室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型用于礦井的適用性研究

摘要：5G，5.5G，WiFi6，WiFi7，UWB，ZigBee 等礦井移動(dòng)通信、人員和車輛定位、無(wú)線視頻和無(wú)線傳感等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃和優(yōu)化，需進(jìn)行礦井電磁波傳播分析。電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型是預(yù)測(cè)電磁波傳播衰減的有效方法。分析研究了室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型在礦井的適用性：① 礦井電磁波傳播為有限空間特殊環(huán)境中遠(yuǎn)距離傳播，與地面室內(nèi)長(zhǎng)方體簡(jiǎn)單環(huán)境中近距離電磁波傳播不同。② 礦井巷道四周為較厚的煤巖，對(duì)電磁波具有較強(qiáng)的吸收能力，巷道支護(hù)材料進(jìn)一步阻擋了電磁波穿透，一般不考慮電磁波穿墻衰減。室內(nèi)?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型中的COST?Multi?Wall 模型、Keenan?Motley 模型考慮電磁波穿墻衰減，不適用于礦井。③ 礦井的基站和無(wú)線終端均在巷道內(nèi)，為有限空間內(nèi)部電磁波傳播。室外?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型適用于基站在室外開放空間、無(wú)線終端在室內(nèi)有限空間的電磁波傳播，不適用于礦井。分析研究了室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型對(duì)礦井不同場(chǎng)景（礦井輔助運(yùn)輸大巷、掘進(jìn)巷道、拐彎巷道、分支巷道、綜采工作面）中電磁波傳播衰減的預(yù)測(cè)誤差：利用室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型中的WINNER II 模型、3GPP InH?Office 模型、ITU?R P.1238 模型、ITU?R M.2412InH 模型預(yù)測(cè)礦井電磁波傳播衰減時(shí)，總的誤差均值分別為9.3，8.2，9.9，7.7 dB，由于預(yù)測(cè)誤差較大，這些模型不適用于礦井。目前沒(méi)有專門針對(duì)礦井特殊環(huán)境建立的礦井電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型。因此，有必要針對(duì)礦井有限空間特殊環(huán)境，研究建立礦井電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型，指導(dǎo)礦井通信基站和定位分站及其天線的設(shè)計(jì)和布置。

關(guān)鍵詞：礦井通信；電磁波傳播；電磁波衰減；統(tǒng)計(jì)模型；基站布置

中圖分類號(hào)：TD655 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

5G，5.5G，WiFi6，WiFi7，UWB，ZigBee 等礦井移動(dòng)通信、人員和車輛定位、無(wú)線視頻和無(wú)線傳感等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃和優(yōu)化，需進(jìn)行礦井電磁波傳播衰減分析[1-3]。在接收靈敏度一定的情況下，受國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 3836.1—2021《爆炸性環(huán)境 第1 部分：設(shè)備通用要求》[4]限制，防爆無(wú)線電發(fā)射器的閾功率不得大于6 W，礦井電磁波傳播距離較小[5-8]。提前設(shè)計(jì)和規(guī)劃通信基站和定位分站（以下簡(jiǎn)稱基站）及其天線的最佳布置方式，在保證無(wú)線通信質(zhì)量的情況下，可以減少基站的用量，以降低系統(tǒng)建設(shè)成本和維護(hù)工作量[9-10]。目前，礦井移動(dòng)通信、人員和車輛定位、無(wú)線視頻和無(wú)線傳感等系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和基站及其天線的布置主要依靠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試[11-12]，不同礦井的電磁波傳播測(cè)試數(shù)據(jù)不能通用，存在測(cè)量復(fù)雜、效率低且難以優(yōu)化等問(wèn)題[13]。因此，需采用理論計(jì)算方法對(duì)礦井電磁波傳播衰減進(jìn)行預(yù)測(cè)。統(tǒng)計(jì)分析方法是理論計(jì)算方法的一種，其通過(guò)對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸納分析，總結(jié)出一個(gè)（組）統(tǒng)計(jì)模型，具有簡(jiǎn)單易用的優(yōu)點(diǎn)，便于基站及其天線布置的現(xiàn)場(chǎng)工程實(shí)際應(yīng)用。然而，目前沒(méi)有針對(duì)礦井特殊環(huán)境建立的礦井電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型。值得注意的是，礦井是有限空間，地面室內(nèi)也是有限空間，二者在空間特性上存在一定相似性。基于此，本文分析了室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型的適用范圍及其在礦井的適用性。

