矿井透地通信系统可以实现矿井最低限度的通信,作为安全通信组成部分,对保障矿工生命安全有重要意义。特别是当矿难发生时,需要立即掌握受灾情况和搜救目标情况,以便及时采取有效的救援措施,而此时传统的通信方式可能因为线路被损坏而陷入瘫痪,这时如何保障井下与井上保持最低限度通信显得尤为重要。由于岩土层信道中信号衰减严重,通信距离受到很大的制约。本文研究了一种基于电流场的直接序列扩频通信系统,可以提高接收机灵敏度。论文的主要工作和成果如下:1、构建了岩土层信道模型并给出了分析结果。从阻抗模型和基于静电理论的电流场传播模型两个方面对岩土层信道进行了分析,得到基于电流场的透地通信信道的阻抗模型及有效降低阻抗以增大通信距离的方法,计算出理论上接收信号随着通信距离的衰减情况。2、设计了一种软硬件相结合的透地通信系统实现方案。该方案采用硬件实现信号预处理和采样,在计算机上用C语言编程实现高增益正交M元直接序列扩频及解扩、宽带脉冲基带调制、RS编译码等功能。此方案既保证了实时性又增加了实现上的灵活性。3、提出了一种M元扩频信号捕获新算法。在研究传统滑动相关捕获算法基础上,针对本系统信号样式,对M元每个码片采样16个点,时分分接为16路,各路都用相同的PN码相关器进行滑动相关解扩,取两路信号相关量之差最大的一组作为判决量。理论分析和仿真结果都显示,和传统的滑动相关捕获算法相比,所需信噪比可降低7.2dB。4、完成发射、接收机软件部分的实现与测试。给出了一种适用于软件接收机的相关值计算优化算法,对信号帧结构及本地码结构进行优化,通过FFT计算出两个长度不是2的n次方的m序列的相关值,使得捕获及解扩的计算量大大降低。