高振江，刘洲洲，张倩昀，李开放

(1.西安航空学院能源与建筑学院,陕西西安 710077；2.西安航空学院计算机学院,陕西西安 710077；3.西北工业大学电子信息学院，陕西西安 710072)

0 引言

传统的基于电磁波的无线地下传感器网络(wireless underground sensor networks，WUSNs)[1-4]在地下环境中面临两大问题，即较大的信道路径损耗以及不稳定的信道状态。电磁波在地下由于土壤、岩石以及水等的吸收作用导致其在地下传播时信道路径损耗很大，同时其信道路径损耗大小极其依赖于土壤结构和土壤密度等特性，导致其在不同的时间和地点下路径损耗变化较大，不具有相应的一致性，这种不可靠的无线地下通信信道使得基于电磁波的WUSNs很难投入到真正有效的实际地下应用[5]。

为解决电磁波在复杂介质中通信传输的问题，国内外研究人员提出将磁感应通信技术(magnetic induction， MI)作为全新的物理层技术取代电磁波，由于磁导率在土壤、岩石、水以及空气中差异较小，因而它可以有效解决地下无线传输信道状态不稳定的问题。近几年磁感应通信技术取得了长足发展，L. LI[6]等明确提出利用磁感应技术构建WUSNs来进行地下无线通信；Z. SUN[7]等通过磁感应波导技术(MI waveguide technique)在收发线圈之间布置一定数量的无源中继线圈(relay coils),通过采用电共振的方法来满足远距离通信需求的WUSNs；文献[8]将MI技术引入到无线地下通信领域，理论和实验结果均表明基于MI技术的通信距离较小，不足0.76 m；文献[9]和文献[10]将MI的无线通信技术被应用到矿井内部结构测控中，以提供实时有效的矿井内部结构的监控数据；……