1 室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型

用于辦公室、商業(yè)樓、居民樓、工業(yè)場(chǎng)所、走廊等室內(nèi)場(chǎng)景的室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型，主要有基站和無(wú)線終端均在室內(nèi)的室內(nèi)?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型，基站在室外而無(wú)線終端在室內(nèi)的室外?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型，如圖1 所示。室內(nèi)?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型主要有COST?Multi?Wall 模型、Keenan?Motley 模型、WINNER II模型、3GPP InH?Office 模型、ITU?R P.1238 模型和ITU?R M.2412 InH 模型等。室外?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型主要有IMT?2000 O2I 模型、3GPP O2I模型、ITU O2I 模型等。

2 室內(nèi)?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型

2.1 COST?Multi?Wall 模型

COST?Multi?Wall 模型是基于COST 231 模型得到的，適用于室內(nèi)辦公室場(chǎng)景，該模型可表示為[14]

式中：LCMW為COST?Multi?Wall 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值，dB；f為頻率，GHz；d為距離，m；ξ為衰減常數(shù)，通常設(shè)為37 dB；γi為穿透i 型墻壁的數(shù)量；Lqi為穿透i 型墻壁的衰減值；k為穿透的樓層數(shù)量；S為經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；Lk為穿透相鄰樓層間的衰減值，dB。

不同衰減類型的穿透衰減值見表1。

2.2 Keenan?Motley 模型

Keenan?Motley 模型是適用于室內(nèi)場(chǎng)景的電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型，其在自由空間電磁波傳播衰減模型的基礎(chǔ)上考慮了墻壁和地板的穿透衰減，該模型可表示為[15]

LKeenan-Motley =32.4+20lg（ f/=GHz）+20lg（d/m）+qLq +gLg （2）

式中：LKeenan-Motley為Keenan?Motley 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值，dB；q為穿過(guò)墻壁的數(shù)量；Lq為穿過(guò)墻壁產(chǎn)生的額外衰減值， dB；g為穿過(guò)地板的數(shù)量；Lg為穿過(guò)地板產(chǎn)生的額外衰減值，dB。

2.3 WINNER II 模型

由歐盟的WINNER 項(xiàng)目組開發(fā)的WINNERII 定義了適用于室內(nèi)辦公室場(chǎng)景的電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型。該模型適用于預(yù)測(cè)收發(fā)天線高度在1～2.5 m、距離在3～100 m 范圍內(nèi)的電磁波傳播衰減，并考慮電磁波傳播穿墻時(shí)產(chǎn)生的額外衰減，其陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差在視距（Line of Sight，LOS）電磁波傳播的情況下為3 dB， 在非視距（Non Line of Sight，NLOS）電磁波傳播的情況下為4 dB[16]。

在LOS 電磁波傳播情況下，WINNER II 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值為

LW-LOS = 18.7lg（d/m）+46.8+20lg（ f/5 GHz） （3）

在NLOS 電磁波傳播情況下， WINNER II 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值為

LW-NLOS = 36.8lg（d/m）+43.8+20lg（ f /5 GHz）+Y（4）

式中Y 為穿墻衰減值， dB， 對(duì)于輕質(zhì)墻，Y = 5×（mw -1），對(duì)于重墻，Y = 12（mw -1），mw為基站與無(wú)線終端之間墻的數(shù)量。

