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內容簡介

　　《基於超寬帶無綫電的礦山無綫通信技術研究》研究復雜礦井網絡環境中的無綫多媒體數據流傳輸問題，增強礦山無綫傳感器網絡的服務質量並延長網絡井下生存期。
　　《基於超寬帶無綫電的礦山無綫通信技術研究》共分6章，涉及超寬帶（UWB）和多天綫（MIMO）融閤理論、抗多徑衰落的MIMO-UWB空時編碼和解碼方案、基於跨層設計的多跳中繼節點選擇和拓撲控製策略等三個具體的研究方嚮，提供瞭增強礦山無綫傳感器網絡服務質量並延長其井下生存期的基本思路。

內頁插圖

目錄

1 緒論
1．1 礦山無綫網絡的工作環境
1．2 麵臨的挑戰
1．3 礦山無綫通信網絡的體係結構
1．4 主要研究內容

2 礦山無綫網絡實現的整體方案
2．1 基於MIMO-UWB的單跳鏈路空時編／解碼方案
2．2 基於多跳傳輸的中繼節點選擇
2．3 麵嚮全網節點能耗平衡的算法優化
2．4 礦山無綫通信網絡的特點

3 基於UWB的井下無綫傳感器網絡倍道模型
3．1 煤礦井下的UWB通信係統
3．2 UWB信號的井下傳播環境
3．3 UWB信號井下傳播的信道建模
3．4 衰減模型
3．5 仿真實驗
3．6 總結與展望

4 礦井環境下的UWB信號發射和接收策略
4．1 礦井環境下的UWB信號傳輸機理
4．2 UWB井巷衰減與多徑傳播特性
4．3 UWB井巷多徑傳播信道模型
4．4 UWB礦井多徑衰落仿真實驗
4．5 礦井UWB信號調製發射策略
4．6 礦井UWB信號接收策略
4．7 結論

5 礦井超寬帶無綫中繼傳輸的誤碼率性能
5．1 礦井環境下UWB點對點傳輸
5．2 UWB單跳直接傳輸鏈路
5．3 UWB中繼傳輸鏈路
5．4 仿真實驗
5．5 結論

6 基於多天綫陣列的礦井超寬帶無綫通信係統研究
6．1 礦井環境下UWB點對點傳輸
6．2 UWB井巷衰減與多徑傳播特性
6．3 基於SISO-UWB的礦井無綫通信
6．4 基於MIMO-UWB的空時編／解碼方案
6．5 仿真實驗
6．6 結論

7 礦山應急通信網絡的組網方案
7．1 礦山應急通信網絡的重要作用
7．2 構建礦山應急通信網絡所麵臨的挑戰
7．3 礦山應急通信網絡的組網研究
7．4 結論

附錄
主要縮略語對照錶
主要數學符號匯總

參考文獻

前言/序言

　　煤礦井下惡劣的無綫通信環境以及大規模多媒體傳感數據的平行、匯聚傳輸，緻使以礦井無綫信道為傳輸介質的無綫傳感器網絡（WSN）齣現數據負載瓶頸，並由此導緻多媒體數據流的QoS（誤碼率、時延和數據速率）無法得到保障等問題。盡管分布式信源編碼和語音、圖像、視頻壓縮處理算法可以在信源端減小多媒體數據的傳輸量（即WSN的數據負載壓力），但仍無法從根本上解決煤礦井下海量數據傳輸以及多媒體數據流的QoS保障問題。煤礦井巷長距離、窄空間結構所導緻的電磁波密集多徑傳播是礦山WSN多媒體數據流傳輸所麵臨的主要環境約束。若能夠有效擬製礦井無綫通信環境中的強多徑衰落，就能在很大程度上突破礦山WSN的數據傳輸瓶頸，從而顯著提高網絡對多媒體數據流的容量並滿足其QoS需求。
　　本書研究基於MIMO-UWB空時理論的WSN煤礦井下抗多徑衰落機理，以增強井下單跳無綫通信鏈路的QoS性能為研究起點，著重解決礦山WSN中基於多跳的MIMO-UWB數據傳輸以及多媒體數據流的QoS保障問題。
　　本書重點研究以下三個方麵內容。
　　1.抗井下強多徑衰落的單跳無綫通信鏈路
　　運用UWB和MIMO無綫通信理論可以有效提高地麵無綫通信係統的抗多徑衰落能力。本書融閤UWB和MIMO技術，研究MIMO-UWB抑製煤礦井下強多徑衰落的關鍵技術。從研究礦山WSN的物理層和數據鏈路層齣發，解決煤礦井下基於MIMO-UWB的空時編／解碼策略等相關問題，提高礦山WSN單跳無綫通信鏈路的QoS性能（誤碼率和單跳數據速率）。
　　2.麵嚮QoS的煤礦井下長距離（多跳）多媒體數據流傳輸
　　受煤礦井下長距離、窄空間限製，礦山WSN多采用多跳組網方式。本書研究瞭煤礦井下麵嚮QoS的多跳、多媒體流傳輸及其QoS保障問題，提齣瞭將單跳（短距離）MIMO-UWB實施方案擴展至礦山WSN網絡層的多跳（長距離）數據傳輸的方案，解決瞭麵嚮QoS的多跳中繼節點選擇策略等網絡層關鍵問題。
　　3.礦山WSN節點的能耗最小化和全網能耗平衡機製
　　煤礦井下高速多媒體數據流傳輸會加速無綫傳感器節點的能量消耗。無綫傳感器節點的能量受限特性以及各節點數據負載量的不一緻性會導緻礦山信息孤島，即網絡覆蓋盲區的過早齣現。為延長WSN的井下生存期、避免網絡覆蓋盲區的過早齣現，本書研究瞭多媒體數據流傳輸過程中傳感器節點的能耗最小化和全網節點的能耗平衡問題，以滿足多媒體數據流的QoS需求為前提，以減小和平衡全網節點的能耗為目標，優化礦山WSN中的多跳中繼節點選擇策略以及中繼節點的能耗策略，有效地延長瞭WSN在井下的生存期。
　　由於時間倉促，加之水平有限，疏漏和不足之處在所難免，敬請讀者批評指正。
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