專利名稱：一種帶有回音消除的ofdm高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
一般測(cè)井系統(tǒng)包括地面設(shè)備和井下儀器，井下儀器與地面設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信通 常采用電纜作為傳輸媒介，電纜的井下一端連接井下各種儀器，電纜另一端(即地面一端) 連接地面的各種設(shè)備。在測(cè)井系統(tǒng)中，井下儀器主要用于測(cè)量地層的各種數(shù)據(jù)參數(shù)和信號(hào)， 如地層的泥漿電阻率、井下電視成像信號(hào)等，隨著現(xiàn)代測(cè)井的要求越來越高，需測(cè)的地層的 各種內(nèi)容將會(huì)越來越多；地面設(shè)備主要用于將接收到的地層的各種信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、打 印等工作，以獲取該地層的特征。井下儀器需要將采集得到的數(shù)據(jù)通過測(cè)井電纜傳輸?shù)降?面設(shè)備，同時(shí)地面設(shè)備也會(huì)通過測(cè)井電纜發(fā)送一些命令或數(shù)據(jù)去控制井下儀器完成相應(yīng)的 工作，為此，在井下儀器與地面設(shè)備之間必須有一個(gè)傳輸裝置以實(shí)現(xiàn)井下儀器與地面設(shè)備 之間的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)該傳輸裝置的井下部分也需要提供一些接口用于與井下各儀器的連 接。國(guó)外公司在測(cè)井傳輸方面做了大量的研究，六十年代以前基本上采用調(diào)頻、調(diào)幅 等模擬調(diào)制方式傳輸少量的數(shù)據(jù)。例如，阿特拉斯公司在八十年代中期研制成代號(hào)為3502 的PCM(Pulse Code Modulation，脈沖編碼調(diào)制)調(diào)制器，傳輸速率僅為7. 5kbps。之后， 該公司的調(diào)制解調(diào)技術(shù)開始采用曼徹斯特編碼方式，在M5和M7模式上傳輸速率提高到 93. 35kbps (型號(hào)為WTC3510)。斯倫貝謝公司一直采用相移鍵控(Phase Shift Keying, 簡(jiǎn)稱PSK)調(diào)制方式傳輸數(shù)據(jù)。八十年代中期以前，研制出CCS和CTS兩種型號(hào)的數(shù)字傳 輸短節(jié)，其中CCS的傳輸速率為801cbpS，CTS的傳輸速率為lOOlcbps。CCS與CTS均采用 BPSK (Binary Phase Shift Keying，二進(jìn)制相移鍵控)調(diào)制技術(shù)。九十年代初研制出型號(hào) 為MAX-500的成像測(cè)井系統(tǒng)，“MAX-500”中的“500”代表它的遙傳系統(tǒng)數(shù)據(jù)上行傳輸速率 可達(dá)5001A/S。斯倫貝謝公司的遙傳系統(tǒng)稱為DTS數(shù)字遙傳系統(tǒng)，采用QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交幅度調(diào)制)技術(shù)，可達(dá)到5001ibpS的數(shù)據(jù)傳輸速率，基本上能 夠滿足成像測(cè)儀器信息量傳輸?shù)男枰?。在哈里伯頓公司推出的成像測(cè)井系統(tǒng)EXCELL-2000 中，其遙傳系統(tǒng)(型號(hào)為DITS)采用調(diào)制的二進(jìn)制碼傳輸，上傳速率為217. 6kbpSo貝克-阿 特拉斯公司推出的型號(hào)為ECLIPS-2000的成像測(cè)井系統(tǒng)中，其遙傳系統(tǒng)(型號(hào)為WTC)采用 曼徹斯特碼傳輸，上傳速率為2301ApS。隨著現(xiàn)代測(cè)井的要求越來越高，需測(cè)內(nèi)容越來越多， 現(xiàn)在的測(cè)井系統(tǒng)的傳輸速率無法達(dá)到要求。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種可以滿足快速、高效地進(jìn)行測(cè)井系統(tǒng)信 息傳輸?shù)倪b傳系統(tǒng)。為了解決上述問題，本實(shí)用新型提供了一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳 系統(tǒng)，包括通過測(cè)井電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的地面數(shù)據(jù)傳輸裝置與井下數(shù)據(jù)傳輸裝置；其中，地面數(shù)據(jù)傳輸裝置包括地面終端，所述地面終端與地面網(wǎng)絡(luò)接口單元通訊連接；地面網(wǎng)絡(luò)接口單元，所述地面網(wǎng)絡(luò)接口單元有三個(gè)端口，分別通訊連接所述地面 終端、地面OFDM調(diào)制器與地面OFDM解調(diào)器；地面OFDM調(diào)制器，所述地面OFDM調(diào)制器有三個(gè)端口，分別通訊連接所述地面網(wǎng)絡(luò) 接口單元、地面頻域回音消除器與地面時(shí)域回音消除及電纜接口 ；地面OFDM解調(diào)器，所述地面OFDM解調(diào)器有三個(gè)端口，分別通訊連接所述地面網(wǎng)絡(luò) 接口單元、地面頻域回音消除器、地面時(shí)域回音消除及電纜接口 ；地面頻域回音消除器，所述地面頻域回音消除器兩端分別通訊連接所述地面OFDM 調(diào)制器與地面OFDM解調(diào)器； 地面時(shí)域消除器及電纜接口，所述地面時(shí)域消除器及電纜接口有三個(gè)端口，分別 通訊連接所述地面OFDM調(diào)制器與地面OFDM解調(diào)器，并通過所述測(cè)井電纜通訊連接所述井 下數(shù)據(jù)傳輸裝置；所述井下數(shù)據(jù)傳輸裝置包括井下儀器，所述井下儀器與井下網(wǎng)絡(luò)接口單元通訊連接；井下網(wǎng)絡(luò)接口單元，所述井下網(wǎng)絡(luò)接口單元有三個(gè)端口，分別通訊連接所述井下 儀器、井下OFDM調(diào)制器與井下OFDM解調(diào)器；井下OFDM調(diào)制器，所述井下OFDM調(diào)制器有三個(gè)端口，分別通訊連接所述井下網(wǎng)絡(luò) 接口單元、井下頻域回音消除器與井下時(shí)域回音消除及電纜接口 ；井下OFDM解調(diào)器，所述井下OFDM解調(diào)器有三個(gè)端口，分別通訊連接所述井下網(wǎng)絡(luò) 接口單元井下頻域回音消除器與井下時(shí)域回音消除及電纜接口；井下頻域回音消除器，所述井下頻域回音消除器兩端分別通訊連接所述井下OFDM 調(diào)制器與井下OFDM解調(diào)器；井下時(shí)域消除器及電纜接口，所述井下時(shí)域消除器及電纜接口有三個(gè)端口，分別 通訊連接所述井下OFDM調(diào)制器與井下OFDM解調(diào)器，并通過所述測(cè)井電纜通訊連接所述地 面時(shí)域消除器及電纜接口。進(jìn)一步，所述地面時(shí)域消除器及電纜接口與所述井下時(shí)域消除器及電纜接口均包 括發(fā)送匹配電阻，所述發(fā)送匹配電阻數(shù)量為2個(gè)，分別將調(diào)制器信號(hào)送入發(fā)送變壓 器；發(fā)送變壓器，所述發(fā)送變壓器與所述測(cè)井電纜的Cl C4纜芯連接，并向所述測(cè)井 電纜發(fā)送信號(hào)；接收變壓器，所述接收變壓器與所述發(fā)送變壓器的中心抽頭連接，通過所述發(fā)送 變壓器與Cl C4纜芯連接，從所述測(cè)井電纜上接收信號(hào)，所述接收變壓器接收到所述測(cè)井 電纜上傳來的信號(hào)后送入所述接收匹配電阻；接收匹配電阻，所述接收匹配電阻數(shù)量為1個(gè)，接收所述接收變壓器送入的信號(hào)。進(jìn)一步，所述地面OFDM調(diào)制器與所述井下OFDM調(diào)制器均包括數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊，所述數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊將送入數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼、前向糾錯(cuò) 編碼、交織、星座映射等處理最后形成OFDM頻域信號(hào)幀后發(fā)送到IFFT變換模塊；
6[0026]IFFT變換模塊，所述IFFT變換模塊將所述數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊發(fā)送來的OFDM頻 域信號(hào)轉(zhuǎn)換為OFDM時(shí)域信號(hào)后發(fā)送到TGI插入模塊；TGI插入模塊，所述TGI插入模塊將所述IFFT變換模塊發(fā)送來的OFDM時(shí)域信號(hào)形 成一個(gè)完整的OFDM符號(hào)后發(fā)送到調(diào)制器模擬前端；調(diào)制器模擬前端，所述調(diào)制器模擬前端將所述TGI插入模塊發(fā)送來的完整的OFDM 符號(hào)進(jìn)行DA變換、濾波、功率放大后進(jìn)行傳輸。進(jìn)一步，所述地面OFDM解調(diào)器與所述井下OFDM解調(diào)器均包括解調(diào)器模擬前端，所述解調(diào)器模擬前端將接收到的微弱信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、AD采 樣后送入時(shí)域均衡模塊；時(shí)域均衡模塊，所述時(shí)域均衡模塊將所述解調(diào)器模擬前端發(fā)送來的信號(hào)進(jìn)行時(shí)域 均衡后發(fā)送到TGI去除模塊；TGI去除模塊，所述TGI去除模塊接收到所述時(shí)域均衡模塊發(fā)送來的信號(hào)去掉TGI 后送入FFT模塊；FFT模塊，所述FFT模塊將所述TGI去除模塊發(fā)送來的信號(hào)進(jìn)行OFDM解調(diào)后發(fā)送 到解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊；解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊，所述解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊接收到所述FFT模塊發(fā)送來的信 號(hào)進(jìn)行頻域均衡、解映射、解交織、糾錯(cuò)解碼、解擾碼等還原出接收數(shù)據(jù)。