基于FEKO7.0建立了矿井无线透地通信磁场模型,设计了3种体积不同、匝数不同但输入电阻相同的铁氧体磁性天线,研究了该模型在地面上的磁场分布情况,频率采用甚低频15 k Hz。结果表明:这3种铁氧体模型在地面上产生了3种不同数量级的磁场强度,并采用竖直和水平两种安装方式,其量值都在电磁传感器可以检测到的范围内。研究发现,地面产生磁场强度的大小与铁氧体天线的体积和放置形式有关,水平放置比竖直放置产生了较大的磁场强度。因而,利用磁场代替调制电磁波作为矿井无线透地通信的传输媒介是可行的。
矿井无线透地通信系统可以实现地面与井下的实时或低时延语音通信,其中语音信号的正确识别能够保证通信的有效性。针对无线透地通信中信道资源十分紧张的问题,为使通信系统在工作时占用较少的信道带宽,提出了将混合激励线性预测(Mixed-Excitation Linear Prediction,MELP)编码方案应用于矿井无线透地通信中对语音信号进行压缩处理,并提出进一步降低编码速率的类MELP方案。利用Matlab对上述方案进行仿真验证,将压缩后的语音信号通过无线透地通信仿真信道并重构语音,经实际测听,恢复后的语音信号能够被人为主观识别,其MOS(Mean Opinion Score)评分接近4.8kb/s的CELP编码。仿真结果表明,上述方案基本满足无线透地通信对语音压缩与识别的要求。
