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低频弹性波大地信道的特性分析

低频弹性波大地信道的特性分析

作者：王婷山东科技大学

学位级别：硕士

低频透地通信被认为是最可靠的应急通信手段,但是由于大地信道的不均匀性和复杂的地形地貌,特别是受大地信道多径传播和大地噪声的影响,弹性波透地通信实现起来比较困难,本文依据矿山救灾透地通信系统对于大地信道特性的需求,分析了低... 详细信息

低频透地通信被认为是最可靠的应急通信手段,但是由于大地信道的不均匀性和复杂的地形地貌,特别是受大地信道多径传播和大地噪声的影响,弹性波透地通信实现起来比较困难,本文依据矿山救灾透地通信系统对于大地信道特性的需求,分析了低频弹性波在大地信道中传输的特性。对大地信道的地质参数、分层特性、波导效应和压电效应等特性进行了较为深入的研究,大地信道具有低通滤波的特性,导致传输在大地信道中的弹性波会被滤除高频的成分,而只保留低频成分;利用弹性波的波动方程和弹性波在弹性分界面的反射、透射分析了低频弹性波在矿山救灾透地通信系统大地信道中的传输特性。基于对大地信道特性的了解,建立大地信道的五层介质模型,利用弹性波传输理论和佐普里兹（Zoeppritz）方程简化计算公式,对建立的模型进行推导计算,推导出弹性波经过大地信道模型之后的弹胜波振幅计算公式,以及弹性波信号经过大地信道模型后的多径时延问题,分析了低频弹性波在均匀各向同性弹性介质和均匀非完全弹性介质中的振幅衰减特性和多径特性。最后用Mathematica仿真软件对于分析结果进行仿真得到了初步的仿真结果,对于这些仿真结果进行了详细的讨论,得出了一些初步的结论。本文得出的这些初步的结论对于矿山救灾透地通信系统的研究有一定的参考意义,对于本课题的深入研究将会进一步推动矿山救灾透地通信系统的发展。

关键词：矿山救灾透地通信大地信道低频弹性波佐普里兹(Zoeppritz)方程

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弹性波大地信道自适应均衡器的研究及设计

弹性波大地信道自适应均衡器的研究及设计

作者：姜平香山东科技大学

学位级别：硕士

在低频弹性波透地通信系统中,由于分层大地信道的多径传输特性,弹性波信号经过信道传输以后,产生了严重的码间干扰,增加了通信的误码率。自适应均衡技术可以降低码间干扰和噪声的影响,降低误码率,解决弹性波信号的严重失真问题。论文在... 详细信息

在低频弹性波透地通信系统中,由于分层大地信道的多径传输特性,弹性波信号经过信道传输以后,产生了严重的码间干扰,增加了通信的误码率。自适应均衡技术可以降低码间干扰和噪声的影响,降低误码率,解决弹性波信号的严重失真问题。论文在研究弹性波大地信道的基础上,讨论了码间干扰产生的原因,并给出了大地信道多径传播模型。论文的主要任务是设计适合弹性波大地信道接收端的自适应均衡器。论文研究工作主要由以下三部分组成：弹性波大地信道均衡器结构的选取、弹性波大地信道自适应均衡算法的选取和弹性波大地信道均衡方案的设计。首先对常用的均衡器结构进行了研究,并给出了仿真结果及分析,分别采用线性均衡器和判决反馈均衡器对信道均衡进行仿真,仿真结果证明了判决反馈均衡器结构对弹性波大地信道均衡的有效性。然后对比和分析了常用的自适应算法的优缺点,通过对现有算法的改进得到了一种修正步长的LMS算法,在理论和仿真分析的基础上,对改进的LMS算法进行了分析,对比了改进的算法和传统的LMS算法的性能,由于这种改进的算法兼顾了收敛速度和稳态误差之间的矛盾,因此算法有着良好的收敛特性和对信道的跟踪性能。最后根据弹性波大地信道特点,给出了弹性波大地信道对均衡器设计的要求,同时提出了一种联合信道估计和自适应均衡技术的弹性波大地信道均衡方案,这种方案可以抵消单独使用自适应均衡器时存在的不足之处,在保证均衡效果的前提下实现快速均衡,最后通过仿真验证了方案的可行性。

