矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输

相比于地面无线信道,矿井巷道无线信道多径衰落更加严重,严重影响了煤矿井下无线通信系统的性能。高效综合地利用煤矿井下通信系统的空间、时间和频率等各种资源,可以使煤矿井下无线通信系统的无线覆盖性能、容量和速率等得到显著地提高。在煤矿井下无线传输信道与带状受限空间结构的条件下,提出了在上行链路中采用协作分集的多载波码分多址(MC-CDMA)无线传输方案。设计了方案的时频编码协作协议,推导了方案的信道容量公式,并对误比特率进行了蒙特卡洛仿真。理论分析和仿真结果表明,采用所提出的矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输方案和时频编码协作协议,通过信道状况较好与较差用户间的协作,显著提高了系统中信道状况较差用户的信道容量和误码率性能,从而增强了井下无线通信系统信道容量的鲁棒性和通信的可靠性,使井下无线通信系统的性能得到显著改善。     

矿井巷道时频编码协作MC-CDMA自适应功率分配

矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输当目标用户与协作伙伴的发送功率之和为定值时,因目标用户、协作伙伴与基站间的信道增益会随用户位置变化而变化,在目标用户和协作伙伴间采用等功率分配方案会造成功率资源的浪费。为充分利用有限的功率,保证目标用户的无线通信性能,在目标用户、协作伙伴和基站处设置接收信噪比门限,目标用户功率对总功率的功率分配比例ρ需满足目标用户、协作伙伴和基站接收的信噪比高于该接收信噪比门限。推导出了矿井巷道时频编码协作MC-CDMA功率分配比例范围,并取分配比例范围的中间值作为目标用户与协作伙伴之间的功率分配比例。推导结果显示,功率分配比例随总功率和平均信道增益变化而变化,从而在用户位置改变或总功率变化时能动态地为目标用户和协作伙伴分配功率,实现了功率的自适应分配。仿真结果表明,与等功率分配方案相比,无论是目标用户位置变化还是总功率变化,采用所提出的自适应功率分配方案显著地减小了矿井巷道时频编码协作MC-CDMA目标用户误比特率性能。     

矿井巷道时频编码协作MC-CDMA伙伴选择与子载波分配

针对矿井巷道的带状结构特点,提出一种基于基站瞬时接收信噪比和用户位置的矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输协作伙伴选择策略,由基站为信道状况较差的用户选择协作伙伴。由于相邻子载波信道的相关性较大,为扩频支路分配相邻的子载波,可能会导致矿井MCCDMA一些扩频支路传输质量偏低,影响无线传输的性能。为此,提出了一种为矿井MC-CDMA每个扩频支路按固定间隔分配离散子载波的次优子载波轮转分配算法。在次优分配方案中,不考虑各子载波瞬时信道增益,可简化按用户各子载波瞬时信道状况分配子载波的最优子载波分配算法。仿真结果表明,采用所提出的协作伙伴选择策略以及子载波分配算法显著提高了矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输用户的信道容量和误码率性能,增强了矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输系统信道容量的鲁棒性和通信的可靠性。     

时频编码协作MC-CDMA无线传输在矿井巷道中的应用

通过对矿井信号系统进行优化,介绍时频MC-CDMA的基本组成机构和主要技术,计算仿真参数,对不同条件下的系统BER性能进行分析。考虑脉冲的影响和多普勒频移的影响,系统BER性能会出现不同程度的变化,合理利用这一特点,能够实现矿井通信系统的优化设计。     

类矩形矿井巷道中UHF宽带电磁波统计信道建模

从信道统计建模的角度,对类矩形矿井巷道中UHF频段宽带电磁波大尺度传播损耗和小尺度多径信号统计特性进行了分析,建立了基于Nakagam i分布的类矩形巷道宽带统计分段信道模型.利用所建立的信道模型,对900,1 800,2 400 MHz这3个典型UHF频段电磁波在类矩形巷道中的宽带信道统计特性进行了仿真.结果表明,在相同的传输距离下,载波频率增加,大尺度传播损耗增大,且在巷道弯曲或分支处大尺度传播损耗显著增大;参照收发信机在巷道中的相对位置以及载波频率的不同,小尺度多径延迟扩展可能表现出不同的变化特性.     

矿井空巷道无线信道特性分析与仿真

随着现代通信技术的快速发展,矿井中通信方式也由原来的有线通信向无线通信转变。随着近些年我国矿产资源的不断开发与利用,建设安全可靠的矿井通信系统成为了矿产高效生产和井下救援的必要措施。根据电磁波在矿井巷道中的传播特征,介绍了经典电磁波传播相关方程及多波模传输理论。为了简化巷道模型,重点分析了空矩形矿井巷道中的电磁波传播形式,并对巷道中存在的倾斜损耗、粗糙损耗等相关损耗进行了分析,最后通过MATLAB仿真分析,选择矿井巷道中适合电磁波传输的最佳频率段。     

