礦井巷道時頻編碼協(xié)作MC-CDMA無線傳輸技術研究.pdf

1、相比于地面無線信道，礦井巷道無線信道多徑衰落更加嚴重，嚴重影響了煤礦井下無線通信系統(tǒng)的性能。高效綜合地利用煤礦井下通信系統(tǒng)的空間、時間和頻率等各種資源，可以使煤礦井下無線通信系統(tǒng)的無線覆蓋性能、容量和速率等得到顯著地提高。在煤礦井下無線傳輸信道與帶狀受限空間結構的條件下，礦井巷道上行鏈路可以將多載波碼分多址(MC-CDMA)無線調(diào)制技術與編碼協(xié)作技術結合，利用礦井巷道開放的頻率資源，克服礦井巷道無線信道多徑衰落嚴重等問題。本文針對礦井巷

2、道時頻編碼協(xié)作MC-CDMA無線傳輸技術進行了研究，主要成果如下:
　　1.在煤礦井下無線傳輸信道與帶狀受限空間結構的條件下，提出了在上行鏈路中采用協(xié)作分集的MC-CDMA無線傳輸方案。設計了方案的時頻編碼協(xié)作協(xié)議，推導了方案的信道容量公式，并對誤比特率進行了蒙特卡洛仿真。理論分析和仿真結果表明采用所提出的礦井巷道時頻編碼協(xié)作MC-CDMA無線傳輸方案和時頻編碼協(xié)作協(xié)議，通過信道狀況較好與較差用戶間的協(xié)作，顯著提高了系統(tǒng)中信道狀況

3、較差用戶的信道容量和誤碼率性能。
　　2.針對礦井巷道的帶狀結構特點，提出了一種基于基站瞬時接收信噪比和用戶位置的礦井巷道時頻編碼協(xié)作MC-CDMA無線傳輸協(xié)作伙伴選擇策略。通過對目標用戶信道容量的計算以及對其誤比特率的蒙特卡洛仿真，可以看出采用所提出的協(xié)作伙伴選擇策略，保證了基站與目標用戶間的信道容量和誤比特率不會因目標用戶移動到距基站較遠的位置即與基站間的信道狀況變差而產(chǎn)生劇烈的波動。
　　3.為解決礦井巷道相鄰子載波的

4、相關性較大，為擴頻支路分配相鄰的子載波，可能會導致MC-CDMA一些擴頻支路傳輸質(zhì)量偏低，影響系統(tǒng)性能的問題，提出了一種為每個擴頻支路按固定間隔分配離散子載波的次優(yōu)子載波輪轉分配算法。仿真結果表明，在相同發(fā)射信噪比下，與連續(xù)分配相比采用所提出的子載波分配算法可以明顯提升用戶的信道容量。
　　4.針對礦井巷道時頻編碼協(xié)作MC-CDMA上行系統(tǒng)，提出了一種將同一個頻域?qū)ьl序列的不同時延副本分配給各個用戶進行信道估計的基于離散傅里葉變換

5、(DFT)運算的信道估計算法。該算法能夠在避免多用戶間干擾的同時盡可能提高導頻資源利用率。在此基礎上，提出對基于DFT的礦井巷道時頻編碼協(xié)作MC-CDMA上行信道估計算法進行基于有效徑優(yōu)化。仿真結果表明，采用所提出的基于DFT的礦井巷道時頻編碼協(xié)作MC-CDMA上行信道估計算法，系統(tǒng)的誤碼率性能明顯優(yōu)于采用LS信道估計算法的誤碼率性能，接近采用ML信道估計算法的誤碼率性能。
　　以上成果表明礦井巷道時頻編碼協(xié)作MC-CDMA無線傳