[发明专利]四兆高速测井通信技术

说明书

技术领域

本发明涉及的四兆高速测井通信技术是高速通信技术在石油勘探电缆测井领域的应用，应用OFDM技术，实现最高传输速率为4Mbit/s的高速测井通信。

背景技术

测井电缆的幅频特性变现为低通特性，通过使用网络分析仪测试测井电缆的幅频特性发现频率大于100KHz信号，在经过7600米长的测井电缆后，信号严重衰减了将近80分贝，已经无法调制。如果只是使用简单的基带传输来传输测井数据，无法满足现代测井仪器数据量越来越大的要求。

OFDM技术将数据调制到频率相互正交的子载波上，每个子载波的频带大约在4KHz，这样使的信息在相对低通的环境中传播，减少了信号幅度的衰减和相位延迟，从而很好的克服测井电缆的频带窄的缺陷。提高了频带利用率，增加了循环前缀，又很好地消除了符号间干扰的影响。

发明内容

本发明涉及一种基于石油电缆测井的高速数据传输技术，其最高传输bit率为4Mbit/s。该技术是一种针对石油测井行业运用现代通信技术实现高速数据传输的技术，以适应测井行业越来越大的数据传输要求。

该技术采用正交频分复用OFDM技术，它通过将串行数据流变换为若干子路数据流，用这些低速子数据流去调制相应的子载波，形成多个低速符号并行发送。因为通过串并转换后每个子载波上的数据符号持续长度相对增加，再加上循环前缀，从而很好地消除了符号间干扰的影响。另外OFDM系统中各子载波间相互正交，子信道频谱相互重叠，频谱资源利用非常高。

1、四兆高速测井通信技术，其特征在于，在井下仪器串中地震数据通过OFDM调制板，伪随机编码1后，使用RS编码2、块交织3、星座映射4、快速逆傅里叶变换5，再经过循环前缀6插入算法，通过D/A转换器7转换成模拟信号发送到测井电缆。信息通过测井电缆上传给地面解调板进行解调。数据通过离散化8之后，经过同步算法9，快速傅里叶算法10，CP去除11、信道均衡12、解映射13、解交织14、RS译码15、解伪随机编码16后变成用户数据上传到地面系统软件。

2、根据权利要求1所述的四兆高速测井通信技术，其特征在于，所选用的频带范围为12k～512k，分成128个子信道。

3、根据权利要求1所述的四兆高速测井通信技术，其特征在于，所采用的符号时间为256*1us，保护间隔0us。

4、根据权利要求1所述的四兆高速测井通信技术，其特征在于，循环前缀采用32个，导频为2个第9和第122个子通道，EFC编码为RS编码，交织为块交织。

5、根据权利要求1所述的四兆高速测井通信技术，其特征在于，超级帧有128个OFDM符号，包括一个训练序列。

6、根据权利要求1所述的四兆高速测井通信技术，其特征在于，每一个子信道的bit数为8bit，带宽为500kHz，所以最大传输速率就是8bit*500kHz＝4Mbit/s。

7、同步技术：由于OFDM是一种多载波调制技术，相对单载波调制技术来说要求更严格的同步。OFDM系统的同步包括三个方面：(1)载波同步(2)样值同步(3)符号定时同步。

载波同步17：通过两个过程实现，即捕获模式和追踪模式。接收机中第一阶段的任务就是要尽快地进行粗略频率估计，解决载波的捕获问题；第二阶段的任务就是能够锁定并且执行跟踪任务。

样值同步18：通过导频信号来实现样值同步。

符号定时同步19：增加循环前缀。

本发明的有益效果：

1.四兆高速测井通信技术提高了测井电缆的数据传输能力。满足了现代测井仪器大数据量传输的要求。

附图说明

图1 OFDM技术的设计框图。

图2 OFDM系统中同步的几个方面。

图3 OFDM系统中四兆高速测井通信示意图。

具体实施方式

1.FEC编码设计

如图1所示，使用RS编码，RS(114,98)，一个同步序列(训练序列)，每128个OFDM符号组成一个超帧，使用一个训练序列。

2.交织设计

如图1所示，RS编码可以使用卷积交织或者块交织，此发明选用块交织。

3.星座映射设计

采用128个子信道，星座图选用格雷玛映射。

4.接收端同步设计

同步在通信系统中占据非常重要的地位。例如，当采用同步解调或相关检测时，接收机需要提取一个与发射载波同频同相的载波；同时还要确定符号的起始位置等，如图2所示。