A coal mine roadway is a long and narrow confined space filled with high-power magnetic interference from electrical equipment, which may be accompanied by explosive substances such as gas, dust, etc. Thus, coal mine roadway wireless transmission is confronted with strong noises, severe multipath fading, limited transmission power, and many other challenges. Time-domain matching compression (TDMC) characteristics of linear frequency modulation (LFM) signals allow for signal detection via energy focalization, while the distribution of signal power during transmission is low and meets mine explosion-proof intrinsic safety requirements, making LFM-TDMC-binary orthogonal keying (BOK) one of the ideal schemes for wireless transmission for coal mine roadways. However, it is difficult to eliminate strong electromagnetic interference in the time-domain, which increases the bit error rate (BER) of this transmission scheme. Previous research has shown that an LFM signal through fractional Fourier transform (FrFT) can obtain similar energy focalization characteristics while avoiding noises and interference in the time-domain. Thus, compared to TDMC-based transmission, FrFT-based transmission has superior transmission performance by time-frequency transformation. In this study, based on the comparison and analysis of the energy aggregation properties of TDMC and FrFT, an LFM-FrFT-BOK transmission model is proposed. Analysis and simulation results show that, within acceptable algorithm complexity, the BER performance of LFM-FrFT-BOK is better than LFM-TDMC-BOK.

煤矿巷道是狭长的密闭空间，充满电气设备的大功率磁场干扰，可能伴有瓦斯、粉尘等爆炸性物质。因此，煤矿巷道无线传输面临强噪声、严重的多径衰落、有限的传输功率和许多其他挑战。线性调频（LFM）信号的时域匹配压缩（TDMC）特性允许通过能量聚焦进行信号检测，同时传输过程中信号功率分布低，满足矿井防爆本质安全要求，使得LFM-TDMC-二进制正交键控（BOK）是煤矿巷道无线传输的理想方案之一。但时域强电磁干扰难以消除，这增加了这种传输方案的误码率 (BER)。先前的研究表明，通过分数傅里叶变换 (FrFT) 的 LFM 信号可以获得相似的能量聚焦特性，同时避免时域中的噪声和干扰。因此，与基于 TDMC 的传输相比，基于 FrFT 的传输通过时频变换具有优越的传输性能。本研究在对比分析TDMC和FrFT的能量聚集特性的基础上，提出了一种LFM-FrFT-BOK传输模型。分析和仿真结果表明，在可接受的算法复杂度内，LFM-FrFT-BOK的BER性能优于LFM-TDMC-BOK。先前的研究表明，通过分数傅里叶变换 (FrFT) 的 LFM 信号可以获得相似的能量聚焦特性，同时避免时域中的噪声和干扰。因此，与基于 TDMC 的传输相比，基于 FrFT 的传输通过时频变换具有优越的传输性能。本研究在对比分析TDMC和FrFT的能量聚集特性的基础上，提出了一种LFM-FrFT-BOK传输模型。分析和仿真结果表明，在可接受的算法复杂度内，LFM-FrFT-BOK的BER性能优于LFM-TDMC-BOK。先前的研究表明，通过分数傅里叶变换 (FrFT) 的 LFM 信号可以获得相似的能量聚焦特性，同时避免时域中的噪声和干扰。因此，与基于 TDMC 的传输相比，基于 FrFT 的传输通过时频变换具有优越的传输性能。本研究在对比分析TDMC和FrFT的能量聚集特性的基础上，提出了一种LFM-FrFT-BOK传输模型。分析和仿真结果表明，在可接受的算法复杂度内，LFM-FrFT-BOK的BER性能优于LFM-TDMC-BOK。基于FrFT的传输通过时频变换具有优越的传输性能。本研究在对比分析TDMC和FrFT的能量聚集特性的基础上，提出了一种LFM-FrFT-BOK传输模型。分析和仿真结果表明，在可接受的算法复杂度内，LFM-FrFT-BOK的BER性能优于LFM-TDMC-BOK。基于FrFT的传输通过时频变换具有优越的传输性能。本研究在对比分析TDMC和FrFT的能量聚集特性的基础上，提出了一种LFM-FrFT-BOK传输模型。分析和仿真结果表明，在可接受的算法复杂度内，LFM-FrFT-BOK的BER性能优于LFM-TDMC-BOK。