專利名稱：使用離散多音頻調(diào)制方式的測井遙傳系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬測井領(lǐng)域，其技術(shù)涉及測井井下儀器與地面系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和井下 儀器所需電源的傳送，這種通信和供電設(shè)施通常被稱為遙傳系統(tǒng)。二背景技術(shù)：
測并就是利用井下儀器對地層的特性進行各種不同的測量。測井系統(tǒng)為測井設(shè)施的總稱， 它包括地面系統(tǒng)、遙傳系統(tǒng)和井下儀器。地面系統(tǒng)的核心為測井計算機。井下儀器包括電阻 率、聲波、放射性等種類。井下儀器在井下采集到各種數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通過遙傳系統(tǒng)被傳輸 到地面，地面系統(tǒng)再對這些數(shù)據(jù)進行記錄、顯示、分析和處理。地面系統(tǒng)對井下儀器的控制命令經(jīng)遙傳系統(tǒng)傳送到井下儀器。除完成井下儀器與地面數(shù)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信夕卜，遙傳系統(tǒng)同時也向井下儀器傳送電源。因此，遙傳系統(tǒng)在測井系統(tǒng)中起著連接井下儀器和地面 系統(tǒng)之間的信息與電能的橋梁作用。遙傳系統(tǒng)由信號通信調(diào)制方法下的地面收發(fā)器、井下收 發(fā)器、測井電纜、數(shù)字信號處理器和固化通信軟件構(gòu)成。隨著技術(shù)的發(fā)展，井下儀器越來越多，每支儀器所采集的數(shù)據(jù)量也越來越大，這就意味 著越來越多的數(shù)據(jù)需要傳送到地面。已有的測井遙傳系統(tǒng)不能滿足不斷增加的需求，成為測 井技術(shù)發(fā)展的瓶頸。本發(fā)明的主要特征為高通信數(shù)據(jù)率，突破了這一瓶頸。目前較為廣泛使用的測井系統(tǒng)及其相應(yīng)的遙傳系統(tǒng)有1) 斯倫伯謝公司的Maxis 500測井系統(tǒng)，其相應(yīng)的遙傳系統(tǒng)采用j下交振幅調(diào)制 (QAM)技術(shù)，總的上行數(shù)據(jù)率最大為500KBPS。這一技術(shù)的缺點是 一旦載波頻率受到干擾，則系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率將大幅降低，甚至不能工作。2) 貝克休斯公司的Eclipse 5700測井系統(tǒng)，其相應(yīng)的遙傳系統(tǒng)采用曼徹斯特編碼技 術(shù)，總的上行數(shù)據(jù)率最大為230KBPS。這一系統(tǒng)的缺點是數(shù)據(jù)率太低，不能滿足大數(shù)據(jù)量的 要求。3) 哈里伯頓公司的Excel 2000測井系統(tǒng)，其相應(yīng)的遙傳系統(tǒng)根據(jù)不同的上傳速率 采用調(diào)制的雙二進制碼或不調(diào)制的變形雙二進制碼，總的上行數(shù)據(jù)率最大為220KBPS。這一系統(tǒng)的缺點也是數(shù)據(jù)率太低，不能滿足大數(shù)據(jù)量的要求。近年來國內(nèi)外都在積極進行高速遙傳系統(tǒng)的研究，取得了一些進展。西安石油勘探儀器總廠黨劍華等，于2002年獲得了一項有關(guān)高速遙傳的專利"一種高數(shù)傳速率電纜遙傳測井儀"， 申請(專利)號01213180.6。該專利發(fā)明采用正交頻分復(fù)用編碼技術(shù)(COFDM)，用同一 個傳輸模式(模式5)同時傳輸上下行信號，在長度為7千米的傳統(tǒng)七芯電纜上實現(xiàn)了 500KBPS 左右的傳輸數(shù)據(jù)率。然而，這一傳輸數(shù)據(jù)率仍然不能滿足大數(shù)據(jù)量的要求。