井下OFDM系统中空时编码技术应用

针对井下OFDM系统易受频率偏差和时变信道的影响,提出了采用空时编码来改善OFDM系统的性能的方法。针对煤矿井下需要复杂度较低的系统设备,提出了STBC-OFDM收发信机的结构框图,并对系统性能进行了仿真。通过应用STBC-OFDM井下通信系统,提高了OFDM系统的误码率性能,降低了接收机的硬件实现的复杂度和成本,井下设备日常维护工作量明显减少。     

深部矿井巷道支护技术研究

深部矿井巷道由于埋深大,地压高,同时受区域地质构造影响,围岩破碎,巷道支护难度大。通过研究深部巷道矿压显现和影响深部巷道围岩稳定的因素等,探讨深部巷道支护技术及优化方案,为深部矿井巷道破碎围岩控制技术提供参考依据。     

矿井巷道MB-OFDM超宽带无线信道建模及仿真

针对超宽带无线系统(UWB系统)在矿井巷道中的多径传播所造成的频率选择性衰落,提出将多频带正交频分复用(MB-OFDM)技术应用到井下UWB系统中,对矿用环境下MB-OFDM超宽带无线信道进行建模并分析。在IEEE802.15.3a标准信道模型的基础上,根据矿井巷道的实际环境,确定了井下MB-OFDM超宽带无线通信系统的信道参数。给出此信道模型的冲击响应仿真图,结果显示,冲击响应明显多径成簇,这与实际测量中UWB系统多径成簇现象相验证。并通过仿真给出其信道的平均附加时延、均方根时延和多径数目3个主要特征数据。     

矿井巷道支护应力状态分析

针对煤销集团兼并重组矿井的现状,结合集团矿井自身特点,采用理论分析和数值模拟的方法对矿井巷道支护应力状态问题进行了分析研究。结果表明:巷道围岩应力以压应力为主,在巷道两帮和拱脚处应力值较大,容易出现应力集中;巷道围岩应力变化主要集中在2倍直径范围内;支护后巷道围岩应力向巷道内转移。     

井下主动超声定位系统

提出了一种适合井下人员精细定位的主动超声定位系统.根据井下巷道的实际情况,将经典被动声纳的直线三元基阵简化为主动二元基阵.为避免井下声波的混响效应对定位的影响,对超声发射信号进行伪随机二进制编码,使相关信号的峰值更加明显,同时也提高了超声的作用距离.广义自相关算法的采用也在一定程度上抑制了干扰峰值.Matlab仿真结果表明,在具有混响的巷道条件下,采取上述措施后,可利用超声对井下人员实施精确定位.     

矿井应急救援WMN修正分级信道分配策略

针对矿井应急救援无线Mesh网络,提出了一种修正分级信道分配策略。为满足矿井应急救援WMN对实时性与稳定性的需求,兼顾其长距离中继传输的通信特点,该策略采用了分布式静态信道分配方式,并针对应急救援网络链路带宽需求分布不平衡的特点,采用了基于链路预期负载的信道分配优先级机制。该机制根据数据流的网关汇聚性,利用链路距离网关的跳数,反比计算出链路的预期负载。仿真结果证明采用所提信道分配策略的矿井应急救援WMN传输性能稳定,具有较好的网络容量,且其业务传输的实时性得到了有效提高。     

矿井通风中矩形巷道动能当量直径的研究

在传统的矩形巷道摩擦阻力中,需用到流速或流量当量直径。然而,在管道单位长度摩擦阻力线算图中,运用两者查算矩形管道单位长度摩擦阻力(比摩阻)时,所得结论并不相同。为此,基于当量直径的定义,引入动能当量直径的概念并推导出数学表达式,以解决这种偏差。     

煤矿矿建工程投资估算模型与应用

矿建工程投资额大、周期长、不确定性大的特点,决定了投资估算快速性和准确性对投资决策至关重要。在分析投资构成的基础上,建立基于10个估算子系统的投资估算模型,以14条井底平巷为例,选取断面大小、支护方式、锚杆消耗等技术、经济指标作为工程特征,对其进行量化和归一化处理,用Matlab提供的神经网络函数构建三层、7个输入指标、一个输出指标的BPNN模型来预测巷道工程投资估算值。结果表明,只要工程特征选取合适及BPNN模型的参数设置准确,神经网络方法能较好较快地达到目标,预测精度在±10%以内,能够满足估算预测快速性和准确性的要求。     

正交频分复用技术在煤矿通信系统的应用研究

本文提出采用正交频分复用调制技术应用于煤矿通信系统,同时多址接入方式使得该技术尤为适用于煤矿数字通信系统的设备制式多、区域分布广、调制技术不一致等复杂情况。正交频分复用调制技术实现高速数据传输的试验,证明该技术进行信息传输在一定条件下是可行的。     

深井巷道修复支护技术研究

通过对平煤十矿中区戊组运输下山变形破坏现状的分析,找出了巷道破坏的原因,提出了注浆加固联合锚杆支护的修复支护技术,工业性试验效果显著,对指导类似巷道的修复具有较好的借鉴意义.