2.4 3GPP InH?Office 模型

3GPP TR 36.873 中定義了適用于室內(nèi)的InH?Office 模型，該模型的適用無(wú)線頻段為2～6 GHz，之后由3GPP 的5G 標(biāo)準(zhǔn)信道模型3GPP TR 38.901 改進(jìn)后適用無(wú)線頻段為0.5～100 GHz[17-19]。該模型適用于預(yù)測(cè)距離為1～150 m 范圍內(nèi)室內(nèi)的電磁波傳播衰減，其陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差在LOS 電磁波傳播情況下為3 dB，在NLOS 電磁波傳播情況下為8.03 dB 或8.29 dB[20]。

在LOS 電磁波傳播情況下，3GPP InH?Office 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值為

LInH-Office-LOS = 32.4+17.3lg（d／m）+20lg（ f／GHz）（5）

在NLOS 電磁波傳播情況下， 3GPP InH?Office模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值為

LInH-Office-NLOS = max（LInH-Office-LOS，L′InH-Office-NLOS） （6）

式中L′InH-Office-NLOS為陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差為8.03 dB 或8.29 dB 時(shí)3GPP InH?Office 模型預(yù)測(cè)出的NLOS 電磁波傳播衰減值，dB。

2.5 ITU?R P.1238 模型

國(guó)際電信聯(lián)盟（International TelecommunicationUnion，ITU）的無(wú)線電通信工作組發(fā)布了一系列用于預(yù)測(cè)室內(nèi)電磁波傳播衰減的建議書ITU?R P.1238?1—ITU?R P.1238?12。這里主要介紹2023 年8 月最新發(fā)布的ITU?R P.1238?12[21]中定義的模型，其將電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型分為位置通用模型和位置專用模型兩類。

1） 位置通用模型適用于發(fā)射和接收天線均位于同一樓層的情形，位置通用模型可表示為

LABG = 10αlg（d／m）+β+10γlg（ f／GHz）+ Xσ （8）

式中：LABG為位置通用模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值，dB；α，β，γ為相關(guān)系數(shù)；Xσ為陰影衰落，是一個(gè)零均值、標(biāo)準(zhǔn)差為σ的高斯隨機(jī)變量，dB。

不同室內(nèi)場(chǎng)景中位置通用模型的相關(guān)系數(shù)建議值見表2。

2） 位置專用模型適用于波束寬度為40°的定向發(fā)射天線向相同樓層單個(gè)房間或空間內(nèi)全向接收天線發(fā)射的電磁波傳播，其中不包括電磁波傳播穿墻時(shí)產(chǎn)生的額外衰減。位置專用模型的表達(dá)式與位置通用模型（式（8） ）相同，但其相關(guān)系數(shù)建議值不同，不同室內(nèi)場(chǎng)景中位置專用模型的相關(guān)系數(shù)建議值見表3。

用于特定場(chǎng)景的電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型也可采用如下形式：

LITU-P =32.4+20lg（ f／GHz）+20lg（d／m）+T lg（d／d0）+ L（ j） （9）

式中：LITU-P為特定場(chǎng)景的電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值，dB；T 為室內(nèi)功率衰減系數(shù)；L（j）為穿透j 層樓層時(shí)的穿透衰減因子， dB，當(dāng)j=0 時(shí)，L（ j） = 0。

ITU?R P.1238?12 給出了不同室內(nèi)場(chǎng)景和頻率下的功率衰減系數(shù)T、穿透j 層樓層時(shí)的穿透衰減因子L（j），分別見表4 和表5。

2.6 ITU?R M.2412 InH 模型

ITU 的5G 標(biāo)準(zhǔn)信道模型ITU?R M.2412 中定義了適用于無(wú)線頻段為0.5～100 GHz、基站天線高度為3～6 m、無(wú)線終端天線高度為1～2.5 m、距離為1～150 m 范圍內(nèi)辦公樓和商場(chǎng)的室內(nèi)場(chǎng)景[22]。該模型分為室內(nèi)頻率分段模型（InH_A）和室內(nèi)全頻段模型（InH_B）。

