【技术实现步骤摘要】
矿井MIMO无线通信信道建模方法、系统、介质及设备
[0001]本专利技术属于无线通信
，尤其涉及一种矿井MIMO无线通信信道建模方法、系统、介质及设备。
技术介绍
[0002]目前，矿井巷道通常狭长而蜿蜒，与地面通信相比，井下大尺度衰落和小尺度衰落更为严重，其中，多径衰落尤其严重，已经成为电磁波下降的主要因素，并且还有各种大功率机电设备产生的电磁干扰，这也阻碍了地下通信质量的提高。
[0003]由于井下巷道电磁波干扰严重且发射机功率有限，单纯靠增加发射机功率来抵抗衰落是有限的。并且由于井下巷道里常常有很多会产生电磁干扰的电子设备，所以提高发射机的功率会需要很复杂的硬件设计。针对井下抗衰落技术，国内外提出多种分集技术。然而分集技术的实现困难，接收机设计复杂度高。
[0004]MIMO技术应用在上述描述的井下巷道上时，它不需要提高发射机的功率就可以提高通信系统的容量。于此同时，MIMO技术直接可以有效利用被其他传统通信技术看作是干扰的多径分量。所以在井下环境多径干扰和电磁干扰严重的情况下，MIMO技术可以...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种矿井MIMO无线通信信道建模方法，其特征在于，所述矿井MIMO无线通信信道建模方法包括：建立矿井的三维模型，包括信号的GBDB直射分量传播模型和信号的GBDB散射分量传播模型；推导直射和散射模式下的系统相关函数；对平均功率分配和自适应分配算法下井下MIMO通信系统容量计算方法进行分析。2.如权利要求1所述的矿井MIMO无线通信信道建模方法，其特征在于，所述矿井MIMO无线通信信道建模方法包括以下步骤：步骤一，根据井下隧道的实际尺寸建立隧道系统的几何模型，将几何模型划分为若干个散射体，且散射体是自由分布的，利用发射机、接收机和散射体的位置获得传播路线，在发射机和接收机上配置均匀线性天线阵列；步骤二，利用矩形隧道中发射机、接收机和散射体的几何关系，得到隧道模型的漫反射分量和视距分量，将两个分量相加得到模型的时变传递函数；步骤三，通过隧道散射场景中的几何关系以及三角恒等式，利用散射体的位置表示出发射天线到接收天线之间的距离，天线到散射体的距离；步骤四，结合时变传递函数以及发射天线到接收天线之间的距离，天线到散射体的距离计算出隧道模型的统计特性；基于散射分量和视距分量的传输矩阵，得到隧道模型的信道容量。3.如权利要求2所述的矿井MIMO无线通信信道建模方法，其特征在于，所述步骤一中，利用发射端和接收端任意两天线的传播路线得到传递函数h
pm
(t)，表示为：h
pm
(t)＝h
pmDIF
(t)+h
pmLOS
(t)；等效基带冲击响应为直射分量和散射分量的等效基带冲击响应之和；时变传递函数h
pm
(t)中的视距分量表示为：其中，K
pm
＝E[|h
pmLOS
|2]/E[|h
pmDIF
|2]；Ω
pm
＝E[|h
pm
(t)|2]≤1；式中，d
pm
表示发射天线T
p
到接收天线R
m
之间的距离，Ω
pm
表示T
p
到R
m
的传输功率，λ表示电磁波波长；时变传递函数h
pm
(t)中的散射非视距分量表示为：其中，式中，当发射端有N个散射体分布在半径为R
T
的圆上时，S
I
为发射端的第I个散射体；接收端有N个散射体分布在半径为R
R
的圆上，S
K
为接收端的第K个散射体，且散射体分布满足均匀分布；
d
pi
为发射端天线T
P
与发射端的第I个散射体S
I
之间的距离，d
ik
为S
I
与接收端的第K个散射体S
K
之间的距离，d
km
为S
K
与接收端天线R
m
之间的距离；是由散射体i和k引入的相互独立的增益，是由散射体i和k引入的相互独立的相位，并且4.如权利要求2所述的矿井MIMO无线通信信道建模方法，其特征在于，所述步骤四中的隧道模型的统计特征指空时相关函数。5.如权利要求2所述的矿井MIMO无线通信信道建模方法，其特征在于，所述步骤四中，利用假设的发射端和接收端水平角度分布的概率分布，结合时变传递函数以及发射天线到接收天线之间的距离，天线到散射体的距离推导出任意两天线之间的空时相关函数如下：当发射端和接收端水平角度分布的概率分布服从拉普拉斯分布，即：即：式中，λ和μ为常数；由余弦定理得到以下重要的描述距离的公式，由于d＞＞R
T
(R
R
)＞＞d
t
(d
r
)：)：式中，d
pm
...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，刘和瑾，张席畅，申逸飞，杨普，王靓，王涵，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。