在電話網(wǎng)絡(luò)上高速傳輸數(shù)據(jù)系統(tǒng)(稱作ADSL系統(tǒng))是近年發(fā)展起來的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其核 心為離散多音頻(DMT)調(diào)制技術(shù)。ADSL技術(shù)具有速率高，速率可根據(jù)信道的信噪比調(diào)節(jié) 和很好的抗干擾性能等優(yōu)點。在測井遙傳系統(tǒng)中使用離散多音頻(DMT)信號調(diào)制技術(shù)，我們 發(fā)明了一種高速的測井遙傳系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
該高速測井遙傳系統(tǒng)中，信道的頻帶被分為很多相鄰的子頻帶，每一個子頻帶都被指定 一個音頻頻率，所有的音頻頻率都是子頻帶帶寬的整數(shù)倍。系統(tǒng)自適應(yīng)地確定每一個音頻頻 率所攜帶的信息比特數(shù)；分配到各音頻的比特數(shù)取決于該音頻頻帶的信噪比，信噪比越高分 配到該音頻的比特數(shù)越多。該測井遙傳系統(tǒng)的硬件由地面收發(fā)器和井下收發(fā)器組成。兩個收發(fā)器都發(fā)送和接收離散 多音頻(DMT)信號，是一個電纜通信的全雙工系統(tǒng)。至少一個七芯電纜的傳輸模式被用于傳 輸從井下收發(fā)器到地面收發(fā)器的離散多音頻信號，同時至少一個七芯電纜的傳輸模式被用于 傳輸從地面收發(fā)器到井下收發(fā)器的離散多音頻信號。同一個七芯電纜的傳輸模式也可以被用 于同時傳輸從井下收發(fā)器到地面收發(fā)器的離散多音頻信號和傳輸從地面收發(fā)器到井下收發(fā)器 的離散多音頻信號。該測井遙傳系統(tǒng)具以下具體技術(shù)特征1) 其通信協(xié)議是由標準的ADSL協(xié)議衍生而來；2) 上行或下行信道的頻帶被分成至少16個子頻帶。具體的上行和下行子頻帶數(shù)目可 從16個到512個不等，取決于具體的需求；3) 所用電纜可以是傳統(tǒng)七芯電纜、單芯電纜或其它測井電纜；4) 可用一個或多個傳輸模式進行通信(傳輸模式2， 3， 4， 5， 6和7);5) 上行數(shù)據(jù)率可超過1MBPS，下行數(shù)據(jù)率超過50KBPS，具體的數(shù)據(jù)率取決于電纜的 頻率響應(yīng)、信道的信噪比、以及信道和子頻帶的帶寬等參數(shù)；6) 上行和下行采用離散多音頻調(diào)制技術(shù)，也可以采用其它的調(diào)制技術(shù)或混合調(diào)制技 術(shù)；7) 電纜的傳輸模式也被用于向井下儀器傳送電源；8) 井下儀器所需電源可以通過電纜的傳輸模式傳送，也可以不通過電纜的傳輸模式傳 送。四

-圖l井下儀器在井中測井操作的示意圖； 圖2傳統(tǒng)七芯電纜的構(gòu)造截面和頻率響應(yīng)圖； 圖3傳統(tǒng)七芯電纜的傳輸模式示意圖； 圖4測井系統(tǒng)方框圖；圖5傳統(tǒng)七芯電纜各種傳輸模式的頻率響應(yīng)圖；圖6當上行和下行信號在七芯電纜的不同模式中傳輸時的離散多音頻的頻譜圖； 圖7當上行和下行信號在七芯電纜的同一個模式中傳輸時的離散多音頻的頻譜圖； 圖8收發(fā)器方框圖； 圖9單芯電纜構(gòu)造截面和頻率響應(yīng)圖；圖10本項發(fā)明的一個具體實現(xiàn)的纜芯分配方案一示意圖；圖11本項發(fā)明的一個具體實現(xiàn)的纜芯分配方案二示意圖。五具體實施例方式圖1為井下儀器在井中的測井操作的示意圖。井下儀器在井下采集到各種數(shù)據(jù)，這些數(shù) 據(jù)通過遙傳系統(tǒng)被傳輸?shù)降孛?，地面系統(tǒng)再對這些數(shù)據(jù)進行記錄、顯示、分析和處理。除完成井下儀器與地面系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信外，遙傳系統(tǒng)同時也向井下儀器傳送電源。