2.6.1 InH_A 模型

在LOS 電磁波傳播時(shí)，陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差為3 dB，InH_A 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值可表示為

在 NLOS 電磁波傳播且0：5 GHz≤f≤6 GHz時(shí)，陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差為4 dB，InH_A 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值可表示為

LInH_A_NLOS = 11.5+43.3lg（d／m）+20lg（ f／GHz）（11）

在 NLOS 電 磁 波 傳 播 且 6 GHz lt; f≤100 GHz時(shí)， InH_A 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值可表示為

LInH_A_NLOS = max（LInH_A_LOS，"L′InH_A_NLOS） （12）

式 中LInH_A_NLOS為陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差為 8.03 dB 時(shí)InH_A 模型預(yù)測(cè)出的NLOS 電磁波傳播衰減值，dB。

L′InH_A_NLOS = 17.3+38.3lg（d／m）+24.9lg（ f／GHz）（13）

2.6.2 InH_B 模型

在LOS 電磁波傳播時(shí)，陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差為3 dB，InH_B 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值可表示為

LInH_B_LOS = 32.4+17.3lg（d／m）+20lg（ f ／GHz） （14）

在NLOS 電磁波傳播時(shí)，InH_B 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值可表示為

LInH_B_NLOS = max（LInH_B_LOS，L′InH_B_NLOS） （15）

式中LInH_B_NLOS為陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差為8.03 dB 時(shí)InH_B模型預(yù)測(cè)出的NLOS 電磁波傳播衰減值，dB。

L′InH_B_NLOS = 17.3+38.3lg（d／m）+24.9lg（ f／GHz）（16）

3 室外?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型

3.1 IMT?2000 O2I 模型

IMT?2000 O2I 模型適用于基站在室外、無(wú)線終端在室內(nèi)的場(chǎng)景，其電磁波傳播衰減可表示為自由空間電磁波傳播衰減、建筑物屋頂?shù)浇值赖睦@射傳播衰減和通過(guò)多排建筑物的多屏繞射傳播衰減的總和，該模型可表示為

式中：LIMT-O2I為IMT?2000 O2I 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值，dB；λ為波長(zhǎng)，m；r為無(wú)線終端與繞射邊緣的直線距離，m；θ為無(wú)線終端與繞射邊緣之間的角度，rad；l為成排建筑物之間的平均間隔，m。

式中：Δhm為建筑物平均高度與無(wú)線終端天線高度的差值，m；x 為無(wú)線終端與繞射邊緣的水平距離，m。

3.2 ITU O2I 模型和3GPP O2I 模型

5G 標(biāo)準(zhǔn)信道模型3GPP TR 38.901 和ITU?RM.2412 均定義了適用于基站在室外、無(wú)線終端在室內(nèi)場(chǎng)景的O2I 模型[23-24]，該模型可表示為

LO2I = Lb + Ltw + Lin + Xσ"（20）

式中：LO2I為ITU O2I 模型和3GPP O2I 模型預(yù)測(cè)出的電磁波傳播衰減值，dB；Lb為室外的電磁波傳播衰減值，dB；"Ltw為建筑物穿墻衰減值，dB；Lin為進(jìn)入建筑物內(nèi)的電磁波傳播衰減值，dB。

該模型將建筑物分為低衰減建筑物和高衰減建筑物。對(duì)于低衰減建筑物，該模型的陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差為4.4 dB，建筑物穿墻衰減值為

