在矿井发生灾害如塌方、漏水等事故时,如何与井下人员取得联系格外重要,只有信息通畅才能保证援救任务顺利实施。然而在矿难发生时,传统的有线通信线路被破坏,而且传统无线通信由于岩层阻挡导致信号衰减严重,无法正常通信。因此研究一种适合在岩层中传播的通信系统显得格外重要。本文研究了一种基于脉冲成形的超宽带岩层通信系统方案,该系统可以有效的实施井下通信。论文的主要工作如下:1、在前人工作的基础上,重新研究了岩层通信系统信道模型,比较两种可能的模型--电磁波传播模型和电流场传播模型,分析了它们各自的机理和传输特性,并进行了实地测试,证明了我们所设计的系统是基于电流场模型通过岩层进行传输的,而不像依赖电磁波传播的系统那样无法穿透较厚的岩层和土层进行传输;从而肯定了本系统的应用发展前景。2、重新审视了本系统基于脉冲型超宽带(UWB)系统设计理念的正确性和优越性。给出了系统的总体实现方案。该方案以电极为天线,以直接序列扩频为调制方式,以超宽带脉冲为发送波形,具有输出电压高、本质安全性好等特点。重点分析了选择超宽带脉冲时的考虑因素,多进制扩频结合RS编码对系统性能的提升作用。3、针对同步捕获灵敏是限制通信距离增大的根本障碍,提出了一种新的同步头捕获算法,显著地提高了接收机灵敏度;仿真结果表明,在Eb/N0等于7d B时,对单一突发帧头捕获成功的概率在92%以上。设计了利于FPGA实现的新的捕获结构,由串行改为了并行,仿真结果验证了方案的正确性。4、进行了外场环境下的实际性能测试,这是首次在无线电波无法传播的洞内与洞外进行通信场景的实验。实测结果表明,其可靠通信距离至少在400米以上。