矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输技术研究

发布时间：2019-04-13 21:57

【摘要】：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,矿井巷道上行链路可以将多载波码分多址(MC-CDMA)无线调制技术与编码协作技术结合,利用矿井巷道开放的频率资源,克服矿井巷道无线信道多径衰落严重等问题。本文针对矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输技术进行了研究,主要成果如下： 1.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。 2.针对矿井巷道的带状结构特点,提出了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。通过对目标用户信道容量的计算以及对其误比特率的蒙特卡洛仿真,可以看出采用所提出的协作伙伴选择策略,保证了基站与目标用户间的信道容量和误比特率不会因目标用户移动到距基站较远的位置即与基站间的信道状况变差而产生剧烈的波动。 3.为解决矿井巷道相邻子载波的相关性较大,为扩频支路分配相邻的子载波,可能会导致MC-CDMA一些扩频支路传输质量偏低,影响系统性能的问题,提出了一种为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。仿真结果表明,在相同发射信噪比下,与连续分配相比采用所提出的子载波分配算法可以明显提升用户的信道容量。 4.针对矿井巷道时频编码协作MC-CDMA上行系统,提出了一种将同一个频域导频序列的不同时延副本分配给各个用户进行信道估计的基于离散傅里叶变换(DFT)运算的信道估计算法。该算法能够在避免多用户间干扰的同时尽可能提高导频资源利用率。在此基础上,提出对基于DFT的矿井巷道时频编码协作MC-CDMA上行信道估计算法进行基于有效径优化。仿真结果表明,采用所提出的基于DFT的矿井巷道时频编码协作MC-CDMA上行信道估计算法,系统的误码率性能明显优于采用LS信道估计算法的误码率性能,接近采用ML信道估计算法的误码率性能。 以上成果表明矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输系统的整体框架模型已经成功建立,并且所提出的矿井巷道时频编码协作MC-CDMA无线传输方案可以通过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,实现提高煤矿井下无线通信系统的无线覆盖性能、容量和速率的目标。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD65;TN911.2

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 孙继平,成凌飞;矩形隧道中电磁波传播模式的分析[J];电波科学学报;2005年04期

2 杨维;张德珍;;网格型煤矿井下环境多参数监测[J];华中科技大学学报(自然科学版);2010年10期

3 王文华,孙继平;矿井中频感应通信系统研究[J];煤矿自动化;2000年04期

4 程德强;刘伟;钱建生;;矿井无线通信技术及其发展趋势[J];工矿自动化;2007年05期

5 孙继平;;矿井移动通信的现状及关键科学技术问题[J];工矿自动化;2009年07期

6 杨维;牛丽;齐辉;;DS-CDMA调制技术在矿井巷道中的通信性能分析[J];煤炭科学技术;2008年03期

7 赵岩磊;杨维;王曙光;田洪现;;煤矿井下无线局域网数据终端的设计[J];煤炭科学技术;2010年02期

8 杨维,程时昕,孙继平;矿井无线通信与频率资源利用[J];煤炭学报;2001年05期

9 杨维,冯锡生,程时昕,孙继平;新一代全矿井无线信息系统理论与关键技术[J];煤炭学报;2004年04期

10 杨维;王彬;;矿井巷道层次型无线监测无线传感器网络的实现[J];煤炭学报;2008年01期

相关博士学位论文 前2条

1 张忠民;MC-CDMA通信系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年

2 姚善化;复杂矿井巷道中电磁波传播特性及相关技术研究[D];安徽大学;2010年

，

本文编号：2457978