對(duì)于高衰減建筑物，該模型的陰影衰落標(biāo)準(zhǔn)差為6.5 dB，建筑物穿墻衰減值為

4 室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型用于礦井的可行性分析

礦井巷道長(zhǎng)達(dá)10 余千米[25]，軸向長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于斷面寬度和高度，礦井電磁波傳播為有限空間特殊環(huán)境中的遠(yuǎn)距離傳播。巷道類型有長(zhǎng)直、彎曲、分支、起伏等。巷道斷面形狀尺寸多樣，有矩形、拱形、馬蹄形、梯形、圓形等。巷道中有膠輪車、電機(jī)車等運(yùn)輸車輛和設(shè)備。巷道中有電纜、水管和鐵軌等縱向?qū)w及工字鋼等橫向?qū)w。掘進(jìn)巷道有掘進(jìn)機(jī)、掘錨一體機(jī)、帶式輸送機(jī)等。綜采工作面有采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)等。運(yùn)輸巷有帶式輸送機(jī)等。

室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型的適用范圍見表6，該模型一般適用于電磁波傳播距離≤160 m 且地面室內(nèi)為長(zhǎng)方體的簡(jiǎn)單環(huán)境。礦井電磁波傳播為有限空間特殊環(huán)境中遠(yuǎn)距離傳播，與地面室內(nèi)長(zhǎng)方體簡(jiǎn)單環(huán)境中近距離電磁波傳播不同。

室內(nèi)?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型中的COST?Multi?Wall 模型、Keenan?Motley 模型考慮電磁波穿墻衰減。礦井巷道四周為較厚的煤巖，對(duì)電磁波具有較強(qiáng)的吸收能力，巷道支護(hù)材料進(jìn)一步阻擋了電磁波穿透，一般不考慮電磁波穿墻衰減。因此， 室內(nèi)?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型中的COST?Multi?Wall 模型、Keenan?Motley 模型不適用于礦井。

IMT?2000 O2I，3GPP O2I，ITU O2I 等室外?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型適用于基站在室外開放空間、無(wú)線終端在室內(nèi)有限空間的電磁波傳播。礦井的基站和無(wú)線終端均在巷道內(nèi)，為有限空間內(nèi)部電磁波傳播。因此，室外?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型不適用于礦井。

5 室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型用于礦井誤差分析

筆者于2023 年6 月在國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)有限責(zé)任公司羊場(chǎng)灣煤礦進(jìn)行了350 MHz～6 GHz 較大頻率范圍的礦井電磁波傳播衰減測(cè)試，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試所得數(shù)據(jù)集已在文獻(xiàn)[26]中公開。本文基于該數(shù)據(jù)集，計(jì)算輔助運(yùn)輸大巷（包括輔運(yùn)大巷1 和輔運(yùn)大巷2）、掘進(jìn)巷道、拐彎巷道、分支巷道（包括主巷發(fā)射分支巷道和支巷發(fā)射分支巷道）、綜采工作面（測(cè)量時(shí)為靜態(tài)LOS 電磁波傳播）的電磁波傳播衰減值：

L0 = Pt +Gt -τt - Pr +Gr -τr （23）

式中： Pt為發(fā)射功率，dBm；Gt為發(fā)射天線增益，dB；τt為發(fā)射端的饋線衰減值，dB；Pr為接收功率，dBm；Gr為接收天線增益， dB；τr為接收端的饋線衰減值，dB。

由前面分析可知， COST?Multi?Wall 模型、Keenan?Motley 模型、IMT?2000 O2I 模型、3GPP O2I模型、ITU O2I 模型不適用于礦井。因此，僅使用WINNER II， 3GPP InH?Office， ITU?R P.1238， ITU?RM.2412 InH 等室內(nèi)?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型，對(duì)礦井不同場(chǎng)景的電磁波傳播衰減進(jìn)行預(yù)測(cè)。在平直巷道、綜采工作面中為L(zhǎng)OS 電磁波傳播，因此，使用WINNER II 模型、3GPP InH?Office 模型、ITU?RP.1238 模型、ITU?R M.2412 InH 模型中的LOS 電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型，對(duì)輔助運(yùn)輸大巷、掘進(jìn)巷道、綜采工作面中的電磁波傳播衰減進(jìn)行預(yù)測(cè)。在拐彎巷道、分支巷道中為NLOS 電磁波傳播，因此，使用WINNER II 模型、3GPP InH?Office 模型、ITU?RP.1238 模型、ITU?R M.2412 InH 模型中的NLOS 電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型，對(duì)拐彎巷道、分支巷道中的電磁波傳播衰減進(jìn)行預(yù)測(cè)。

