井下无线传感器网络协同通信技术的研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:tiger0092009
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近年来,煤矿物联网作为一个新兴的热点研究领域,集成了无线传感器网络技术、无线通信技术、微机电系统技术等。它将物联网技术应用在煤矿环境中,改变了传统的矿井作业方式。现在,国内的煤矿开采以动态为组,其开采方式意味着无法在第一时间感知灾难发生的区域、时间、以及前兆。物联网中的无线传感网络技术可以有效的解决井下信号盲区。该技术的特点是:分布式、动态重构以及自组网。可以在井下构建能够预知井下灾难、电气设备安全状态以及人员定位等信息传感平台,实现对整个矿区的统一管理。煤矿井下空间狭小、各种机电设备相对集中、环境中的电磁干扰严重、巷道的倾斜、拐弯、分支和巷道表面粗糙等特性。传感器节点的能量有限性和无线通信的衰落限制了无线传感器网络的应用,由于井下和陆地环境相比存在着很大差异,使得影响加大。研究表明协同通信技术中的分布式空时编码可以解决无线传感器网络节点所受的影响。多输入多输出(MIMO)技术可以解决煤矿井下严重的多径衰落问题,其提供的空间分集增益能够节省发射端的能量。但是,在井下安装多根天线将会非常困难,并且传感器节点受能量、处理能力和体积的限制,使得MIMO技术受限制。协同通信技术利用相互邻近的通信终端协作形成的虚拟天线阵列提供空间分集增益。因此,协同通信技术中的分布式空时编码技术可以改善传感器节点所受的影响。本文的主要内容安排如下:首先,介绍无线传感器网络在煤矿物联网下的应用,结合井下特有的环境要求分析其存在的问题并指出适合解决无线传感器网络传感器节点的方法;其次,介绍协同通信的基本概况,可以发现协同通信技术可以更好的改善无线传感器网络节点所受影响;最后,在空时编码基础上引入了分布式空时编码,并且提出了功率分配的方案,主要从平均误码率来突出分布式空时编码的性能优势。
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