脈沖型超寬帶巖層通信系統(tǒng)研究.pdf

1、在礦井發(fā)生災(zāi)害如塌方、漏水等事故時(shí)，如何與井下人員取得聯(lián)系格外重要，只有信息通暢才能保證援救任務(wù)順利實(shí)施。然而在礦難發(fā)生時(shí)，傳統(tǒng)的有線通信線路被破壞，而且傳統(tǒng)無線通信由于巖層阻擋導(dǎo)致信號(hào)衰減嚴(yán)重，無法正常通信。因此研究一種適合在巖層中傳播的通信系統(tǒng)顯得格外重要。
　　本文研究了一種基于脈沖成形的超寬帶巖層通信系統(tǒng)方案，該系統(tǒng)可以有效的實(shí)施井下通信。主要內(nèi)容包括：⑴研究了巖層通信系統(tǒng)信道模型，比較兩種可能的模型--電磁波傳播模型和電

2、流場(chǎng)傳播模型，分析了它們各自的機(jī)理和傳輸特性，并進(jìn)行了實(shí)地測(cè)試，證明了我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是基于電流場(chǎng)模型通過巖層進(jìn)行傳輸?shù)?，而不像依賴電磁波傳播的系統(tǒng)那樣無法穿透較厚的巖層和土層進(jìn)行傳輸；從而肯定了本系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展前景。⑵審視了本系統(tǒng)基于脈沖型超寬帶(UWB)系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念的正確性和優(yōu)越性。給出了系統(tǒng)的總體實(shí)現(xiàn)方案。該方案以電極為天線，以直接序列擴(kuò)頻為調(diào)制方式，以超寬帶脈沖為發(fā)送波形，具有輸出電壓高、本質(zhì)安全性好等特點(diǎn)。重點(diǎn)分析了選擇超寬帶

3、脈沖時(shí)的考慮因素，多進(jìn)制擴(kuò)頻結(jié)合RS編碼對(duì)系統(tǒng)性能的提升作用。⑶針對(duì)同步捕獲靈敏是限制通信距離增大的根本障礙，提出了一種新的同步頭捕獲算法，顯著地提高了接收機(jī)靈敏度；仿真結(jié)果表明，在Eb/N0等于7dB時(shí)，對(duì)單一突發(fā)幀頭捕獲成功的概率在92％以上。設(shè)計(jì)了利于 FPGA實(shí)現(xiàn)的新的捕獲結(jié)構(gòu)，由串行改為了并行，仿真結(jié)果驗(yàn)證了方案的正確性。⑷進(jìn)行了外場(chǎng)環(huán)境下的實(shí)際性能測(cè)試，這是首次在無線電波無法傳播的洞內(nèi)與洞外進(jìn)行通信場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)。實(shí)測(cè)結(jié)果表明，