使用誤差均值作為評(píng)價(jià)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型預(yù)測(cè)精確度的指標(biāo)，誤差均值可表示為

式中：Lpredict為模型的預(yù)測(cè)值，dB；Lactual為實(shí)測(cè)值，dB；N 為測(cè)試樣本數(shù)據(jù)的總數(shù)。

使用式（24）對(duì)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型在輔助運(yùn)輸大巷、掘進(jìn)巷道、拐彎巷道、分支巷道、綜采工作面中的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行評(píng)估。不同電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型在礦井不同場(chǎng)景的誤差均值見表7，其曲線如圖2 所示。

由表7 和圖2 可知，WINNER II，3GPP InH?Office，ITU?R P.1238， ITU?R M.2412 InH 等室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型在礦井不同場(chǎng)景的誤差均值不同。為了便于分析，將同一模型在礦井不同場(chǎng)景中的誤差取平均，得到WINNER II 模型、3GPP InH?Office模型、ITU?R P.1238 模型、ITU?R M.2412 InH 模型預(yù)測(cè)礦井電磁波傳播衰減時(shí)總的誤差均值分別為9.3，8.2，9.9，7.7 dB，由于預(yù)測(cè)誤差較大，這些模型不適用于礦井。這是因?yàn)槭覂?nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型沒(méi)有考慮礦井特殊環(huán)境對(duì)電磁波傳播的影響。目前沒(méi)有針對(duì)礦井特殊環(huán)境建立的礦井電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型。因此，有必要針對(duì)礦井有限空間特殊環(huán)境，研究建立礦井電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型，指導(dǎo)基站及其天線的設(shè)計(jì)和布置。

6 結(jié)論

1） 礦井電磁波傳播為有限空間特殊環(huán)境中遠(yuǎn)距離傳播，與地面室內(nèi)長(zhǎng)方體簡(jiǎn)單環(huán)境中近距離電磁波傳播不同。

2） 礦井巷道四周為較厚的煤巖，對(duì)電磁波具有較強(qiáng)的吸收能力，巷道支護(hù)材料進(jìn)一步阻擋了電磁波穿透，一般不考慮電磁波穿墻衰減。室內(nèi)?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型中的COST?Multi?Wall 模型、Keenan?Motley 模型考慮電磁波穿墻衰減，不適用于礦井。

3） 礦井的基站和無(wú)線終端均在巷道內(nèi)，為有限空間內(nèi)部電磁波傳播。室外?室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型適用于基站在室外開放空間、無(wú)線終端在室內(nèi)有限空間的電磁波傳播，不適用于礦井。

4） 利用室內(nèi)電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型中的WINNER II 模型、3GPP InH?Office 模型、ITU?RP.1238 模型、ITU?R M.2412 InH 模型預(yù)測(cè)礦井電磁波傳播衰減時(shí)， 總的誤差均值分別為9.3， 8.2， 9.9，7.7 dB。由于預(yù)測(cè)誤差較大，這些模型不適用于礦井。

5） 目前沒(méi)有專門針對(duì)礦井特殊環(huán)境建立的礦井電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型。因此，有必要針對(duì)礦井有限空間特殊環(huán)境，研究建立礦井電磁波傳播衰減統(tǒng)計(jì)模型，指導(dǎo)礦井基站及其天線的設(shè)計(jì)和布置。

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