煤炭占据我国能源的主体地位,而采矿作业存在较大的安全隐患,因此有必要完善矿井MIMO无线通信系统,保障信息的畅通性,其中掌握矿井巷道的信道特性是关键点。目前大部分文献以矩形截面矿井巷道作为研究对象,但这并不完全符合真实场景,因此本文选择更具代表性的拱形截面矿井巷道作为研究对象,基于镜像法建立了能预测电磁波传播特性的矿井巷道MIMO信道模型,并分析了该模型的信道特性,最终给出了能提高矿井巷道信道容量的具体方案。主要的研究成果包括:（1）为解决镜像法不适用于拱形巷道的问题,本文提出了一种分割拱形顶面与镜像法结合的半圆拱形矿井巷道电磁波传播场强预测方法,建立了矿井巷道的SISO信道模型。该方法通过分割拱形顶面的手段得到若干个有效反射平面,并利用镜像原理反向求出电磁波的有效传播路径。仿真结果表明,该方法可有效统计各次反射线数目并能预测接收点处的场强,且场强分布曲线符合电磁波沿矿井巷道传播场强波动的一般规律,先快速下降,过‘断点’后缓慢下降,还发现‘断点’位置受信号频率,收发点水平位置和垂直位置的影响。（2）为分析矿井MIMO通信系统的信道特性,本文将天线阵列方向图合成原理与镜像法相结合,建立了矿井巷道的MIMO信道模型,并给出不同形状天线阵列阵因子的计算公式及场强矢量和的计算方法。仿真结果表明,该模型可有效模拟出不同形状天线阵列发出的电磁波在矿井巷道中传播时场强的衰落变化,且线形天线阵列的辐射方向与接收天线方向一致,因此它发出的电磁波到达接收天线阵列时的场强幅度更大。为提高矿井MIMO通信系统的可靠性,本文提出离散型到达角的角度扩展和时延扩展的统计算法,通过分析得出结论:应尽量保持天线阵列位于巷道中央,此时角度扩展较大,可降低天线间相关性;时延扩展较小且接收功率较大。（3）为提高矿井MIMO通信系统的信道容量,在未知CSI场景中,减小天线间的相关性可增大信道容量,可通过增加天线间隔或采用交叉极化天线来达到目的。因巷道中电磁波的传播空间受限,所以采用交叉极化天线的效果更加明显。在已知CSI场景中,利用基于加权反射线数目的注水算法去分配发射功率,使信道容量在发射功率固定时达到最大。将本文所提算法获得的信道容量与平均分配法、基于信道增益的注水分配算法获得的信道容量进行仿真对比,结果表明,所提算法提高了信道容量,并且与基于信道增益矩阵获得的信道容量趋于一致。