无线透地通信系统相关原理入手，同时分析了透地通信与传统地面通信的区别在于前者中的信道以构成复杂的岩层为主，信号在恶劣的信道环境中传播会发生很大衰减。同时，在信道中还存在着干扰，并且这些干扰的类型是非单一的。为了降低这些问题所带来的影响，除了要对语音信号进行压缩处理外(所在课题组已对语音信号压缩处理部分进行了研究)，还需要对信号的传输方式进行选取，因为合适的传输方式可以更有效地提高信号的抗干扰能力，使语音信号能够实现有效地传输，进而被接收端识别，为井下安全等工作提供更可靠的保障。 为了选取合适的语音信号传输方案，本文首先对数字信号传输方式的基本原理、特点以及适用场合进行了分析，初步选定了对语音信号较为有效的传输方式，接着利用SystemView仿真软件搭建系统模型，并对其相关参数进行设置，得到了几种数字调制方式的误码率对比分析结果，最后又模拟仿真了透地传输中存在的多径效应问题，提出了将信号视为随相信号时，2FSK（Binary Frequency Shift Keying，2FSK）非相干解调方式更能满足无线透地通信系统的传输要求，是透地通信中一种较为有效的、相对理想的语音信号传输模式。

目录

第一个书签之前