仿真研究和探针在超宽频无线沟通在地下煤矿

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1、仿真研究和探针在超宽频无线沟通在地下煤矿王艳芬，王振刚，于红珍，中国矿业大学，信息和电气工程学院，江苏，徐州，221008摘要通过分析煤矿井下无线通信中的现状，提出了在地下煤矿应用超宽频无线通信系统。介绍了一个超宽频通信系统最基本的组成和在地下煤矿的应用。分析表明，由于地下煤矿传输功率无限制，在煤矿使用超宽频不仅能实现视频监控信号的短距离高速率传输的无线接入服务，而且也能实现手机在地下煤矿通信和工作环境参数监测的长途低速率无线接入服务等等。这里强调在传统地下宽带模型和地面CM1，CM3模型下TH-PPM超宽频通信系统的仿真。结果表明,传

2、统的地下宽带模型和地面CM1，CM3模型不适合地下煤矿的超宽频通信系统。有必要对超宽带技术在煤矿隧道的传播特性进行研究，给出地下环境的特点，找到适合地下煤矿的超宽频模型。关键词：超宽带；系统仿真；地下煤矿；通道模型；传播特性CLC号码：TD65+5.31介绍超宽带(UWB)通信是通过使用纳秒脉冲传输信号的技术。它的特点包括：1)一个高数据速率；2)低功耗；3)抗多径衰落能力；4)结构简单，体积小、成本低、高灵敏度、便携的无线系统；5)对现有的窄带通信系统的低干扰。它有大家都感兴趣关于短距离无线通信的话题，它还提供了另一个在地下煤矿对无线

3、接入系统进行研究的方案。地下煤矿的自然环境是错综复杂的,在巷道中和易燃易爆处电波多路径衰落很严重而且功率消耗受限制。研究和应用无线通信发现在地下煤矿滞后于在地面的水平。根据超宽频信号的特点,这种技术给无线通信在地下煤矿提供了一个更好的选择,还可能对电话的生产和安全检测提供了一个便宜的和可维护的移动通信系统,数据和视频无线接入形成了ISDN在地下煤矿的访问系统。82超宽频通信的组成系统超宽频无线通讯系统是由发射机、无线信道和一个接收机组成。它主要由一个无载波和载体调制传输方法构成。直接使用基带超窄脉冲的无载波超宽频通讯系统沟通，它有一个强

4、大的多路径通道分辨率。而传统的通信系统，它不需要一个调制载波,因此接收机和发射机的结构是简单的，并且成本和功率要求很低。这个体制有一个低频谱效率，但消费能力和频谱效率在地下煤矿通信系统中并不是主要问题。因此,适合地下煤矿的超宽频无载波系统,它有一个简单的技术，强大的抗多径能力和低功耗。图1显示了组成一个超宽频无线通信系统。图1超宽频无线通信系统的组成无线信道在超宽频无线通信系统是一个重要的组件。与窄带系统相比，由于超宽带系统的频带很宽，该频道特点是特殊和正常的无线衰落信道不同。在最后的论文关于信道模型，IEEE802.15.3标准工作组

5、，给我们这代表四个不同的典型信道环境模拟通道CM1——CM4。我们可以从逻辑上分析，设计一个模拟一个有典型的渠道超宽频通信系统的计算机。3超宽频技术在地下煤矿的应用场合当超宽频应用在地面上，由于FCC限制发射功率，所以最大传输距离大约是10米。然而，当超宽频应用于地下煤矿时，它是不受FCC限制的，所以，它的最大传输距离可以通过提高传输功率或减少数据率来增加了。图2显示了关于数据率和传输距离的仿真曲线通过使用一阶高斯波形(脉宽0.33ns)作为信息媒体和在一个无载波2PAM超宽频通讯系统(出错率)改变发射功率。在图2中，如果发射功率200

6、Mbps速率从0.3mW增加到3.8mW，传输距离就会从10米增加到33米，如果速率是20Mbps，传输距离会从32米增加到110米。根据这些特点，当超宽频应用在地下煤矿一个多场合无线接入服务可以实现。-83.1近距离高速通信=在地下煤矿中高速率传输主要用于无线接入视频信号监测、机械设备振动故障监测、AE信号和煤炭和天然气的电磁发射信号爆发。这些信号需要高取样频率，用于监控移动设备或非固定的地方。例如，煤矿床的视频监控或层分离床需要移动或传送静止的视频监控信号到一个无线接入设备和访问范围从几米到几十米集成传输网络。如果一个无载波超宽频通

7、讯系统，其结构简单，成本低，是手段，比其他相同能力和距离的无线系统数速率会更高。平均发射功率为1mW的一个蓝牙接收器，速率是1Mbps和有效的距离是10米，这是低于高速率(数字视频信号)的。然而，它可以从图2看到，当3db带宽5.53GHz和传动功率为0.3兆瓦，一个超宽频发射机可以提供200Mbps的速率和相同的覆盖，而传输功率太低致使这个电池的移动通信设备可以比以前用更长。速率距离图2对于不同传输功率的一阶导数高斯脉冲的数据速率和传输距离的关系3.2长途上的低速通信在地下煤矿，无线上网100米以外的距离会导致低速率。通常是用在许多领

8、域，如地下煤矿的移动电话，监测工作条件和环境参数临时场所或设备。上述仿真结果表明，超宽频同传统的无线通信一样。当我们增加或者减少传输功率数据率，移动通信在长途也可以实现。当增加发射功率时因为我们不需要考虑类