煤矿是我国主要能源,煤矿生产的科学安全化对我国现代化发展具有重要作用。但是今年以来,我国煤矿事故频发,人员伤亡和经济损失都很惨重。因此,建立科学,可靠,有效的煤矿通信系统对保障矿工的生命安全和国家财产都具有重要的现实意义。而在目前比较成熟的通信方式中,对井下巷道环境这种特殊的受限空间的研究成果仍然不足。在未来的4G的通信中结合了OFDM和CDMA优点,采用多载波和扩频技术的MC-CDMA被认为是非常具发展前景的通信系统之一。本文便深入研究了在矿井巷道下这种特殊的受限空间内,MC-CDMA为代表的一系列宽带通信系统的传播性能。文章首先介绍了无线信道的特点,重点分析了在巷道环境下影响信号传播的因素。在进行机械化作业狭长的巷道中,传播的无线信号具有时延扩展较小,运动速度不高以及受各种噪声干扰很大等特点。通过分析,对上述影响进行建模,为后面的研究打下基础。本文接着在对窄带和宽带系统的不同特点进行分析的基础上,导出经过调制的信号经瑞利和Nakagami信道传播,并采取最大比合并后的平均误码率表达式。随后对宽带矿井MC-CDMA在巷道小尺度衰落环境下的性能做了详细的分析。建立了巷道环境下的典型MC-CDMA和变型的MC-CDMA两种系统模型,分别讨论了其抵抗脉冲干扰和多普勒效应的能力。文章创造性的建立了能同时反应大尺度衰落以及小尺度衰落的巷道综合衰落模型。并以此为基础,重点研究了以MC-CDMA为主,包括OFDM,DS-CDMA,MC-DS-CDMA和MT-CDMA几种宽带通信系统在巷道环境下的误码率性能表现。通过仿真表明,以MC-CDMA为代表的CDMA系列通信系统在井下近距离传输中具有明显的优势,OFDM在井下远距离传输时的性能大大优于前者。最后,为了对矿井MC-CDMA的性能进行改进,文章引入了对检测技术,自适应调制技术和子载波功率分配技术的分析。结果表明,采用了自适应调制技术,子载波分配技术以及最小均方误差检测(MMSEC)后的矿井MC-CDMA系统,在同等条件下的传播距离可以更远。通过上述工作,得出了以MC-CDMA为主的CDMA系列系统适于井下近距离通信,OFDM适于远距离传输的结论,另外对MC-CDMA系统引入改进技术可以增加其有效传播距离。