矿井巷道是受限的非自由空间,信号在这受限的空间内传输会发生反射、散射等现象,形成多径衰落效应。本文对复杂的矿井无线通信环境进行了分析,研究了信号在矿井巷道中的传播特性及影响因素。目前影响矿井无线通信的主要问题是多径衰落效应,而现有的煤矿井下无线通信系统都没能很好的解决,所以本文提出采用多输入多输出(MIMO)技术来对抗信号的多径衰落效应。MIMO技术是指在发送端和接收端均采用多天线单元,利用无线信道的多径传播,提高系统可利用的自由度,构建空间多个并行信道,在不增加带宽的情况下,提高数据的传输速率和信号质量。同时MIMO的空时编码技术将信道编码技术和阵列处理技术相结合,在不同的天线所发送的信号中引入时间和空间相关性,从而在接收端可以通过空时信号处理获得分集增益和编码增益。论文首先分析了矿井无线通信的传输环境,讨论了MIMO信道的传播特性和容量,建立了矿井MIMO的信道模型,并对空间相关性进行了分析,然后对MIMO的空时编码技术和MIMO信道估计算法进行了分析研究,最后设计了矿井MIMO的通信系统,并对系统的性能进行了分析。通过对系统的分析,可以知道MIMO系统充分利用了信号的多径传播,另外系统还可以获得分集增益和编码增益,所以MIMO技术可以有效对抗矿井巷道的多径衰落,提高通信系统的可靠性。图39表0参59