多天线阵列的矿井超宽带无线通信系统  被引量:2

A MIMO-UWB Communication System for Coal Mines

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作  者:张国鹏[1] 刘鹏[1] 丁恩杰[1] 

机构地区:[1]中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心,江苏徐州221008

出  处:《应用科学学报》2014年第4期357-364,共8页Journal of Applied Sciences

基  金:江苏省自然科学基金(No.BK2012141);国家留学基金委公派博士后研究项目基金(No.2900759643);国家"863"高技术研究发展计划基金(No.2013AA06A411);中央高校基本科研业务费基金(No.2011QNB26)资助

摘  要:将多天线阵列(multi-input multi-output,MIMO)技术用于改善井下超宽带(ultra wideband,UWB)无线通信系统的误码率性能.首先,研究单天线(single input single output,SISO)UWB系统在矿井巷道的多径传播特性,以及相应的抗多径发射/接收策略和误码率性能.在此基础上,从理论上分析MIMO技术进一步提高UWB系统抗井下多径衰落的可行性;然后,在不增加系统发射能量和不改变SISO-UWB接收机结构的前提下,通过增加发射天线数并结合无线信道空时分集理论,提出用于煤矿井下无线通信的MIMO-UWB系统及其空时编/解码方案.实验结果表明:与传统的SISO-UWB收发策略相比,所研究的MIMO-UWB空时编/解码方案在各类井下多径环境中均能获得3~5 dB的误码率性能增益.This paper applies the multi-input multi-output (MIMO) antenna technology to improve the bit error rate (BER) performance of ultra wideband (UWB) systems for underground coal mines.The multipath propagation environment in coal mines is studied.UWB transceivers using single-input single-output (SISO) antennas and their BER performance are analyzed.Feasibility of using MIMO for anti-multipath fading in coal mines is studied theoretically.With the transmission energy and the receiver structure unchanged,a MIMOUWB based space-time coding/decoding scheme is developed by just increasing the number of transmission antennas.Simulation results show that the MIMO-UWB space-time coding/decoding scheme can achieve 3~5 dB BER performance gain in various coal mine environments as compared with traditional SISO-UWB systems.

关 键 词:煤矿井巷 超宽带 空时编/解码 误码率 

分 类 号:TN911.73[电子电信—通信与信息系统]

 

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