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我国的煤炭资源主要集中在地下，这构成了煤矿开采独特的工作环境:矿井巷道狭小、空间受限。电磁波在非自由的空间传输时会产生各种反射而引起多径衰落(Multipath Fading)，再加上巷道内的其他因素使得电磁波在巷道中的传播情况并不乐观。本文首先研究分析了井下电磁信号的传输特性和复杂的工作环境，突出其对井下无线通信系统发展的影响;然后，指出解决多径衰落问题是建立全矿井无线数字通信系统的首要任务，但现有的井下通信技术都不能从根本上突破制约井下无线通信发展的瓶颈。
根据研究表明，关于多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）抗多径衰落等技术难题已经在理论上取得了很大的进展，因此提出利用MIMO技术来解决井下严重的多径衰落问题，为全矿井无线数字通信系统的完成提供新的技术支持。但受限的空间环境会造成MIMO系统产生相关性而引起性能损失，针对这一问题提出利用智能天线（Smart Antenna, SA）的阵列增益来弥补MIMO系统所受到的性能损失，并使得多天线阵列的设计更加小型化。
本文的主要内容安排如下:首先通过分析煤矿巷道的特殊性，建立适用于煤矿巷道下的MIMO通信模型，论证MIMO系统在空间相关性高和低时的性能损失，突出MIMO系统在空间受限时的性能损失。其次，从上行到达角估计和下行波束形成这两个方面，论证智能天线系统在阵元相关性高和低时的性能损失情况，突出相关性低时的性能损失。最后，总结这两个技术的相异点，研究和分析两者结合的可能性，从空间角度入手，设计一种空间分布式融合的方案，主要从信道容量、天线阵空间尺寸这两个方面来突出融合后的方案具有更好的系统性能和空间优势。
根据研究表明，关于多输入多输出（Multiple Input Multiple Output，MIMO）抗多径衰落等技术难题已经在理论上取得了很大的进展，因此提出利用MIMO技术来解决井下严重的多径衰落问题，为全矿井无线数字通信系统的完成提供新的技术支持。但受限的空间环境会造成MIMO系统产生相关性而引起性能损失，针对这一问题提出利用智能天线（Smart Antenna, SA）的阵列增益来弥补MIMO系统所受到的性能损失，并使得多天线阵列的设计更加小型化。
本文的主要内容安排如下:首先通过分析煤矿巷道的特殊性，建立适用于煤矿巷道下的MIMO通信模型，论证MIMO系统在空间相关性高和低时的性能损失，突出MIMO系统在空间受限时的性能损失。其次，从上行到达角估计和下行波束形成这两个方面，论证智能天线系统在阵元相关性高和低时的性能损失情况，突出相关性低时的性能损失。最后，总结这两个技术的相异点，研究和分析两者结合的可能性，从空间角度入手，设计一种空间分布式融合的方案，主要从信道容量、天线阵空间尺寸这两个方面来突出融合后的方案具有更好的系统性能和空间优势。