宽带无线通信技术在矿井巷道中的应用研究

摘要

矿井无线信道属于限定空间信道，具有不同于地面自由空间信道的传输特性。分集技术是解决自由空间信道多径衰落最为有效技术之一。如何把它应用于矿井信道解决这一问题，是本文的研究主题。
　　 本文分析了典型矿井信道模型的多径传输衰落特性。其主要特点是，在通常情况下矿井信道表现为时变快衰落形式，并且还存在强电磁干扰。根据矿井信道这一特征，本文把自适应波束形成技术与OFDM技术结合应用到矿井无线通信中，形成矿井自适应OFDM系统。在分析比较现有技术系统的各种实现方法后，采用POST-FFT方法更能适应矿井信道环境。因为在接收信号FFT后分别加权，能更好地还原发射信号。在这其中权值向量生成算法是系统实现方法的关键，基于时域训练序列的信道估计算法，傅里叶变换次数少，运算量少，适宜作为矿井自适应OFDM系统权向量生成算法。
　　 矿井限定空间信道通常表现为空间相关性，而基于多天线的空时编码技术获取分集增益的要求是，空间信道独立不相关。本文探讨利用特征波束形成技术对空时编码信号波束赋形，即形成矿井空时特征波束编码技术结构，来使矿井空间信道去相关性，同时还可以降低信道估计的运算复杂度。最后，遵循系统最优化思路：将上述两种技术融合后，形成矿井OFDM—STEBC系统，并对系统进行总体设计。
　　 仿真结果表明，新的技术系统能有效抑制矿井巷道的多径传输衰落，系统在频域、时域、空域，分别获得分集增益，使矿井通信系统性能得到很大的提升。