進(jìn)一步，所述地面頻域回音消除器與所述井下頻域回音消除器均包括本地信號(hào)延遲模塊，所述本地信號(hào)延遲模塊從所述數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊與IFFT 模塊之間引出調(diào)制器發(fā)送的本地頻域數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)行延遲后發(fā)送到頻域回音合成模塊；頻域回音合成模塊，所述頻域回音合成模塊將所述本地信號(hào)延遲模塊發(fā)送來的信 號(hào)生成回音數(shù)據(jù)后發(fā)送到減法模塊；減法模塊，所述減法模塊從所述FFT模塊輸出信號(hào)中減去所述頻域回音合成模塊 發(fā)送來的回音數(shù)據(jù)后輸出到所述解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊。進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊包括隨機(jī)化單元，所述隨機(jī)化單元將數(shù)據(jù)進(jìn)行能量擴(kuò)散后發(fā)送到RS編碼單元；RS編碼單元，所述RS編碼單元將所述隨機(jī)化單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行前向糾錯(cuò)編 碼后發(fā)送到交織單元；交織單元，所述交織單元將所述RS編碼單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行交織后發(fā)送到QAM 映射單元；QAM映射單元，所述QAM映射單元將所述交織單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)在第一比特分配 表的控制下分別為每個(gè)子信道進(jìn)行星座映射后發(fā)送到頻域成幀單元；頻域成幀單元，所述頻域成幀單元將所述QAM映射單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)形成頻域數(shù) 據(jù)幀進(jìn)行輸出；第一比特分配表，所述第一比特分配表控制所述QAM映射單元?jiǎng)幼?。進(jìn)一步，所述解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊包括解映射單元，所述解映射單元將經(jīng)頻域回音消除后的數(shù)據(jù)在第二比特分配表的控 制下分別為每個(gè)子信道進(jìn)行QAM解映射后發(fā)送到解交織單元；解交織單元，所述解交織單元將所述解映射單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解交織后發(fā)送到解RS碼單元；解RS碼單元，所述解RS碼單元將所述解交織單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行RS譯碼后發(fā) 送到解隨機(jī)化單元；解隨機(jī)化單元，所述解隨機(jī)化單元將所述解RS碼單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解隨機(jī) 化后進(jìn)行輸出；第二比特分配表，所述第二比特分配表控制所述解映射單元?jiǎng)幼?。本?shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型在地面數(shù)據(jù)傳輸裝置采用地面頻域回音消除器及井下傳輸裝置中 采用井下頻域回音消除器，可消除回音，提高信號(hào)傳輸可靠性，另外，本實(shí)用新型采用的測(cè) 井電纜可提高數(shù)據(jù)傳輸速度。2、本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)可靠，且方便操作、使用，宜于推廣應(yīng)用。以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步說明

圖1示出了本實(shí)用新型一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示 意圖；圖2示出了本實(shí)用新型一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)中地面時(shí)域 消除器與井下時(shí)域消除器結(jié)構(gòu)示意圖；圖3示出了本實(shí)用新型一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)中信號(hào)調(diào)制、 解調(diào)及頻域回音消除原理示意圖；圖4示出了本實(shí)用新型一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)中數(shù)據(jù)編碼 及成幀模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖5示出了本實(shí)用新型一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)中解幀及數(shù) 據(jù)解碼模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖6示出了本實(shí)用新型一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)中地面網(wǎng)絡(luò) 接口單元原理示意圖；圖7示出了本實(shí)用新型一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)中井下網(wǎng)絡(luò) 接口單元原理示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括通過測(cè)井電纜3進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的地面數(shù)據(jù)傳輸裝置 1與井下數(shù)據(jù)傳輸裝置2。