礦井巷道時(shí)頻編碼協(xié)作MC-CDMA無(wú)線傳輸技術(shù)研究.pdf

1、相比于地面無(wú)線信道，礦井巷道無(wú)線信道多徑衰落更加嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了煤礦井下無(wú)線通信系統(tǒng)的性能。高效綜合地利用煤礦井下通信系統(tǒng)的空間、時(shí)間和頻率等各種資源，可以使煤礦井下無(wú)線通信系統(tǒng)的無(wú)線覆蓋性能、容量和速率等得到顯著地提高。在煤礦井下無(wú)線傳輸信道與帶狀受限空間結(jié)構(gòu)的條件下，礦井巷道上行鏈路可以將多載波碼分多址(MC-CDMA)無(wú)線調(diào)制技術(shù)與編碼協(xié)作技術(shù)結(jié)合，利用礦井巷道開(kāi)放的頻率資源，克服礦井巷道無(wú)線信道多徑衰落嚴(yán)重等問(wèn)題。本文針對(duì)礦井巷

2、道時(shí)頻編碼協(xié)作MC-CDMA無(wú)線傳輸技術(shù)進(jìn)行了研究，主要成果如下:
　　1.在煤礦井下無(wú)線傳輸信道與帶狀受限空間結(jié)構(gòu)的條件下，提出了在上行鏈路中采用協(xié)作分集的MC-CDMA無(wú)線傳輸方案。設(shè)計(jì)了方案的時(shí)頻編碼協(xié)作協(xié)議，推導(dǎo)了方案的信道容量公式，并對(duì)誤比特率進(jìn)行了蒙特卡洛仿真。理論分析和仿真結(jié)果表明采用所提出的礦井巷道時(shí)頻編碼協(xié)作MC-CDMA無(wú)線傳輸方案和時(shí)頻編碼協(xié)作協(xié)議，通過(guò)信道狀況較好與較差用戶間的協(xié)作，顯著提高了系統(tǒng)中信道狀況

3、較差用戶的信道容量和誤碼率性能。
　　2.針對(duì)礦井巷道的帶狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種基于基站瞬時(shí)接收信噪比和用戶位置的礦井巷道時(shí)頻編碼協(xié)作MC-CDMA無(wú)線傳輸協(xié)作伙伴選擇策略。通過(guò)對(duì)目標(biāo)用戶信道容量的計(jì)算以及對(duì)其誤比特率的蒙特卡洛仿真，可以看出采用所提出的協(xié)作伙伴選擇策略，保證了基站與目標(biāo)用戶間的信道容量和誤比特率不會(huì)因目標(biāo)用戶移動(dòng)到距基站較遠(yuǎn)的位置即與基站間的信道狀況變差而產(chǎn)生劇烈的波動(dòng)。
　　3.為解決礦井巷道相鄰子載波的

4、相關(guān)性較大，為擴(kuò)頻支路分配相鄰的子載波，可能會(huì)導(dǎo)致MC-CDMA一些擴(kuò)頻支路傳輸質(zhì)量偏低，影響系統(tǒng)性能的問(wèn)題，提出了一種為每個(gè)擴(kuò)頻支路按固定間隔分配離散子載波的次優(yōu)子載波輪轉(zhuǎn)分配算法。仿真結(jié)果表明，在相同發(fā)射信噪比下，與連續(xù)分配相比采用所提出的子載波分配算法可以明顯提升用戶的信道容量。
　　4.針對(duì)礦井巷道時(shí)頻編碼協(xié)作MC-CDMA上行系統(tǒng)，提出了一種將同一個(gè)頻域?qū)ьl序列的不同時(shí)延副本分配給各個(gè)用戶進(jìn)行信道估計(jì)的基于離散傅里葉變換

5、(DFT)運(yùn)算的信道估計(jì)算法。該算法能夠在避免多用戶間干擾的同時(shí)盡可能提高導(dǎo)頻資源利用率。在此基礎(chǔ)上，提出對(duì)基于DFT的礦井巷道時(shí)頻編碼協(xié)作MC-CDMA上行信道估計(jì)算法進(jìn)行基于有效徑優(yōu)化。仿真結(jié)果表明，采用所提出的基于DFT的礦井巷道時(shí)頻編碼協(xié)作MC-CDMA上行信道估計(jì)算法，系統(tǒng)的誤碼率性能明顯優(yōu)于采用LS信道估計(jì)算法的誤碼率性能，接近采用ML信道估計(jì)算法的誤碼率性能。
　　以上成果表明礦井巷道時(shí)頻編碼協(xié)作MC-CDMA無(wú)線傳