关键词：码间干扰自适应均衡大地信道信道估计

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弹性波透地通信信道探测关键技术的研究

弹性波透地通信信道探测关键技术的研究

作者：李安亮山东科技大学

学位级别：硕士

通过论述国内外信道探测技术的研究现状和比较几种常见探测方法的优劣,依据矿井通信的发展需求,并借助地震波勘探理论,论文深入讨论了低频弹性波在大地媒质中的传播规律,结合大地的介质结构,论述了大地媒质中波动参数对弹性波传播的影响... 详细信息

通过论述国内外信道探测技术的研究现状和比较几种常见探测方法的优劣,依据矿井通信的发展需求,并借助地震波勘探理论,论文深入讨论了低频弹性波在大地媒质中的传播规律,结合大地的介质结构,论述了大地媒质中波动参数对弹性波传播的影响,并重点分析了弹性波在均匀各向同性介质和不均匀介质中的传输特性及波动方程。针对大地信道的专属特性作了详细分析,主要论述大地信道的恒参特性和低通滤波作用,大地对弹性波的衰减具有频率选择性,重点讨论了压电效应、波导效应以及多径效应对弹性波传播的影响,结合透地信道的衰减特性,分析了弹性波在大地中的反射、折射和透射情况。基于对大地信道特性的分析,本文重点设计了弹性波的信道探测方案,搭建了信道探测系统,采取Chirp-CHEC联合探测的方法,找到弹性波在大地中的最佳传输频段和信道参数,并对大地信道进行了子信道划分,再用误码计数探测找到每个子信道的误码率,把信道探测结果填入到LQA报表中。本文介绍了信道参数的提取方法和准则,对吸收衰减、多径时延和最佳频率做了深入分析。最后,对弹性波信道探测系统做了选频仿真。结果表明该系统工作正常,可以实现对信道的选频功能。本文的研究成果为弹性波透地通信系统提供参数支持,对矿井通信、隧道通信、军用地下通信、地质勘探等领域有参考价值。

关键词：透地通信大地信道信道探测弹性波 chirp-CHEC

地层传播弹性波接收端的多径分离与分集接收方法的研究

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地层传播弹性波接收端的多径分离与分集接收方法的研究

作者：李亭亭山东科技大学

学位级别：硕士

本文主要针对弹性波在大地信道中的多径传播特性,在固有源信号和变异源信号的情况下,分别采用RAKE接收和盲源分离对弹性波信号进行了多径分离与分集接收,提高了弹性波接收端的信噪比,改善了通信质量。(1)分析了弹性波在大地信道中的多... 详细信息

本文主要针对弹性波在大地信道中的多径传播特性,在固有源信号和变异源信号的情况下,分别采用RAKE接收和盲源分离对弹性波信号进行了多径分离与分集接收,提高了弹性波接收端的信噪比,改善了通信质量。(1)分析了弹性波在大地信道中的多径传播特性。首先研究了弹性波传播的基础理论,然后对弹性波在地层中的传播特性进行了分析,最后建立了地层传播弹性波的多径传播模型,并利用Matlab及Comsol对弹性波的多径传播进行了仿真,验证了所建模型的正确性,得到了随着煤层厚度的增加,弹性波的各反射波相对于直达波的时延越长;随着时间的增加,弹性波的能量接近于指数规律衰减。(2)研究了固有源特性的弹性波多径分离与分集接收。分析且比较了现有的分集与合并方式,选取了路径分集来获得独立多径信号,最大比合并对多径信号进行接收;设计了弹性波多径信号的RAKE接收方案,建立了弹性波RAKE接收模型并利用Matlab软件进行了仿真,结果表明RAKE接收能有效解决弹性波多径问题,提高接收端的信噪比。(3)研究了变异源特性的弹性波多径分离与分集接收。首先建立了弹性波多径信号的盲源分离模型,对基于全局最优算法的盲源分离算法及基于最大信噪比的盲源分离算法进行了研究,利用Matlab软件对两种算法进行了仿真,结果表明两种算法都可对多径信号进行分离,但基于最大信噪比的盲源分离算法的分离效果优于基于全局最优的盲源分离算法。

关键词：弹性波大地信道多径效应 RAKE接收盲源分离

超长波透地通信信道建模及弱信号检测算法研究

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超长波透地通信信道建模及弱信号检测算法研究

作者：张君哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

透地通信系统在矿业生产中有着异常重要的作用，地面指挥站与矿井下的工作人员之间的沟通联系都需要有透地通信系统的帮助。而有线的透地通信系统的抗损毁能力差，在发生矿井事故时容易瘫痪，对于解救事故造成的井下受困人员起不到什么... 详细信息