其中，地面數(shù)據(jù)傳輸裝置1包括地面終端11、地面網(wǎng)絡(luò)接口單 元12、地面OFDM調(diào)制器13、地面OFDM解調(diào)器14、地面頻域回音消除器15及地面時(shí)域消除 器及電纜接口 16。地面終端11與地面網(wǎng)絡(luò)接口單元12通訊連接。地面網(wǎng)絡(luò)接口 12單元有三個(gè)端口，分別通訊連接地面終端11、地面OFDM調(diào)制器 13與地面OFDM解調(diào)器14。地面OFDM調(diào)制器13有三個(gè)端口，分別通訊連接地面網(wǎng)絡(luò)接口單元12、地面頻域回 音消除器15與地面時(shí)域回音消除及電纜接口 16。
8[0067]地面OFDM解調(diào)器14有三個(gè)端口，分別通訊連接地面網(wǎng)絡(luò)接口單元12、地面頻域回 音消除器15、地面時(shí)域回音消除及電纜接口 16。地面頻域回音消除器15兩端分別通訊連接地面OFDM調(diào)制器13與地面OFDM解調(diào) 器14。地面時(shí)域消除器及電纜接口 16有三個(gè)端口，分別通訊連接地面OFDM調(diào)制器13與 地面OFDM解調(diào)器14，并通過測(cè)井電纜通訊3連接井下數(shù)據(jù)傳輸裝置2。井下數(shù)據(jù)傳輸裝置2包括井下儀器21、井下網(wǎng)絡(luò)接口單元22、井下OFDM調(diào)制器 23、井下OFDM解調(diào)器M、井下頻域回音消除器25及井下時(shí)域消除器及電纜接口 26。井下儀器21與井下網(wǎng)絡(luò)接口單元22通訊連接。井下網(wǎng)絡(luò)接口單元22有三個(gè)端口，分別通訊連接井下儀器212、井下OFDM調(diào)制器 23與井下OFDM解調(diào)器對(duì)。井下OFDM調(diào)制器23有三個(gè)端口，分別通訊連接井下網(wǎng)絡(luò)接口單元22、井下頻域回 音消除器25與井下時(shí)域回音消除及電纜接口 26。井下OFDM解調(diào)器M有三個(gè)端口，分別通訊連接井下網(wǎng)絡(luò)接口單元22、井下頻域回 音消除器25與井下時(shí)域回音消除及電纜接口 26。井下頻域回音消除器25兩端分別通訊連接井下OFDM調(diào)制器23與井下OFDM解調(diào) 器24。井下時(shí)域消除器及電纜接口沈有三個(gè)端口，分別通訊連接井下OFDM調(diào)制器23與 井下OFDM解調(diào)器24，并通過測(cè)井電纜3通訊連接地面時(shí)域消除器及電纜接口 16。測(cè)井電纜3通常采用鎧裝測(cè)井電纜，本實(shí)施例基于OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所使用的OFDM系統(tǒng)參數(shù)根據(jù)鎧裝 測(cè)井電纜3信道的傳輸特性進(jìn)行確定。以7000米鎧裝測(cè)井電纜3為例，根據(jù)電纜信道的傳輸特性可確定以下OFDM基本
參數(shù)(1)子信道間隔1. 220703125kHz。(2)子信道總數(shù)和FFT處理點(diǎn)數(shù)256 ；從直流分量開始依次編號(hào)為0,1,......，
255。(3)有效符號(hào)時(shí)間819. 2us(4)保護(hù)間隔時(shí)間204. 8us (即0FDM符號(hào)長(zhǎng)度的1/4)(5) FFT 處理帶寬312. 5kHz。數(shù)據(jù)傳輸方法分為信道初始化階段和數(shù)據(jù)傳輸階段。在信道初始化階段需要完 成通信鏈路建立、發(fā)送功率控制、接收AGC參數(shù)、時(shí)鐘同步、符號(hào)同步、幀同步、時(shí)域均衡器 訓(xùn)練、頻域均衡器訓(xùn)練、頻域回音合成器訓(xùn)練、子信道性能估計(jì)、子信道比特分配和能量分 配等操作。數(shù)據(jù)傳輸階段根據(jù)初始化階段得到的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行用戶數(shù)據(jù)傳輸。本實(shí)用新型在地面數(shù)據(jù)傳輸裝置1采用地面頻域回音消除器15及井下傳輸裝置2 中采用井下頻域回音消除器25，可消除回音，提高信號(hào)傳輸可靠性，另外，本實(shí)用新型采用 的測(cè)井電纜3可提高數(shù)據(jù)傳輸速度。如圖2所示，本實(shí)用新型中，地面時(shí)域消除器及電纜接口 16與井下時(shí)域消除器及 電纜接口沈均包括發(fā)送匹配電阻41、發(fā)送變壓器42、接收變壓器43及接收匹配電阻44。[0087]發(fā)送匹配電阻41數(shù)量為2個(gè)，分別將調(diào)制器信號(hào)送入發(fā)送變壓器42。發(fā)送變壓器42與測(cè)井電纜3的Cl C4纜芯連接，并向測(cè)井電纜3發(fā)送信號(hào)。接收變壓器43與發(fā)送變壓器42的中心抽頭連接，通過發(fā)送變壓器42與Cl C4 纜芯連接，從測(cè)井電纜3上接收信號(hào)。接收變壓器43接收到測(cè)井電纜3上傳來的信號(hào)后送 入接收匹配電阻44。