本文關(guān)鍵詞：礦井巷道無線信道特性分析與建模仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展和煤礦安全的迫切需要,建立高效安全的煤礦井下通信系統(tǒng)對保障人員安全和促進煤炭能源的發(fā)展具有十分重要的意義。煤礦井下無線信道是礦井無線通信研究的基礎(chǔ)。分析研究煤礦井下無線信道傳播特性,一直是礦井無線通信研究領(lǐng)域的難點。本文研究了煤礦井下無線信道特性,在此基礎(chǔ)上分析了礦井無線信道的建模方法,最后對礦井MIMO信道建模仿真。本文的主要工作和創(chuàng)新如下：首先,介紹煤礦井下無線信道的研究現(xiàn)狀,分析了無線信道衰落的主要原因以及無線信道衰落的基本形式,對后文研究礦井無線信道的基本特性以及礦井無線信道建模有重要的理論意義；其次,結(jié)合煤礦井下的實際環(huán)境,對煤礦井下無線信道特性進行了研究。首先分析了煤礦井下無線信道的一般特點并給出了研究煤礦井下無線信道的重要參數(shù)。然后,討論了復雜因素對煤礦井下無線信道的影響。通過對不同巷道結(jié)構(gòu)的仿真分析可知,圓形巷道中水平極化波模和垂直極化波模衰減率不僅與信號的傳輸頻率有關(guān),還與角度的變化有關(guān),此外空拱形巷道巖石參數(shù)、相對介電常數(shù)等因素也會造成礦井無線信道能量的損耗。對礦井巷道壁粗糙度的仿真研究表明,粗糙度對礦井無線信道的接受功率和均方根時延擴展有重要影響；最后,在煤礦井下無線信道特性分析的基礎(chǔ)上,對礦井無線信道進行建模和仿真。煤礦井下無線信道建模方法主要包括經(jīng)驗性建模和確定性建模。本文采用經(jīng)驗性建模中的Clarke模型對礦井平坦衰落信道和頻率選擇性衰落信道仿真分析。仿真表明礦井無線信號在平坦衰落信道中傳輸?shù)竭_接收端接收信號的功率基本上不存在衰減,并且與信號的相位無關(guān)；礦井無線信號的小尺度衰落,其包絡(luò)分布服從瑞利分布；不同路徑信號在平坦衰落信道中存在時延擴展,并且不同路徑信號間相互干擾現(xiàn)象比較嚴重。鑒于煤礦井下無線信道的多徑衰落效應,采用了確定性建模中的幾何光學方法建立了礦井MIMO信道的GBDB模型,對MIMO信道特性進行了仿真分析。基于空間相關(guān)性對信道容量衰減的影響,提出了一種改進的礦井MIMO系統(tǒng),仿真表明采用智能天線技術(shù)對傳統(tǒng)的MIMO信道進行改進,可以有效的提高信道的傳輸速率和信道的抗噪性。
【關(guān)鍵詞】：礦井無線通信 礦井無線信道 信道建模 多徑效應 多輸入多輸出
【學位授予單位】：安徽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TD655.3;TP391.9
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 1 緒論15-21
• 1.1 引言15
• 1.2 研究背景及意義15-16
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與趨勢16-18
• 1.3.1 煤礦礦井巷道無線通信方式及特點分析16-17
• 1.3.2 煤礦礦井巷道無線信道研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 論文的主要內(nèi)容與結(jié)構(gòu)18-21
• 2 無線信道的基本理論21-33
• 2.1 無線信道電磁波傳輸方式21-25
• 2.2 無線信道的大尺度衰落25-28
• 2.2.1 路徑損耗26-27
• 2.2.2 陰影衰落27-28
• 2.3 小尺度衰落和多徑效應28-30
• 2.3.1 小尺度多徑傳播28-29
• 2.3.2 小尺度衰落類型29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-33
• 3 煤礦井下無線信道的特性分析33-51
• 3.1 煤礦井下無線信道33-36
• 3.1.1 煤礦井下無線信道傳播特點33-34
• 3.1.2 煤礦井下無線信道信號衰落統(tǒng)計特性34-35
• 3.1.3 礦井無線信道中信號噪聲分析35-36
• 3.2 復雜因素對礦井無線信道特性的影響36-45
• 3.2.1 不同巷道結(jié)構(gòu)對無線信道特性影響36-42
• 3.2.2 礦井巖層參數(shù)對無線信道的影響42-45
• 3.3 巷道壁粗糙度對煤礦井下無線信道參數(shù)的影響45-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 4 礦井無線信道的建模與仿真51-71
• 4.1 礦井無線信道的建模方法51-54
• 4.1.1 礦井無線信道確定性建模51-53
• 4.1.2 礦井無線信道的經(jīng)驗性建模53-54
• 4.2 煤礦井下多徑衰落信道的統(tǒng)計模型54-56
• 4.2.1 典型的平坦衰落信道模型-Clarke模型54-55
• 4.2.2 Clarke模型的概率統(tǒng)計特性55-56
• 4.3 平坦衰落信道的建模與仿真56-66
• 4.3.1 平坦衰落信道的建模方法56-61
• 4.3.2 平坦衰落信道的仿真61-66
• 4.4 頻率選擇性信道的建模與仿真66-69
• 4.4.1 頻率選擇性信道的建模66-67
• 4.4.2 頻率選擇性信道的仿真67-69
• 4.5 本章小結(jié)69-71
• 5 煤礦井下MIMO無線信道建模與仿真71-89
• 5.1 MIMO信道評估71-74
• 5.1.1 MIMO系統(tǒng)模型71-72
• 5.1.2 MIMO信道模型72-74
• 5.2 礦井MIMO信道模型及空間相關(guān)性分析74-77
• 5.2.1 井下MIMO信道的GBDB模型74-76
• 5.2.2 礦井MIMO空間相關(guān)性仿真與分析76-77
• 5.3 礦井MIMO信道的容量及仿真分析77-85
• 5.3.1 隨機性MIMO信道容量的分析77-79
• 5.3.2 確定性MIMO的信道容量分析79-83
• 5.3.3 具有空間相關(guān)性的井下MIMO信道容量分析83-85
• 5.4 一種改進的礦井MIMO信道容量的仿真與分析85-87
• 5.5 本章小結(jié)87-89
• 6 總結(jié)與展望89-91
• 6.1 論文總結(jié)89
• 6.2 展望89-91
• 參考文獻91-95
• 致謝95-96
• 作者簡介及讀研期間主要科研成果96

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本文編號：319941