遙 傳系統(tǒng)在測井系統(tǒng)中起著連接井下儀器和地面系統(tǒng)之間的信息與電能的橋梁作用。七芯電纜通常被用于石油測井，其機械強度很好。圖2給出了傳統(tǒng)七芯電纜的截面和構(gòu) 造材料。我們一般采用七芯電纜纜芯的組合來傳輸信號，這些組合被稱為傳輸模式，如圖3 所示。使用傳輸模式來傳輸電源和信號能減少模式之間的相互干擾，這就是說使用傳輸模作為通信信道可獲得較好的通信質(zhì)量。在我們的應(yīng)用中，至少一個電纜的傳輸模式被用于傳 輸從井下收發(fā)器到地面收發(fā)器的離散多音頻信號，同時至少一個電纜的傳輸模式被用于傳輸 從地面收發(fā)器到井下收發(fā)器的離散多音頻信號。同一個電纜的傳輸模式也可以被用于同時傳 輸從井下收發(fā)器到地面收發(fā)器的離散多音頻信號和傳輸從地面收發(fā)器到井下收發(fā)器的離散多 音頻信號。井下收發(fā)器和地面收發(fā)器是遙傳系統(tǒng)的主要組成部分。井下收發(fā)器和地面收發(fā)器之間是 測井電纜(如圖4所示)，從地面收發(fā)器到井下收發(fā)器之間的通信信道稱為下行信道，簡稱下 行；同樣，從井下收發(fā)器到地面收發(fā)器之間的通信信道稱為上行信道，簡稱上行。圖5為傳統(tǒng)七芯電纜各種傳輸模式的頻率響應(yīng)。在我們的方法中，任意一個傳輸模式都 可以用于傳輸上行或下行數(shù)據(jù)。模式7具有最好的頻率響應(yīng)，因此常被用于數(shù)據(jù)傳輸；模式 5的頻率響應(yīng)比模式2， 3， 4好，但比模式6差，可實現(xiàn)較容易，所以也常被用于數(shù)據(jù)傳輸。 由于這是一個全雙工系統(tǒng)， 一個模式可以同時傳輸上行和下行數(shù)據(jù)；也可以用--個模式傳輸上行數(shù)據(jù)，而用另一個模式傳輸下行數(shù)據(jù)。根據(jù)不同的需求，我們也可以用多個傳輸模式來 傳輸上行或下行數(shù)據(jù)。由于在測井遙傳系統(tǒng)中采用了離散多音頻調(diào)制技術(shù)，因此可以在有限的頻帶內(nèi)獲得最高的傳輸數(shù)據(jù)率。每一個音頻的比特分配取決于該音頻頻帶的信噪比信噪比越高分配到該音 頻的比特數(shù)越多；如果信噪比太低，則該音頻不傳輸任何比特信息。 一個音頻頻帶的信噪比 主要取決于該頻帶的頻率響應(yīng)(如圖5所示)。圖6所示為當上行和下行信號在傳統(tǒng)七芯電纜的不同模式中傳輸時它們的離散多音頻的頻譜；圖7為當上行和下行信號在傳統(tǒng)七芯電纜的同一個模式中傳輸時它們的離散多音頻的頻譜。圖7 所示的方法比圖6的方法實現(xiàn)起來較簡單，但從頻譜圖可以看出圖7所示的方法得到的上、 下行數(shù)據(jù)率較低。我們也可以將圖6和圖7的方法混合起來，構(gòu)造遙傳系統(tǒng)。在這種情況下， 一個傳輸模式用于同時傳輸上、下行數(shù)據(jù)，而其它傳輸模式都用于傳輸上行數(shù)據(jù)。數(shù)字信號處理器用來控制收發(fā)器的接收和發(fā)送、和/或存儲和運行固化軟件。該數(shù)字信號 處理器可以是DSP，或FPGA，或任何其它微處理器，或它們的組合。固化軟件按一系列步 驟調(diào)制發(fā)送信號，如圖8所示，這些步驟包括>循環(huán)冗余碼校驗； >擾碼；>里德 所羅門(Reed-Solomon，或RS)編碼；>音頻排序和星座編碼； >離散反傅立葉變換； >加循環(huán)前綴； >數(shù)模轉(zhuǎn)換和濾波。待發(fā)送的數(shù)據(jù)在數(shù)字信號處理器里形成數(shù)據(jù)幀，然后送到循環(huán)冗余碼(CRC)發(fā)生器， 產(chǎn)生一個CRC碼，以便接收端跟蹤未被前向糾錯子模塊(FEC)矯正的錯誤。這數(shù)據(jù)流通過 擾碼器對數(shù)據(jù)串進行隨機化處理，從而避免長串的"l"或長串的"0"進入調(diào)制器；否則， 這些長串的"1"或長串的"0"將使發(fā)送器在通信中長時間處于高電位或低電位。