接收匹配電阻44數(shù)量為1個(gè)，接收接收變壓器43送入的信號(hào)。如果接收匹配電阻44與測(cè)井電纜3阻抗理想匹配，并且變壓器的中心抽頭理想， 則接收信號(hào)Rx(Rx+減去Rx-)中將不包含發(fā)送信號(hào)Τχ，即實(shí)現(xiàn)時(shí)域回音消除。但通常時(shí)域 回音消除后還有殘余回音信號(hào)，這將通過地面頻域回音消除模塊15或井下頻域回音消除 模塊25進(jìn)一步進(jìn)行消除。如圖3所示，本實(shí)用新型中，地面OFDM調(diào)制器13與井下OFDM調(diào)制器23均包括 數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊51、IFFT變換模塊52、TGI插入模塊53及調(diào)制器模擬前端Μ。數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊51將送入數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼、前向糾錯(cuò)編碼、交織、星座映射等 處理最后形成OFDM頻域信號(hào)幀后發(fā)送到IFFT變換模塊52。IFFT變換模塊52將數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊51發(fā)送來的OFDM頻域信號(hào)轉(zhuǎn)換為OFDM 時(shí)域信號(hào)后發(fā)送到TGI插入模塊53。TGI插入模塊53將IFFT變換模塊52發(fā)送來的OFDM時(shí)域信號(hào)形成一個(gè)完整的 OFDM符號(hào)后發(fā)送到調(diào)制器模擬前端Μ。調(diào)制器模擬前端M將TGI插入模塊53發(fā)送來的完整的OFDM符號(hào)進(jìn)行DA變換、 濾波、功率放大后進(jìn)行傳輸。本實(shí)用新型中，地面OFDM解調(diào)器14與井下OFDM解調(diào)器M均包括解調(diào)器模擬前 端61、時(shí)域均衡模塊62、TGI去除模塊63、FFT模塊64及解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊65。解調(diào)器模擬前端61將接收到的微弱信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、AD采樣后送入時(shí)域均衡 模塊62。時(shí)域均衡模塊62將解調(diào)器模擬前端61發(fā)送來的信號(hào)進(jìn)行時(shí)域均衡后發(fā)送到TGI 去除模塊63。TGI去除模塊63接收到時(shí)域均衡模塊62發(fā)送來的信號(hào)去掉TGI后送入FFT模塊 64。 FFT模塊64將TGI去除模塊63發(fā)送來的信號(hào)進(jìn)行OFDM解調(diào)后發(fā)送到解幀及數(shù)據(jù) 解碼模塊65。解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊65接收到FFT模塊64發(fā)送來的信號(hào)進(jìn)行頻域均衡、解映射、 解交織、糾錯(cuò)解碼、解擾碼等還原出接收數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型中，地面頻域回音消除器15與井下頻域回音消除器25均包括本地信 號(hào)延遲模塊71、頻域回音合成模塊72及減法模塊73。本地信號(hào)延遲模塊71從數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊51與IFFT模塊52之間引出調(diào)制器 發(fā)送的本地頻域數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)行延遲后發(fā)送到頻域回音合成模塊72。頻域回音合成模塊72將本地信號(hào)延遲模塊71發(fā)送來的信號(hào)生成回音數(shù)據(jù)后發(fā)送 到減法模塊73。減法模塊73從FFT模塊64輸出信號(hào)中減去頻域回音合成模塊72發(fā)送來的回音數(shù)據(jù)后輸出到解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊65。如圖4所示，本實(shí)用新型中，數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊51包括隨機(jī)化單元511，RS編 碼單元512、交織單元513、QAM映射單元514、頻域成幀單元515及第一比特分配表516。隨機(jī)化單元511將數(shù)據(jù)進(jìn)行能量擴(kuò)散后發(fā)送到RS編碼單元512。RS編碼單元512將隨機(jī)化單元511發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行前向糾錯(cuò)編碼后發(fā)送到交織 單元513。交織單元513將RS編碼單元512發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行交織后發(fā)送到QAM映射單元 514。QAM映射單元514將交織單元513發(fā)送來的數(shù)據(jù)在第一比特分配表516的控制下 分別為每個(gè)子信道進(jìn)行星座映射后發(fā)送到頻域成幀單元515。