仿真研究和探針在超寬頻無線溝通在地下煤礦

1、1仿真研究和探針在超寬頻無線溝通在地下煤礦仿真研究和探針在超寬頻無線溝通在地下煤礦王艷芬，王振剛，于紅珍，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，信息和電氣工程學(xué)院，江蘇，徐州，221008摘要摘要通過分析煤礦井下無線通信中的現(xiàn)狀，提出了在地下煤礦應(yīng)用超寬頻無線通信系統(tǒng)。介紹了一個(gè)超寬頻通信系統(tǒng)最基本的組成和在地下煤礦的應(yīng)用。分析表明，由于地下煤礦傳輸功率無限制，在煤礦使用超寬頻不僅能實(shí)現(xiàn)視頻監(jiān)控信號(hào)的短距離高速率傳輸?shù)臒o線接入服務(wù)，而且也能實(shí)現(xiàn)手機(jī)在地下煤礦通

2、信和工作環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)的長(zhǎng)途低速率無線接入服務(wù)等等。這里強(qiáng)調(diào)在傳統(tǒng)地下寬帶模型和地面CM1，CM3模型下THPPM超寬頻通信系統(tǒng)的仿真。結(jié)果表明傳統(tǒng)的地下寬帶模型和地面CM1，CM3模型不適合地下煤礦的超寬頻通信系統(tǒng)。有必要對(duì)超寬帶技術(shù)在煤礦隧道的傳播特性進(jìn)行研究，給出地下環(huán)境的特點(diǎn)，找到適合地下煤礦的超寬頻模型。關(guān)鍵詞：超寬帶；系統(tǒng)仿真；地下煤礦；通道模型；傳播特性CLC號(hào)碼：TD655.31介紹介紹超寬帶(UWB)通信是通過使用納秒脈

3、沖傳輸信號(hào)的技術(shù)。它的特點(diǎn)包括：1)一個(gè)高數(shù)據(jù)速率；2)低功耗；3)抗多徑衰落能力；4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小、成本低、高靈敏度、便攜的無線系統(tǒng)；5)對(duì)現(xiàn)有的窄帶通信系統(tǒng)的低干擾。它有大家都感興趣關(guān)于短距離無線通信的話題，它還提供了另一個(gè)在地下煤礦對(duì)無線接入系統(tǒng)進(jìn)行研究的方案。地下煤礦的自然環(huán)境是錯(cuò)綜復(fù)雜的在巷道中和易燃易爆處電波多路徑衰落很嚴(yán)重而且功率消耗受限制。研究和應(yīng)用無線通信發(fā)現(xiàn)在地下煤礦滯后于在地面的水平。根據(jù)超寬頻信號(hào)的特點(diǎn)這種技

4、術(shù)給無線通信在地下煤礦提供了一個(gè)更好的選擇還可能對(duì)電話的生產(chǎn)和安全檢測(cè)提供了一個(gè)便宜的和可維護(hù)的移動(dòng)通信系統(tǒng)數(shù)據(jù)和視頻無線接入形成了ISDN在地下煤礦的訪問系統(tǒng)。3?3.1近距離高速通信近距離高速通信?在地下煤礦中高速率傳輸主要用于無線接入視頻信號(hào)監(jiān)測(cè)、機(jī)械設(shè)備振動(dòng)故障監(jiān)測(cè)、AE信號(hào)和煤炭和天然氣的電磁發(fā)射信號(hào)爆發(fā)。這些信號(hào)需要高取樣頻率，用于監(jiān)控移動(dòng)設(shè)備或非固定的地方。例如，煤礦床的視頻監(jiān)控或?qū)臃蛛x床需要移動(dòng)或傳送靜止的視頻監(jiān)控信號(hào)到

5、一個(gè)無線接入設(shè)備和訪問范圍從幾米到幾十米集成傳輸網(wǎng)絡(luò)。如果一個(gè)無載波超寬頻通訊系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，是手段，比其他相同能力和距離的無線系統(tǒng)數(shù)速率會(huì)更高。平均發(fā)射功率為1mW的一個(gè)藍(lán)牙接收器，速率是1Mbps和有效的距離是10米，這是低于高速率(數(shù)字視頻信號(hào))的。然而，它可以從圖2看到，當(dāng)3db帶寬5.53GHz和傳動(dòng)功率為0.3兆瓦，一個(gè)超寬頻發(fā)射機(jī)可以提供200Mbps的速率和相同的覆蓋，而傳輸功率太低致使這個(gè)電池的移動(dòng)通信設(shè)備可

6、以比以前用更長(zhǎng)。圖2對(duì)于不同傳輸功率的一階導(dǎo)數(shù)高斯脈沖的數(shù)據(jù)速率和傳輸距離的關(guān)系3.2長(zhǎng)途上的低速通信長(zhǎng)途上的低速通信在地下煤礦，無線上網(wǎng)100米以外的距離會(huì)導(dǎo)致低速率。通常是用在許多領(lǐng)域，如地下煤礦的移動(dòng)電話，監(jiān)測(cè)工作條件和環(huán)境參數(shù)臨時(shí)場(chǎng)所或設(shè)備。上述仿真結(jié)果表明，超寬頻同傳統(tǒng)的無線通信一樣。當(dāng)我們?cè)黾踊蛘邷p少傳輸功率數(shù)據(jù)率，移動(dòng)通信在長(zhǎng)途也可以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)增加發(fā)射功率時(shí)因?yàn)槲覀儾恍枰紤]類似其他系統(tǒng)的窄帶干擾，降低數(shù)據(jù)速率仍能使正常移動(dòng)