前向糾錯(FEC)增加了待發(fā)送的數(shù)據(jù)的冗余，這冗余降低了有效數(shù)據(jù)傳輸量，但讓前 向糾錯能糾正在傳輸過程中引起的比特錯誤。在我們的應(yīng)用中，我們采用里德*所羅門 (Reed-Solomon， 或RS)編碼作為前向糾錯。在音頻排序和星座編碼步驟中，首先給每一個離散多音頻的音頻分配適當?shù)谋忍財?shù)，然 后把這比特數(shù)編碼成復(fù)數(shù)值，每一個音頻編碼成一個復(fù)數(shù)值。每個音頻的比特數(shù)通常為O或 2到15。對離散多音頻的這些復(fù)數(shù)值進行離散反傅立葉變換，產(chǎn)生時域的離散多音頻調(diào)制信號。 循環(huán)前綴就是把一個離散多音頻符號的最后L個采樣插入到該符號的前面。雖然循環(huán)前 綴減少了信道中傳輸?shù)男畔⒘浚尤胙h(huán)前綴使信道看上去是循環(huán)的，從而更容易實現(xiàn)頻 域均衡。循環(huán)前綴的選擇應(yīng)使信道的脈沖響應(yīng)小于所加循環(huán)前綴的長度。數(shù)模轉(zhuǎn)換器把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，然后整形和放大，最后通過傳輸模式變壓器耦 合到測井電纜進行傳輸。接收過程基本上和發(fā)射過程相反從傳輸模式變壓器耦合過來的離散多音頻信號首先被 濾波和放大然后經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。時域均衡器用于消除因信道的脈沖響應(yīng)大于循環(huán)前綴的長度而引起的符號間互相干擾， 同時也濾除輸入信號中的頻帶外噪聲。去掉循環(huán)前綴后，離散傅立葉變換把時域的數(shù)據(jù)解調(diào) 成頻域的數(shù)據(jù)。離散傅立葉變換后的數(shù)據(jù)是復(fù)共軛對稱的。去掉數(shù)據(jù)的復(fù)共軛部分，把留下的部分送到 頻域均衡器作頻域均衡。所謂的頻域均衡就是對每一個離散多音頻的數(shù)據(jù)進行乘法運算，乘 法因子的值在信道初始化時確定，或在同步處理時確定，或每楨都確定，其目的是對音頻在 傳輸過程中幅度和相位的失真進行補償。在頻域均衡后，利用正交幅度調(diào)制的星座解碼器對每一個音頻的數(shù)據(jù)逐一解碼。解碼所 用的星座影射和發(fā)射的星座影射相同；比特提取基本上是音頻排序的逆過程；里德.所羅門 解碼和解擾也是里德 所羅門編碼和擾碼的逆過程。經(jīng)里德 所羅門解碼和解擾后的數(shù)據(jù)流 進入循環(huán)冗余碼校驗，然后解幀，就得到發(fā)送的數(shù)據(jù)。在上行的離散多音頻中，我們保留一個音頻作為導(dǎo)航音頻。地面收發(fā)器用導(dǎo)航音頻來實 現(xiàn)采樣時鐘和井下收發(fā)器的時鐘保持同步。導(dǎo)航音頻不能用于攜帶數(shù)據(jù)；由于低頻噪聲的影 響，第一個音頻通常也不用于攜帶數(shù)據(jù)。我們的測井遙傳系統(tǒng)使用修改過的ADSL協(xié)議來進行信道初始化、信道訓(xùn)練、信道分析、 時鐘同步和數(shù)據(jù)交換。以上所述是一種使用傳統(tǒng)七芯電纜的、全雙工的、遙傳系統(tǒng)的原理說明和應(yīng)用實現(xiàn)。至 少一個傳輸模式被用于上行通信，同時至少一個傳輸模式被用于下行通信。在有些情況下， 同一個傳輸模式也被用于同時進行上下行通信。如此等等，無論任何修改都屬于本專利的范 疇。我們在這里描述的遙傳系統(tǒng)也適用于單芯電纜(如圖9所示)；在這種情況下，上下行信 號以及電源都是通過同一信道傳輸。本發(fā)明所描述的遙傳系統(tǒng)的應(yīng)用不僅包括傳統(tǒng)七芯電纜和單芯電纜，也包括任何其它電 纜測井和隨鉆測井的電纜。圖IO為本項發(fā)明的一個具體實現(xiàn)的纜芯分配示意圖。模式5用于傳輸下行信號，模式7 用于傳輸上行信號。Tl, T2， T7和T8是模式變壓器。