頻域成幀單元515將QAM映射單元514發(fā)送來的數(shù)據(jù)形成頻域數(shù)據(jù)幀進(jìn)行輸出。第一比特分配表516控制QAM映射單元514動(dòng)作。如圖5所示，本實(shí)用新型中，解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊65包括解映射單元651、解交 織單元652、解RS碼單元653、解隨機(jī)化單元6M及第二比特分配表655。解映射單元651將經(jīng)頻域回音消除后的數(shù)據(jù)在第二比特分配表655的控制下分別 為每個(gè)子信道進(jìn)行QAM解映射后發(fā)送到解交織單元652.解交織單元652將解映射單元651發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解交織后發(fā)送到解RS碼單 兀 653ο解RS碼單元653將解交織單元652發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行RS譯碼后發(fā)送到解隨機(jī)化 單元654。解隨機(jī)化單元6Μ將解RS碼單元653發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解隨機(jī)化后進(jìn)行輸出。第二比特分配表655控制解映射單元651動(dòng)作。第二比特分配表655與第一比特 分配表516結(jié)構(gòu)功能相同，第二比特分配表655由井下OFDM解調(diào)器M在訓(xùn)練階段根據(jù)信 道條件確定。第一分配表516由地面OFDM解調(diào)器14在訓(xùn)練階段根據(jù)信道條件確定。如圖6所示，本實(shí)用新型中，地面網(wǎng)絡(luò)接口單元12主要完成MAC層的數(shù)據(jù)包交換、 Modem狀態(tài)信息服務(wù)功能。MAC層數(shù)據(jù)交換過程是MAC層數(shù)據(jù)包交換模塊接收來自儀器網(wǎng) 絡(luò)、內(nèi)部IP協(xié)議棧和OFDM調(diào)制解調(diào)器3個(gè)端口來的數(shù)據(jù)包，然后根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的MAC地 址將數(shù)據(jù)包分別轉(zhuǎn)發(fā)至對(duì)應(yīng)的端口。地面網(wǎng)絡(luò)接口單元12擁有自己的IP地址，地面OFDM 調(diào)制解調(diào)器狀態(tài)信息服務(wù)是通過地面網(wǎng)絡(luò)接口單元12內(nèi)建的UDP/IP協(xié)議棧進(jìn)行的。如圖7所示，本實(shí)用新型中，井下網(wǎng)絡(luò)接口單元22主要完成MAC層的數(shù)據(jù)包交換、 Modem狀態(tài)信息服務(wù)、Sensor數(shù)據(jù)服務(wù)、RNTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間同步服務(wù)等功能。MAC層數(shù)據(jù)交換過 程是MAC層數(shù)據(jù)包交換模塊接收來自儀器網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)部IP協(xié)議棧和OFDM調(diào)制解調(diào)器3個(gè)端 口來的數(shù)據(jù)包，然后根據(jù)數(shù)據(jù)包的目的MAC地址將數(shù)據(jù)包分別轉(zhuǎn)發(fā)至對(duì)應(yīng)的端口。井下網(wǎng) 絡(luò)接口單元22擁有自己的IP地址，Modem狀態(tài)信息服務(wù)、Sensor數(shù)據(jù)服務(wù)、RNTP網(wǎng)絡(luò)時(shí)間 同步服務(wù)是通過井下網(wǎng)絡(luò)接口單元22內(nèi)建的UDP/IP協(xié)議棧進(jìn)行的。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)可靠，且方便操作、使用，宜于推廣應(yīng)用。綜上所述，以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本實(shí)用新型的 保護(hù)范圍，因此，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均 應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)，其特征在于包括通過測(cè)井電纜進(jìn)行 數(shù)據(jù)交互的地面數(shù)據(jù)傳輸裝置與井下數(shù)據(jù)傳輸裝置；其中，地面數(shù)據(jù)傳輸裝置包括地面終端，所述地面終端與地面網(wǎng)絡(luò)接口單元通訊連接；地面網(wǎng)絡(luò)接口單元，所述地面網(wǎng)絡(luò)接口單元有三個(gè)端口，分別通訊連接所述地面終端、 地面 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用)調(diào)制器與地面 OFDM解調(diào)器；地面OFDM調(diào)制器，所述地面OFDM調(diào)制器有三個(gè)端口，分別通訊連接所述地面網(wǎng)絡(luò)接口 單元、地面頻域回音消除器與地面時(shí)域回音消除及電纜接口 ；地面OFDM解調(diào)器，所述地面OFDM解調(diào)器有三個(gè)端口，分別通訊連接所述地面網(wǎng)絡(luò)接口 單元、地面頻域回音消除器、地面時(shí)域回音消除及電纜接口 ；地面頻域回音消除器，所述地面頻域回音消除器兩端分別通訊連接所述地面OFDM調(diào) 制器與地面OFDM解調(diào)器；地面時(shí)域消除器及電纜接口，所述地面時(shí)域消除器及電纜接口有三個(gè)端口，分別通訊 連接所述地面OFDM調(diào)制器與地面OFDM解調(diào)器，并通過所述測(cè)井電纜通訊連接所述井下數(shù) 據(jù)傳輸裝置；所述井下數(shù)據(jù)傳輸裝置包括井下儀器，所述井下儀器與井下網(wǎng)絡(luò)接口單元通訊連接；井下網(wǎng)絡(luò)接口單元，所述井下網(wǎng)絡(luò)接口單元有三個(gè)端口，分別通訊連接所述井下儀器、 井下OFDM調(diào)制器與井下OFDM解調(diào)器；井下OFDM調(diào)制器，所述井下OFDM調(diào)制器有三個(gè)端口，分別通訊連接所述井下網(wǎng)絡(luò)接口 單元、井下頻域回音消除器與井下時(shí)域回音消除及電纜接口 ；井下OFDM解調(diào)器，所述井下OFDM解調(diào)器有三個(gè)端口，分別通訊連接所述井下網(wǎng)絡(luò)接口 單元、井下頻域回音消除器與井下時(shí)域回音消除及電纜接口 ；井下頻域回音消除器，所述井下頻域回音消除器兩端分別通訊連接所述井下OFDM調(diào) 制器與井下OFDM解調(diào)器；井下時(shí)域消除器及電纜接口，所述井下時(shí)域消除器及電纜接口有三個(gè)端口，分別通訊 連接所述井下OFDM調(diào)制器與井下OFDM解調(diào)器，并通過所述測(cè)井電纜通訊連接所述地面時(shí) 域消除器及電纜接口。
2.如權(quán)利要求1所述的帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)，其特征在于所述地 面時(shí)域消除器及電纜接口與所述井下時(shí)域消除器及電纜接口均包括發(fā)送匹配電阻，所述發(fā)送匹配電阻數(shù)量為2個(gè)，分別將調(diào)制器信號(hào)送入發(fā)送變壓器； 發(fā)送變壓器，所述發(fā)送變壓器與所述測(cè)井電纜的Cl C4纜芯連接，并向所述測(cè)井電纜 發(fā)送信號(hào)；接收變壓器，所述接收變壓器與所述發(fā)送變壓器的中心抽頭連接，通過所述發(fā)送變壓 器與Cl C4纜芯連接，從所述測(cè)井電纜上接收信號(hào)，所述接收變壓器接收到所述測(cè)井電纜 上傳來的信號(hào)后送入所述接收匹配電阻；接收匹配電阻，所述接收匹配電阻數(shù)量為1個(gè)，接收所述接收變壓器送入的信號(hào)。
3.如權(quán)利要求1所述的帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)，其特征在于所述地 面OFDM調(diào)制器與所述井下OFDM調(diào)制器均包括數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊，所述數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊將送入數(shù)據(jù)進(jìn)行擾碼、前向糾錯(cuò)編碼、 交織、星座映射等處理最后形成OFDM頻域信號(hào)幀后發(fā)送到IFFTanverse Fast Fourier "Transform，快速傅里葉逆變換)變換模塊；IFFT變換模塊，所述IFFT變換模塊將 所述數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊發(fā)送來的OFDM頻域信 號(hào)轉(zhuǎn)換為OFDM時(shí)域信號(hào)后發(fā)送到TGI (Time Guard Interval，保護(hù)間隔時(shí)間)插入模塊； TGI插入模塊，所述TGI插入模塊將所述IFFT變換模塊發(fā)送來的OFDM時(shí)域信號(hào)形成一 個(gè)完整的OFDM符號(hào)后發(fā)送到調(diào)制器模擬前端；調(diào)制器模擬前端，所述調(diào)制器模擬前端將所述TGI插入模塊發(fā)送來的完整的OFDM符號(hào) 進(jìn)行DA(Digital to Analog)變換、濾波、功率放大后進(jìn)行傳輸。
4.如權(quán)利要求3所述的帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)，其特征在于所述地 面OFDM解調(diào)器與所述井下OFDM解調(diào)器均包括解調(diào)器模擬前端，所述解調(diào)器模擬前端將接收到的微弱信號(hào)進(jìn)行濾波、放大、 AD (Analog to Digital)采樣后送入時(shí)域均衡模塊；時(shí)域均衡模塊，所述時(shí)域均衡模塊將所述解調(diào)器模擬前端發(fā)送來的信號(hào)進(jìn)行時(shí)域均衡 后發(fā)送到TGI去除模塊；TGI去除模塊，所述TGI去除模塊接收到所述時(shí)域均衡模塊發(fā)送來的信號(hào)去掉TGI后送 Λ FFT (Fast Fourier Transform，快速傅里葉變換)模塊；FFT模塊，所述FFT模塊將所述TGI去除模塊發(fā)送來的信號(hào)進(jìn)行OFDM解調(diào)后發(fā)送到解 