井下无线传感器网络协同通信技术的研究.pdf

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1、分类号：单位代码：安反这工犬學论文题目：井下无线传感器网络协同通信技术的研究作者姓名：张伟伟专业名称：电路与系统导师姓名：姚善化教授完成时间：二—五年六月中图分类号：论文编号学科分类号：密级：公开安徽理工大学硕士学位论文井下无线传感器网络协同通信技术的研究作者姓名：张伟伟专业名称：电路与系统研究方向：智能信息处理与通信系统导师姓名：姚善化教授导师单位：安徽理工大学答辩委员会主席：韩学民论文答辩日期：年月日安徽理工大学研究生处年月日ADissertationinCircuitsandsystemsResearchofcooperativecommunicationtechnologyof

2、downholewirelesssensornetworkCandidate:ZhangWeiweiSupervisor:YaoShanhuaElectricalandInformationEngineeringSchoolAnHuiUniversityofScienceandTechnologyNo.168，独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得安徽理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任

3、何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：永体弟日期：月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解安徽理工大学有倮留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位恳子安徽理工大学。学校有权倮留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权安徽理工大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：签字曰期：年月曰导师签名：签字曰期：年（月曰摘要摘要近年来，煤矿物联网作为一个新兴的热点研究领域，集

4、成了无线传感器网络技术、无线通信技术、微机电系统技术等。它将物联网技术应用在煤矿环境中，改变了传统的矿井作业方式。现在，国内的煤矿开釆以动态为组，其开采方式意味着无法在第一时间感知灾难发生的区域、时间、以及前兆。物联网中的无线传感网络技术可以有效的解决井下信号盲区。该技术的特点是：分布式、动态重构以及自组网。可以在井下构建能够预知井下灾难、电气设备安全状态以及人员定位等信息传感平台，实现对整个矿区的统一管理。煤矿井下空间狭小、各种机电设备相对集中、环境中的电磁干扰严重、巷道的倾斜、拐弯、分支和巷道表面粗糙等特性。传感器节点的能量有限性和无线通信的衰落限制了无线传感器网络的应用，由于井下

5、和陆地环境相比存在着很大差异，使得影响加大。研究表明协同通信技术中的分布式空时编码可以解决无线传感器网络节点所受的影响。多输入多输出（技术可以解决煤矿井下严重的多径衰落问题，其提供的空间分集增益能够节省发射端的能量。但是，在井下安装多根天线将会非常困难，并且传感器节点受能量、处理能力和体积的限制，使得技术受限制。协同通信技术利用相互邻近的通信终端协作形成的虚拟天线阵列提供空间分集增益。因此，协同通信技术中的分布式空时编码技术可以改善传感器节点所受的影响。本文的主要内容安排如下：首先，介绍无线传感器网络在煤矿物联网下的应用，结合井下特有的环境要求分析其存在的问题并指出适合解决无线传感器网

6、络传感器节点的方法；其次，介绍协同通信的基本概况，可以发现协同通信技术可以更好的改善无线传感器网络节点所受影响；最后，在空时编码基础上引入了分布式空时编码，并且提出了功率分配的方案，主要从平均误码率来突出分布式空时编码的性能优势。图表参关键词：无线传感器网络；传感器节点；多输入多输出；协同通信；分布式空时编码；分类号：AbstractAbstractInrecentyears，，，，，安徽理工大学硕士学位论文目录目录弓唁课题的研究背景与意义无线传感器网络的发展与现状本文主要的研究内容和章节安排无线传感器网络和协同通信技术无线传感器网络的概述及井下应用协同通信技术协同通信的基本概念协同通

7、信的协议协同的方式本章小结一般的技术系统模型系统的信道容量井下信道模型井下信道的模型井下空间相关性仿真与分析具有空间相关性的井下信道容量分析天线分集与空时编码技术纖分集接收分集发射分集空时编码概述安徽理工大学硕士学位论文系统模型成对差错概率空时编码设计空时块码空时码具有被旋转星座图的空时码三种空时码的性能比较空时格码空时编码的检测球形算法球形算法与其它算法的比较本章小结分布式空时编码设计方案分布式空时编码系统模型分布式空时编码的设计准则分布式空