其屮，Tl用于把下行信號從地面發(fā)射 器耦合到電纜；T2用于接收端，把下行信號從電纜耦合到井下接收器；T8用于井下的發(fā)射 器，把上行信號耦合到電纜；T7用于接收端，把上行信號從電纜耦合到地面接收器。T3， T4， T5和T6是電源變壓器。T3在地面把輔助電源耦合到電纜；T4在井下把輔助電源從電纜耦 合到井下儀器；T5在地面，T6在井下，用于把儀器電源從地面?zhèn)鞯骄?。纜芯1和纜芯4 用于傳輸儀器主電源，傳輸模式2用于向井下儀器提供輔助電源。在這一具體的應(yīng)用中，上 行數(shù)據(jù)率能達到1MBPS，下行數(shù)據(jù)率能達到100KBPS。圖11給出了本項發(fā)明的具體實現(xiàn)的 纜芯分配的另一方案。
權(quán)利要求
1. 一種測井電纜遙傳系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個地面收發(fā)器和至少一個井下收發(fā)器；地面收發(fā)器和井下收發(fā)器發(fā)送、接收采用離散多音頻(DMT)調(diào)制方法調(diào)制后的信號。
2. 如權(quán)利要求1中所說的系統(tǒng)，其特征還包括DMT信號通過信號傳輸電纜傳遞。通常采用七芯電纜， 或單芯電纜，或其它種類的電纜作為該信號的傳輸電纜。當采用單芯電纜作為該信號傳輸屯纜時，上 行信號和下行信號則通過同一通道傳遞，井下儀器所需的電源也用該同一通道傳輸。
3. 如權(quán)利要求2中所說的系統(tǒng)，其特征在于七芯電纜的纜芯以不同方式組合，形成所謂的傳輸模式(模 式l、模式2、模式3、模式4、模式5、模式6和模式7)，以用來傳輸信號和/或屯源。對于7000米 長的七芯電纜，任何一個傳輸模式都可以用來傳輸上行信號，和/或下行信號。
4. 如權(quán)利要求3中所說的系統(tǒng)，其特征在于在各傳輸模式中，模式7的頻率響應(yīng)最好，可用來傳輸上 行信號和/或下行信號。模式5的頻率響應(yīng)比模式2、模式3和模式4的要好一些，模式5同樣可用來 傳輸上行信號和/或下行信號。
5. 如權(quán)利要求3中所說的系統(tǒng)，其特征在于至少一個七芯電纜的傳輸模式被用來把DMT信號從地面 收發(fā)器傳送到井下收發(fā)器；至少一個七芯電纜的傳輸模式被用來把DMT信號從井卜-收發(fā)器傳送到地 面收發(fā)器。同一個七芯電纜的傳輸模式也可以同時被用來把DMT信號從地面收發(fā)器傳送到井下收發(fā) 器和把DMT信號從井下收發(fā)器傳送到地面收發(fā)器。七芯電纜傳輸模式的組合也同樣可用來傳輸上行 信號和/或下行信號。電源可以通過傳輸模式傳輸，也可以不通過傳輸模式傳輸。
6. 如權(quán)利要求1中所說的系統(tǒng)，其特征在于信號采用一種通信協(xié)議來傳遞，所說的通信協(xié)議是由標準 ADSL衍生而得到的。任何一種工業(yè)通信協(xié)議或衍生的通信協(xié)議都可以MJ。新開發(fā)的通通信協(xié)議也可 以用。通信協(xié)議被用來實現(xiàn)通道初始化、通道訓(xùn)練、通道分折、同步和數(shù)據(jù)交換處理。
7. 如權(quán)利要求1中所說的系統(tǒng)，其特征在于DMT調(diào)制用丁-上行信號也用于F行信號，其它的調(diào)制方法 和混合調(diào)制方法也都可以用。
8. 如權(quán)利要求1中所說的系統(tǒng)，其特征在于離散多音頻(DMT)調(diào)制方法是用來在有限的頻帶內(nèi)最大 限度地提高信號傳輸能力，按各音頻通道的信噪比最有效地將數(shù)據(jù)比特分配到各音頻通道。
9. 如權(quán)利要求8中所說的系統(tǒng)，其特征在于頻帶的帶寬可以高一些也可以低一些，該頻帶被分為許多 子頻帶，每子頻帶的帶寬約為4.3125KHz。
10. 如權(quán)利要求1中所說的系統(tǒng)，其特征在T-:上行通信或下行通信的子頻帶個數(shù)可選范圍為16個 到512個。
