煤矿语音广播系统具有指导日常生产活动以及煤矿灾难时期的预警、应急通信等功能。其中日常生产活动包括定时广播、安全宣传、音乐播放、指导煤矿生产作业、设备安装等功能。语音传输的实时性、可靠性以及接收的语音质量是广播系统安全可靠的重要因素。针对井下恶劣的电磁干扰和噪声环境对煤矿广播系统音频传输功能的影响,深入研究煤矿广播系统的安全可靠性和语音增强方法对实际工程应用具有重要的意义。本文主要研究内容有双路CAN设计和噪声功率密度(PSD)估计。煤矿井下广播系统由地面上位机音频服务器和井下的广播主站、广播终端两层设备组成。采用以太网、双路CAN总线组网传输方式,地面与井下的设备通过CAN总线与以太网协议相互转换实现数据传输。当井下的有线传输电缆发生故障时,CAN总线的单点失效故障模式导致井下节点与地面通信失效,针对此问题本文提出双路CAN冗余设计。煤矿井下广播系统的硬件设计是以ARM为核心,其中包括本安电源模块、双路CAN总线模块、音频采集模块电路等外围电路;在嵌入式Linux系统硬件平台基础上进行双路CAN模块、音频采集模块以及CAN睡眠唤醒等软件设计。依据煤矿井下语音的背景噪声具有非平稳噪声、低信噪比(SNR)、单通道特性、接收的语音质量差的特点,提出了基于统计模型的噪声PSD估计算法还原井下纯净语音信息。通过MATLAB仿真对比其他算法的跟踪延时时间、Itakura-Saito(IS)语音失真测度、精确度等评价指标,验证统计模型噪声PSD估计更适合煤矿井下噪声。基于统计模型噪声PSD估计算法运用到具有先验信息的MMSE-LSA语音增强算法中,MATLAB仿真分析并对比其他算法的语音增强性能。通过对煤矿广播系统的实时性和总线负载率等问题进行系统测试,验证双路CAN总线设计的可靠性。仿真验证统计模型噪声PSD估计算法更适用于低SNR的非平稳噪声环境,可有效提高煤矿广播系统语音信号的准确度。