随着我国经济的迅速发展和煤矿安全的迫切需要,建立高效安全的煤矿井下通信系统对保障人员安全和促进煤炭能源的发展具有十分重要的意义。煤矿井下无线信道是矿井无线通信研究的基础。分析研究煤矿井下无线信道传播特性,一直是矿井无线通信研究领域的难点。本文研究了煤矿井下无线信道特性,在此基础上分析了矿井无线信道的建模方法,最后对矿井MIMO信道建模仿真。本文的主要工作和创新如下：首先,介绍煤矿井下无线信道的研究现状,分析了无线信道衰落的主要原因以及无线信道衰落的基本形式,对后文研究矿井无线信道的基本特性以及矿井无线信道建模有重要的理论意义；其次,结合煤矿井下的实际环境,对煤矿井下无线信道特性进行了研究。首先分析了煤矿井下无线信道的一般特点并给出了研究煤矿井下无线信道的重要参数。然后,讨论了复杂因素对煤矿井下无线信道的影响。通过对不同巷道结构的仿真分析可知,圆形巷道中水平极化波模和垂直极化波模衰减率不仅与信号的传输频率有关,还与角度的变化有关,此外空拱形巷道岩石参数、相对介电常数等因素也会造成矿井无线信道能量的损耗。对矿井巷道壁粗糙度的仿真研究表明,粗糙度对矿井无线信道的接受功率和均方根时延扩展有重要影响；最后,在煤矿井下无线信道特性分析的基础上,对矿井无线信道进行建模和仿真。煤矿井下无线信道建模方法主要包括经验性建模和确定性建模。本文采用经验性建模中的Clarke模型对矿井平坦衰落信道和频率选择性衰落信道仿真分析。仿真表明矿井无线信号在平坦衰落信道中传输到达接收端接收信号的功率基本上不存在衰减,并且与信号的相位无关；矿井无线信号的小尺度衰落,其包络分布服从瑞利分布；不同路径信号在平坦衰落信道中存在时延扩展,并且不同路径信号间相互干扰现象比较严重。鉴于煤矿井下无线信道的多径衰落效应,采用了确定性建模中的几何光学方法建立了矿井MIMO信道的GBDB模型,对MIMO信道特性进行了仿真分析。基于空间相关性对信道容量衰减的影响,提出了一种改进的矿井MIMO系统,仿真表明采用智能天线技术对传统的MIMO信道进行改进,可以有效的提高信道的传输速率和信道的抗噪性。