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矿用PHS系统的研究与设计

作　者: 郭丽芳
导　师: 张长森
学　校: 河南理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 矿用PHS系统 PHS定位 传播模型 基站规划 抗干扰
分类号: TN925.93
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 39次
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内容摘要


煤炭在我国一次能源中占据主导地位,大多矿井的开采条件恶劣,矿难的频繁发生严重威胁到了矿工的生命安全。如何保证煤炭的安全生产,提高搜救工作效率,已成为煤炭企业亟待解决的问题。为了确保煤炭的安全生产,以及井下作业人员的生命安全,保证抢险救灾、安全救护的高效运作,有必要建立一种快速、可靠、准确的矿井无线通信系统。针对传统的矿井移动通信系统在实用性和应用范围上存在的缺陷,本文在研究矿井无线通信信道特性的基础上,提出了矿用PHS (Personal Handy-phone System)系统的设计思路,构建了该系统的框架,该系统不但解决了全矿井人员之间的双向通话问题,还实现了井下人员定位。本文首先研究了电磁波在煤矿井下的传播特性,研究了巷道截面形状对电磁波传播特性的影响,并建立了井下无线信道模型,通过仿真表明,1900MHz频段的电磁波在矿井中的传播衰减较小,适于作为井下传播频段;分析研究了PHS定位技术及定位算法,结合定位业务开展的环境特点,提出了一种适合用于井下人员定位的算法;设计了矿用PHS系统的框架,在同一无线平台上实现了移动通信及人员定位;研究了井下基站规划原则,给出了估算基站数目的方法;从两个方面分析了系统的抗干扰性能:构建了PHS系统无线链路的Simulink仿真模型,证明了π4?DQPSK(π4-Shift Differentially Encoded Quadrature Phase Shift Keying)调制方式具有较强的抗多径干扰能力;同时,分析了两天线分集接收的性能,并进行了仿真,结果表明,分集接收降低了信号电平起伏,降低了误码率。本文的研究对矿用PHS系统的建设具有指导意义。

全文目录


致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-11
1 绪论  11-19
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-16
    1.2.1 煤矿无线通信的发展  12-14
    1.2.2 矿井人员定位系统的发展  14-16
  1.3 本文的结构安排  16-19
2 PHS 基本原理  19-27
  2.1 PHS 的无线特性  19-21
    2.1.1 载波频率  19-20
    2.1.2 空中接口参数  20-21
  2.2 PHS 空中接口结构  21-25
    2.2.1 帧结构与时隙结构  21-23
    2.2.2 逻辑信道及其结构  23-25
  2.3 PHS 核心技术  25-26
  2.4 本章小结  26-27
3 井下电磁波传播特性及无线信道特性的研究  27-49
  3.1 三种截面隧道中电磁波衰减率的研究  27-38
    3.1.1 圆形隧道中的衰减率  27-29
    3.1.2 矩形隧道中的衰减率  29-31
    3.1.3 拱形隧道中的衰减率  31-33
    3.1.4 三种截面隧道衰减率之间的关系  33-35
    3.1.5 隧道直径与波长之比对衰减率的影响  35-38
  3.2 矿井巷道多径信道模型  38-43
    3.2.1 多径衰落冲激响应模型  38-39
    3.2.2 多径幅度统计特性  39-40
    3.2.3 Nakagami 衰落信道建模  40-41
    3.2.4 多径传播损耗  41-43
  3.3 混合传播模型  43-46
  3.4 本章小结  46-49
4 矿用PHS 系统设计  49-59
  4.1 矿用PHS 系统的需求  49-50
  4.2 矿用PHS 系统的优势  50
  4.3 矿用PHS 系统框架  50-53
  4.4 PHS 定位  53-58
    4.4.1 PHS 定位技术  54-56
    4.4.2 PHS 定位流程  56-57
    4.4.3 定位算法  57-58
  4.5 本章小结  58-59
5 基站规划  59-69
  5.1 覆盖规划  59-62
    5.1.1 基站接收灵敏度  60
    5.1.2 链路余量  60-62
  5.2 容量规划  62-65
    5.2.1 话务量与BHCA  62-63
    5.2.2 呼损率的计算  63-64
    5.2.3 RP 的容量  64-65
  5.3 基站规划示例  65-67
  5.4 本章小结  67-69
6 抗干扰性能  69-79
  6.1 PHS 调制性能分析  69-75
    6.1.1 PHS 调制与解调原理  69-72
    6.1.2 PHS 调制性能仿真  72-75
  6.2 分集接收  75-77
  6.3 本章小结  77-79
7 总结  79-81
  7.1 论文工作总结  79-80
  7.2 工作展望  80-81
参考文献  81-84
作者简历  84-85
学位论文数据集  85

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 无线电中继通信、微波通信 > 无线用户环路（无线接入网）
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