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翻译部分 英文原文 n In to of it is to At it is to to in of we is to be to of SN WB of as to of no to is 1. In to of in it is to In we At is At is by As is of of in to be of is of of in is to be so is or is to of We is to to it of 2. in of is . In of or to is of to is to of is a is a in of on of of it is At of in WB to so of we 1) of IF F in WB no in is to on In SN to SN in In to 2) In or a of So is in 3) to as of a be to 4) as no up/it to of is to of to on a on so of AM PM to a it in . 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In we ER is to be of of to of as of is in to of in a of of PM is we of PM in is PM of of is in if we in is to on 3. of of a in of we is PM do 0” 1” in a if of is is SN be in is to of to go DC to of of a s is of 中文译文 采煤工作面无线传感器网络物理层设计 术 摘要 为了保证安全生产的工作面，监测和监视采煤机，刮板运输机，液压支架，运输机械，破碎机等是必要的。目前，它是很难的电缆传输模式，以适应变化的工作场所的采煤工作面。因为各种各样的因素输电线路被损坏和折断，我们使用无线传感器网络（无线传感器网络） ，可以灵活的放置和可扩展性来解决这一问题。本文讨论了设计中的无线传感器网络收发工作面与 种收发器有一些有用的优势，如成本低，能耗低，结构简单，易于实现的设计，硬件，无需估计工作面通道的特点。然而，探 测效率略低，但错误率能满足要求。 1 、导言 采煤工作面必须面对复杂地质条件和工作条件差等问题。为了确保安全生产的工作面，以监测实时面对采煤机，刮板运输机械，液压支架，转载机，破碎机和其他大型设备是必要的。此外，我们必须监测地面的压力、天然气、一氧化碳、灰尘及其他环境参数。同时，移动语音和图像通信是必需的。目前，信号监测来自于采煤工作面的电缆。由于面临正在持续不断的煤炭开采过程中，各种大型钢铁设备的采煤工作面需要推动和不断循环。空间的形状是不断变化在设备相对位置变化的同时。相应地，通讯电缆是难以适用于不断变 化的工作场景，使输电线路损坏或终结频繁和使采煤工作面的移动语音和图像通信不可能。所有这些问题都造成许多潜在安全生产的麻烦。我们认为无线传感器网络（无线传感器网络）是可行的实施监测和监督的工作面，因为它有放置灵活，扩展简单，移动方便，自主调节等一些有用的特性。 2 、无线传感器网络体系结构中的采煤工作面 传感器网络系统结构的采矿工作面是如图 1所示。图形中，该传感器节点发送的信息的采集，通过一个或多个跳跃的群集节点，基站（汇节点）负责数据的收集，并传输给任务管理节点，通过了插槽网络，任务管理节点负责综合处理数 据，并对传感器网络发出指示。隧道工作面是一个有限的空间。支架，采煤机，运输和其他大型金属设备的布局和煤，岩石和其他媒体是一个非均匀受限制的空间，这一切使传输通道更加复杂，传输无线传感器节点的信号衰退和多路径的现象较为严重。这些是传感器网络在地面上不同的。因此，收发器的设计节点来说尤其重要。目前，有三个主要技术的物理层的无线传感器网络：窄带调制技术，扩频技术和超宽带（ 技术。虽然 低功率谱密度，低复杂系统，低灵敏度的频道衰落，更好的安全性，等等。考虑到工作面的优势和特 点，我们已经采用脉冲无线电超宽带公司（ 技术，原因是： 1 ） 功耗，低成本和小尺寸是最重要的特点，无线传感器网络节点。窄带调制技术，扩频调制技术，通常使用正弦载波，中频和射频电路中存在的系统，所以消耗更多的功耗比 输介质在采煤工作面是不统一的，这导致比无线通信系统在地面上更多的传输损耗。因此，低功耗变得尤为重要。在采煤工作面，作为无线传感器网络节点呈现带状分布，节点只需要沟通邻近节点。在无线传感器网络系统基础上的 消费较低的传输能量 ，能满足要求，并避免干扰对方在窄带通信节点。此外，低功耗和高穿透力帮助设计安全设备和传输救灾信号。 2 ）强大的抗干扰能力。在采煤工作面，电力及机械设备已分布较窄。当设备启动或停止，电器火花可能会导致大量的电磁干扰。因此，良好的抗干扰能力是强烈需要在无线通信中应用。 3 ）良好的抗干扰多路径的能力。采煤工作面有一定的内在特征，如狭窄的空间，更多类型的媒体，多路密集的通道，而红外 以适用于这一复杂的环境与发挥自己的优势：窄脉冲宽度，脉冲持续时间的比例小，高多路径决议，较强的抗多径和衰落能力。 4 ）结构简 单。红外超宽带，如没有调制和上 /下变频频率，发射器结构简单，能耗更低等特征，使其更加可以接受。