除了传统的地下矿产资源开采,随着城市建设的发展,人们开始更多地挖掘和利用地下空间,包括地下管网和铁路等,地下无线通信的需求越来越大。但是,地下作业空间有限,结构差异大,移动2/3/4G等无线通信网络中使用到的高频率电磁波在地下封闭空间传输的过程中会产生很大的损耗、衰减,多径效应明显,很难进行有效的通信,地下建设基站一类的设施也不现实；此外,对于地面和地下之间的无线通信,高频电磁波并不能穿透岩层到达作业区域,无线通信也就无从谈起。这都促使人们寻求一种更加适合地下无线通信环境的技术手段。本文在介绍课题产生的背景和地下通信技术现状的基础上,对电磁波的传输理论和地下无线通信信道的特性做了较为详细的介绍,主要包括电磁波的传播方式,衰落的类型及原因,重点是地下无线信道的电磁波传播路径、损耗和衰减的模型和计算,特别是频率、巷道尺寸、巷道壁的粗糙度等与衰减之间的关系与规律。据此,文中将地下无线信道区分为岩土层信道和巷道信道,随后的系统方案设计和通信功能的确定也都是按照这二种信道分别讨论的。然后,针对巷道无线通信的需求和难点,着眼现有的先进通信技术,提出将Turbo等信道编码与空时分组编码一起,再把正交频分复用(OFDM)技术抗多径的良好特性融合进来,发挥多天线发送和接收的优势,共同解决地下无线通信问题的思路。随后,文章给出一种使用单片调制解调芯片实现的无线通信机的设计过程,可以将一路语音数据和多路消息数据进行混合传输。重点是通信机主要电路的硬件设计、控制逻辑设计,经过实际测量,达到了预想的功能和性能指标,同时携带很方便,对地下无线通信机的设计具有参考价值。最后,文中还指出通信样机存在的不足,特别是针对地下通信环境,进行进一步改进和设计的难点,并对有些问题给出了初步的解决思路。