[发明专利]一种井中与地面信息高速有线双工通信方法及装置

权利要求书

1.一种井中与地面信息高速有线双工通信方法及装置，其特征在于所述的方法包括如下步骤：

步骤1：在钻头上方无磁钻挺短接内安装压力传感器、温度传感器、粉尘含水量传感器、电子罗盘、编码正交频分复用调制解调器A；

步骤2：对传感器采集到的模拟信号通过井下仪器接口传到编码正交频分复用调制器A中，在编码正交频分复用调制器A中首先经模数转换器将模拟信号转换为数字信号，其次对待发送的数字信号依次进行分割、随机化、前向纠错码、交织、映射、逆傅立叶变换处理生成正交频分复用信号，最后在正交频分复用信号中插入循环前缀，并进行数模转换，形成基带模拟信号；

步骤3：将基带模拟信号通过井下电缆接口送入电缆的业务子信道中发送到地面电缆接口；电缆布置在钻杆内孔中，钻杆电缆两端分别与上接头内的电缆公插头和下接头内的电缆母插头相连接，那么，从井下到地面依次排列的基本传输结构单元包括下接头、钻杆、上接头三个部分，井下信号通过多个基本传输结构单元，从井下传输到达地面电缆接口；

步骤4：当地面电缆接口收到基带模拟信号后，传到编码正交频分复用解调器B中；在编码正交频分复用解调器B中依次进行模数转换、时域均衡、同步校正、去时间保护间隔、FFT、频域均衡、解映射、解交织、RS译码、解随机化处理，从而获得井中信号；

步骤5：将井中信号通过地面终端接口传输给计算机等地面终端，由计算机对信号进行处理，确定地下钻井、完井状况；

步骤6：地面终端根据接收到的井下信息等情况，制订相应的措施，形成地面控制信息等，地面控制信息等通过计算机等地面终端、地面终端接口传到编码正交频分复用调制器B，在编码正交频分复用调制器B后，模拟信号通过地面电缆接口进入电缆，经过由上接头、电杆、下接头组成的多个基本传输结构单元，到达井下电缆接口；当地面信息到达井下电缆接口后，进入编码正交频分复用解调器A中；在编码正交频分复用解调器A中依次进行模数转换、时域均衡、同步校正、去时间保护间隔、FFT、频域均衡、解映射、解交织、RS译码、解随机化处理，从而获得地面信息；最后将地面信息通过井下仪器接口传输到井下仪器，由井下仪器根据地面信息指令进行处理。

2.根据权利要求1所述，一种井中与地面信息高速有线双工通信方法及装置，其特征在于：所述的装置包括压力传感器、温度传感器、粉尘含水量传感器、电子罗盘、编码正交频分复用调制解调器A、井下电缆接口、含电缆母插头的下接头、含电缆的钻杆、含电缆公插头的上接头、地面电缆接口、编码正交频分复用调制解调器B、地面终端接口、计算机等地面终端。

3.根据权利要求1所述，一种井中与地面信息高速有线双工通信方法及装置，其特征在于：所述的基本传输结构单元中的上接头包括电缆公插头、插头辅助装置、密封圈，电缆公插头通过插头辅助装置固定在上接头内孔的中心，接头两端带有标准的API螺纹；电缆公插头上安装密封圈，并涂有绝缘材料，其插针的直径稍大于电缆母插头的插孔直径。

4.根据权利要求1所述，一种井中与地面信息高速有线双工通信方法及装置，其特征在于：所述的基本传输结构单元中的下接头包括电缆母插头、插头辅助装置、密封圈，电缆母插头通过插头辅助装置固定在下接头内孔的中心，接头两端带有标准的API螺纹；电缆母插头上安装密封圈，并涂有绝缘材料。

5.根据权利要求1所述，一种井中与地面信息高速有线双工通信方法及装置，其特征在于：所述的电缆信道的传输特性确定COFDM系统基本参数，所述的COFDM基本参数有子信道间隔、子信道总数T、有效符号时间、保护间隔时间、FFT处理带宽，这些参数根据电缆实际情况而定。

6.根据权利要求1所述，一种井中与地面信息高速有线双工通信方法及装置，其特征在于：所述电缆有线传输采用频分双工形式实现，在业务子信道中，将上行子信道和下行子信道按照频率不同划分开，所述上行子信道的数据传输方向为通信系统井下端到地面端，下行子信道的数据传输方向为通信系统的地面端到井下端；在所述的子信道中，将由低频至高频的第N个子信道到第N+P个子信道用做上述下行子信道，由由低频至高频的第N+P+1个子信道到T个子信道用作上行子信道，其中，N、P、T都是正整数，3≤N＜N+P＜T。

7.根据权利要求1所述，一种井中与地面信息高速有线双工通信方法及装置，其特征在于：在所述的上行子信道或者下行子信道中选择1个子信道为导频信道。

8.根据权利要求1所述，一种井中与地面信息高速有线双工通信方法及装置，其特征在于：在每T/2个OFDM符号中插入一个同步信号。