透地通信系统在矿业生产中有着异常重要的作用，地面指挥站与矿井下的工作人员之间的沟通联系都需要有透地通信系统的帮助。而有线的透地通信系统的抗损毁能力差，在发生矿井事故时容易瘫痪，对于解救事故造成的井下受困人员起不到什么作用。因此，研究以大地为传输信道的无线透地通信系统是非常有必要的。本文针对大地信道对传输信号衰减严重，接收端信号微弱的问题，做了深入的研究，给出了一些相应的解决办法。本文首先分析了大地的构成以及其作为无线通信信道的特性。在此基础上，通过解析的方法分别推导出把大地视为理想均匀介质和大地三层有耗模型时，电磁波在其中传播的透射系数和反射系数，进而验证了采用低频信号传输才是保证透地通信系统可靠性的重要条件。针对无线透地通信环境复杂，接收端信号弱的问题，本文给出了基于RAKE接收技术的低频振动波透地通信接收方案，考虑地层多径效应的影响以及接收端信噪比的要求，选择时间分集和最大比值合并的方式来引入分集增益。同时利用matlab/Simulink软件完成了低频振动波透地通信系统的建模与仿真，给出了其误码率性能曲线，并分析了该方案的优缺点。为了解决透地通信系统通信距离有限的困难，本文提出了一种基于匹配滤波的超长波透地通信系统信号接收技术。通过matlab/Simulink对该技术进行建模与仿真，结果表明，在通信传输速率的要求不是很高时，基于匹配滤波的超长波透地系统信号接收技术可以有效的完成地上与地下深处的通信，可靠通信距离可以达到1000米以上。

关键词：大地信道透地通信超长波弱信号检测匹配滤波

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基于OFDM的声波透地通信相关技术的研究

基于OFDM的声波透地通信相关技术的研究

作者：邓敏山东科技大学

学位级别：硕士

透地通信系统是彻底解决抢险、救灾的唯一有效途径,但是实现起来有一定难度,其中主要是由大地信道的复杂特性所导致的,不同介质层的吸收、反射、透射、折射情况复杂,限制了大地信道在通信系统中的应用。本文在此背景下研究透地通信系统... 详细信息

透地通信系统是彻底解决抢险、救灾的唯一有效途径,但是实现起来有一定难度,其中主要是由大地信道的复杂特性所导致的,不同介质层的吸收、反射、透射、折射情况复杂,限制了大地信道在通信系统中的应用。本文在此背景下研究透地通信系统。本文针对透地通信的困难,根据OFDM技术的优点,提出一种较好的解决透地通信问题的新方案。本文给出了基于OFDM的声波透地通信系统的设计方案,充分利用地层这一非空间资源实现声波透地通信,其最大特点是以性能优良的OFDM已调波作为媒体,将OFDM调制技术应用于透地救灾通信中,提高透地通信系统中声波的穿透能力。本文研究了声波透地通信系统中的OFDM编码方案及子载波间交织算法,采用Turbo码编码方式及基于IDS和最小距离的交织算法来纠错,提高系统的抗干扰能力。本文重点探讨了声波透地通信系统中信道探测方案和最佳接收方案的设计。在分析和总结大地信道特性的基础上,对大地信道的建模作了一定程度的分析和讨论,选择了Chirp和CHEC联合探测的方法找到最佳频段,进行子信道划分后,再用误码计数探测信道性能。对于最佳接收问题,把时间分集的思想融入到Rake接收机中,大地信道中出现的时延扩展看作是被传信号的再次发送,按照最大比合并准则对多径信号进行加权合并,使之复合成加强的信号。最后对透地通信系统进行了仿真。基于OFDM的声波透地通信还有很长的一段路要走,还要进行更深入的研究。随着技术的发展,当声波透地通信技术成熟后,声波透地通信的应用范围会越来越广。

关键词：声波透地通信 OFDM OFDM编码大地信道信道探测 Rake接收

基于FDTD方法的无线电波透地传输特性的研究

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现代电子技术 2004年第10期27卷 55-56,59页

作者：刘凌志王建新刘联会西安科技大学通信与信息工程学院陕西西安710054

介绍了时域有限差分法 ( F DTD)的基本原理 ;模拟了电磁波在大地非均匀介质信道中的传播 ,研究了透地通信系统中的电磁波在有耗大地分层面的反射和透射 ,得出了对透地通信系统设计有重要意义的反射系数和透射系数 ,说明了

关键词：透地通信大地信道时域有限差分法透射