[发明专利]海底电力线通信的方法和调制解调器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于海底电力线通信例如用于经由海底电力线的电信号传输二进制数据的方法和调制解调器。

背景技术

海底电力线通信(subsea power line communication)是特定形式的水下通信。优选地，所述海底电力线通信被用于勘探和开采位于海床的气和油田。海底通信例如被用于在干舷控制点(topside control site)和海底井口(wellhead)之间传输各种数据。采用到井口或者其它电子装置的电子通信勘探或者开采的气和油田有时被称作“电子场(e-field，electronic field)”。

在现有技术中，描述了用于海底通信的不同技术。一方面，有有线的电或者光连接，另一方面有无线的连接。有线连接可以被细分为第一组和第二组，所述第一组提供与电力线分离的电子或者光连接的通信线路，第二组利用电力线用于电子通信。在后一种情况下，有利地，不需要单独的通信线路。

例如在US 2005/0243983 A1中，描述了用于从导体接收数据和发射数据到导体的调制解调器。所述调制解调器包含用于发射数据到所述导体的输出驱动器、用于从所述导体接收数据的接收器和用于使接收器输入端的阻抗与导体的阻抗相匹配的阻抗匹配装置。输出驱动器的增益、接收器的增益和接收器输入端的阻抗在所述调制解调器处可调节。

所有熟知的用于海底电力线通信的调制解调器使用某种频移键控调制(frequency shift keying modulation)技术，允许高达19200bit/s的比特率和高达约100km的工作范围。为此目的，熟知的调制解调器使用包含电子信号用的低通滤波器和已调制的二进制数据用的高通滤波器的双工器，分别过滤出超过和低于100kHz的频率。

发明内容

本发明的目标是说明一种用于海底电力线通信的方法和调制解调器，借助其，以明显较高的比特率和较大的工作范围通信是有可能的。

所述问题通过包含在权利要求1中规定的特征的方法和通过包含在权利要求11中规定的特征的调制解调器解决。

本发明有利的实施例在从属权利要求中规定。

为了本发明，可以理解，每当声明与调制相关的时候，可替代地或者附加地，可以相应地与解调相关。

本发明提议，使用正交频分复用(OFDM(orthogonal frequencydivision multiplexing))尤其在适当的调制解调器中将二进制数据调制到海底电力线的电信号上。根据本发明，优选地，在两个通信调制解调器(其中一个在海床处和另一个在干舷处)中都执行OFDM。这样，例如可以在海底电子单元和干舷控制点之间提供高达3Mbit/s的高比特率的点对点连接。

在OFDM(其本身从电视广播中公知)的情况下，发射调制解调器发送多个不同的正交频率，也称载波频带或者信道。假如两个载波频带关于其相对相位关系是相互无关的，那么两个载波频带据说是正交的。所述二进制数据被调制到所谓OFDM符号形式的电信号上。

将OFDM用于海底电力线通信带来几个优点。不同的载波频带在频率方面可以相互接近，因而使得高的频谱效率成为可能，允许高的总比特率。此外，OFDM允许容易地过滤出噪声。假如某个频率范围遇到干涉，那么可以以较慢的比特率运行相应的载波频带或者甚至可以将其禁用。这样，可实现高达200km的高工作范围。此外，通过将合适数目的载波频带分配到上行和下行传输，可以按需调整相应的比特率。

在优选的实施例中，在从2kHz到400kHz的间隔内的频率范围被用于OFDM，也即所述经调制的二进制数据。有可能使用与所述间隔一样宽或者比所述间隔窄的频率范围，例如10kHz到400kHz。所述实施例为OFDM提供宽频带，因此使得大量载波频带成为可能，因而使得高比特率成为可能。与现有技术对比，这尤其是通过使用低于100kHz的频率实现。因此，宽带传输是可能的，引起较高的比特率。上限400kHz减少了由开关电源引起的高频噪声和其谐波以及从干舷源所拾取的噪声。此外，海底电缆衰减在高于400kHz的频率处是高的。

有利地，所述电信号通过低通滤波器，经调制的二进制数据通过带通滤波器。优选地，所述滤波器包含在调制解调器的双工器单元中。对于最佳可达信号，带通滤波器允许通过从2kHz到400kHz的频率。低通滤波器允许在海底电力线上叠加调制解调器信号之前，切断来自于干舷和海底电源的低频噪声的干扰。优选地，低通滤波器从2kHz开始弯曲并且向下直到0Hz。