幀及數(shù)據(jù)解碼模塊；解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊，所述解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊接收到所述FFT模塊發(fā)送來的信號(hào)進(jìn) 行頻域均衡、解映射、解交織、糾錯(cuò)解碼、解擾碼等還原出接收數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)，其特征在于所述地 面頻域回音消除器與所述井下頻域回音消除器均包括本地信號(hào)延遲模塊，所述本地信號(hào)延遲模塊從所述數(shù)據(jù)編碼及成幀模塊與IFFT模塊 之間引出調(diào)制器發(fā)送的本地頻域數(shù)據(jù)幀，并進(jìn)行延遲后發(fā)送到頻域回音合成模塊；頻域回音合成模塊，所述頻域回音合成模塊將所述本地信號(hào)延遲模塊發(fā)送來的信號(hào)生 成回音數(shù)據(jù)后發(fā)送到減法模塊；減法模塊，所述減法模塊從所述FFT模塊輸出信號(hào)中減去所述頻域回音合成模塊發(fā)送 來的回音數(shù)據(jù)后輸出到所述解幀及數(shù)據(jù)解碼模塊。
6.如權(quán)利要求5所述的帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)，其特征在于所述數(shù) 據(jù)編碼及成幀模塊包括隨機(jī)化單元，所述隨機(jī)化單元將數(shù)據(jù)進(jìn)行能量擴(kuò)散后發(fā)送到RS編碼單元； RS(Reed-Solomon)編碼單元，所述RS編碼單元將所述隨機(jī)化單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行 前向糾錯(cuò)編碼后發(fā)送到交織單元；交織單元，所述交織單元將所述RS編碼單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行交織后發(fā)送到 QAM(Quadrature Amplitude Modulation, lE^ljiSiiilfj^J)；QAM映射單元，所述QAM映射單元將所述交織單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)在第一比特分配表的 控制下分別為每個(gè)子信道進(jìn)行星座映射后發(fā)送到頻域成幀單元；頻域成幀單元，所述頻域成幀單元將所述QAM映射單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)形成頻域數(shù)據(jù)幀進(jìn)行輸出；第一比特分配表，所述第一比特分配表控制所述QAM映射單元?jiǎng)幼鳌?br> 7.如權(quán)利要求6所述的帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)，其特征在于所述解 幀及數(shù)據(jù)解碼模塊包括解映射單元，所述解映射單元將經(jīng)頻域回音消除后的數(shù)據(jù)在第二比特分配表的控制下 分別為每個(gè)子信道進(jìn)行QAM解映射后發(fā)送到解交織單元；解交織單元，所述解交織單元將所述解映射單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解交織后發(fā)送到解 RS碼單元；解RS碼單元，所述解RS碼單元將所述解交織單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行RS譯碼后發(fā)送到 解隨機(jī)化單元；解隨機(jī)化單元，所述解隨機(jī)化單元將所述解RS碼單元發(fā)送來的數(shù)據(jù)進(jìn)行解隨機(jī)化后 進(jìn)行輸出；第二比特分配表，所述第二比特分配表控制所述解映射單元?jiǎng)幼鳌?br> 專利摘要本實(shí)用新型提供了一種帶有回音消除的OFDM高速測(cè)井遙傳系統(tǒng)，包括通過測(cè)井電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的地面數(shù)據(jù)傳輸裝置與井下數(shù)據(jù)傳輸裝置；其中，地面數(shù)據(jù)傳輸裝置包括地面終端、地面網(wǎng)絡(luò)接口單元、地面OFDM調(diào)制器、地面OFDM解調(diào)器、地面頻域回音消除器及地面時(shí)域消除器及電纜接口；所述井下數(shù)據(jù)傳輸裝置包括井下儀器、井下網(wǎng)絡(luò)接口單元、井下OFDM調(diào)制器、井下OFDM解調(diào)器、井下頻域回音消除器及井下時(shí)域消除器及電纜接口。本實(shí)用新型在地面數(shù)據(jù)傳輸裝置采用地面頻域回音消除器及井下傳輸裝置中采用井下頻域回音消除器，可消除回音，提高信號(hào)傳輸可靠性，另外，本實(shí)用新型采用的測(cè)井電纜可提高數(shù)據(jù)傳輸速度。
文檔編號(hào)H04L27/26GK201878187SQ20102062332
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者伍瑞卿, 周建瓊, 孟悅新, 張菊茜, 李謙, 歐莽平, 陳偉, 顧慶水 申請(qǐng)人:中國(guó)海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司