根据复杂的节点和能耗纳入考虑，红外、 此，相比窄带调制技术，扩频技术，无线通信系统基于 度，抗多径和抗噪声等等方面有着良好表现。 调节红外 主要是 脉冲幅度放大调制 （ ， 相位调制） ，但存在的 脉冲幅度放大调制 和 仅使超宽带脉冲信号难以满足一定的频谱要求，还减少用电，从而增加能源消耗。几个红外超宽带信号 的频谱如图 2 和图 3 所示。由于无线传感器网络系统需要低功耗， 脉冲幅度放大调制 经常使用 结构简单。但是 直表现不佳的误码率（误码率） ，抗噪性能的 业标准将会加强，如果我们通过手册的情况下，密集多径环境的采煤工作面。因此，我们使用 A、传输系统的设计 变送器采用的 所示。信号失真，干扰和噪音所带来的特殊环境工作面需要编码保护信道编码交织模块。数据传输速率的原始资料较低，这使得它在未模块化时难以满足 们需要利用扩频码转换的原始资料，由较大的时间比转换到一个较小的时间比率（纳秒） 。然后，我们可以通过脉冲形成电路产生脉冲信号的 满足要求 后使用过滤器来优化 把它从天线发送出去。 该系统使用的高斯脉冲形式的 号。如果波传播的是一阶导数的 信号发出后，在理想的情况通过天线转化为二阶导数的高斯脉冲。此外，较低的顺序高斯脉冲是，在更远的信号可以发送出相同的数据速率。在这里，我们选择高斯双，其硬件电路比较容易执行和降低能源消耗。虽然干涉窄带通信系统中存在地面无线通信，高阶的高斯是更好地高斯窄脉冲形状。但是，在采煤工作面我们并不需要考虑干扰其他窄带通信，迄今为止，无线通信系统基本上在矿采煤工作面不存在的。第二高斯脉冲形状可以表示为： 2222 22214 在这里 是用来表示脉冲宽度，假设输入信号是 个位道编码后，每一个位的序列 次。代码持续时间以每比特由 果我们假设的伪随机序列的传感器节点 度为 ，时间的长短码片序列 k k k m C , , C , 1替代。时间坐标的 发出的 s ct t i T j T *11Nk k km j s j s t p t d C t i T j p t i T j T 2 1,当 0 , 1, 当 1, 1，我们可以认为 ,s f c T T T在实际应用中当 N = 1 时， 。波形图中从顶部到底的超宽带波形是 形（波形的代码“ 0 ”和波形“ 1 ” ） 当几个代码发送波形产生 ; 通过带通滤波器获得 B、 接收系统的设计 接收结构见图 6 。通过接收天线将通过低噪声放大器和滤波器收到信号。然后振幅的信号将被检测隧道二极管峰值检测器查处。然后我们就可以得 到一个长持续时间代码的脉冲波形 ,这个信号检测经过高通滤波和脉冲伸展的电路。最后一步是取样和判断。 在这个设计里，我们使用字符的负阻区的隧道二极管。在这一区域，目前的下跌是由于电压增加。这种消极抵抗的结果导致非常快的切换时间。经过检测隧道和通过高通滤波器和比较器，信号可以延伸和延时遥感门闩。我们能直接取样和判断信号，因为信号的宽度，我们得到的比我们第一次收到更广泛。接收的种类不同于我们以前使用的方法。例如，文献 555告诉有关接收器的技术。正如我们所知，一般相关接收器的本身集成的电路、精确时钟的复杂性 是要高得多。有时，一般要求信道估计有关接收机需要匹配滤波器据信道模型参数。由于地下煤层通道特性极其复杂，使用信道估计的可能性就很小了。此外，接收不需要的换设备，因为比较器有固定的位置代码“ 0 ”和“ 1 ” 。此外，拉伸的代码有一个相对较长的持续时间，这并不需要较高的判断脉冲精度。因此，整体而言，接收器并不需要复杂的信道估计和 能源消耗和复杂性大大降低。但是，我们不能忽视的缺点是这种接收机有更大的信号衰减，较低的检测效率。 C、 采煤工作面的传播环境属于密集多径型 。我们提到的信道模型的理论被建议和 渠道模式相结合，这是矿井采煤工作面的基础和特征。假设离 散 脉 冲 响 应 为 r(t) 是 所 收 到 的 信 号 的 一 个 节 点 。 那么 , ir t s t h t. 接收器和发射器之间的距离约 5，可满足节点在采煤工作面的分布要求。代码持续时间是 25持续时间的 是 80根据这一条件，我们可以得到的曲线，正如图 8中所示 . 事实上，当我们进行了实验的误码率 测试，因为煤层通道复杂性的特点性能如图 8是不容易看到的。根据研究结果，抗噪声性能变得异常，如衰落的信号和距离和路径数额的大规模增加和减少不成比例的。 因为当我们采用相关的接收器， 性能的抗噪声的 关接收机优于 考虑到结构简化的接收器和以及特殊性质的采煤工作面，即使我们在本文讨论的接收器不优于有关接收机的抗噪声性能， 3 、结论 由于有限的空间的非均匀介质和复杂的通道性质的采煤工作面，我们发送和接收的信号的模式选择是非常重要的。 考虑到的 “ 0 ”和“ 1 ”出现在相同的概率，如果没有，离散频谱的数额就小，对能耗低的强烈要求是无线传感器网络系统具有的吸引力。因此，通信方式可用于采煤工作面。利用高斯分布来发送信号的来源可满足地层校正要求。采取复杂的传输信道，使用非相干接收的方法，使用隧道二极管检测信号，信号经过比较和伸展电路进行取样和执行判断。这种方法不需要信道估计和 冲采样精度较高，这些决定了简化接收机的结构的可能性很大。然而，该方法比传统的相关接收器得到了更大的衰减和坏的抗噪性能。但是让我们考虑 进每一个重要的因素，接收方法适用于特殊环境的采煤工作面。
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