11. 如權(quán)利要求1中所說的系統(tǒng)，其特征在于上行通信的傳輸容量可達到1000kbps以上，下行通信 的傳輸容量可達到100kbps以上。數(shù)據(jù)傳輸容量可多可少，取決于電纜的頻率響應(yīng)特性和參數(shù)選抒。 這些參數(shù)包括頻帶帶寬和子頻帶帶寬等。
12. —種發(fā)送和接收調(diào)制信號的裝置，其組成包括> 至少一個數(shù)字信號處理器，> 一套調(diào)制發(fā)送信號和解調(diào)接收信號的固化軟件，> 一個發(fā)送電路，> 一個接收電路。
13. 如權(quán)利要求12中所說的裝置，其特征在于數(shù)字信號處理器用米控制收發(fā)器的接收和發(fā)送、和/ 或存儲和運行固化軟件，該數(shù)字信號處理器可以是DSP，或FPGA，或任何其它微處理器，或它們的 組合。
14. 如權(quán)利要求12中所說的裝置，其特征在于調(diào)制發(fā)送信號和解調(diào)接收信號的固化軟件按一系列 步驟調(diào)制發(fā)送信號，這些步驟包括> 數(shù)字信號處理器收集要發(fā)送的數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)組織成數(shù)據(jù)楨；> 數(shù)據(jù)楨進入一循環(huán)冗余碼(CRC)發(fā)生器，產(chǎn)生一個CRC碼，以便接收端跟蹤未被前向糾錯子模 塊(FEC)矯正的錯誤；> 數(shù)據(jù)楨進入一擾碼器，將數(shù)據(jù)串隨機化，從而避免長串的"1"或長串的"0"進入調(diào)制器，否則， 這些長串的"1"或長串的"0"將使發(fā)送器在通信中長時間處于高電位或低電位；> FEC子模塊采用Reed-Solomon (RS)編碼，將冗余碼加入即將發(fā)送的數(shù)據(jù)楨；> 從要發(fā)送的數(shù)據(jù)楨提取合適位數(shù)(0或2至15)的數(shù)據(jù)給每個DMT音頻道； >將每個DMT音頻道的數(shù)據(jù)編碼成一個復(fù)數(shù)；>通過逆離散付氏變換(IDFT)，將各DMT音頻道的復(fù)數(shù)變換為時域的DMT調(diào)制信號；> 將時域的DMT調(diào)制信號加入一循環(huán)前綴；該循環(huán)前綴的選擇應(yīng)使信道的脈沖響應(yīng)小于所加循環(huán) 前綴的長度。
15. 如權(quán)利要求12中所說的裝置，其特征在于發(fā)送電路由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)、信號整形電路、信 號放大電路和模式變壓器等組成。固化軟件處理后的信號經(jīng)由DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號。模擬信號經(jīng)發(fā) 送電路整形、放大，再經(jīng)模式變壓器耦合到傳輸電纜。
16. 如權(quán)利要求12中所說的裝置，其特征在于接收信號的過程基本上是發(fā)送信號的逆過程。接收 信號由模式變壓器耦合得到，經(jīng)接收電路濾波、放大，由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。該數(shù) 字信號再由固化軟件接收模塊進行處理。
17. 如權(quán)利要求12中所說的裝置，其特征在下-:固化軟件接收模塊的組成包括> 時域均衡器(TDE)—用于消除因信道的脈沖響應(yīng)大于循環(huán)前綴的長度而引起的符號間互相干擾， 同時也濾除輸入信號中的頻帶外噪聲。> 離散付氏變換(DFT)--用于將時域數(shù)據(jù)變換到頻域數(shù)據(jù)，其輸出為共軛復(fù)數(shù)。>頻域均衡器(FDE)-將每一個DMT音頻道乘以一個復(fù)數(shù)，其乘法因子的值在信道初始化時確 定，或在同步處理時確定，或每楨都確定。> Reed-Solomon (RS)解碼、解擾子模塊。> 正交幅度調(diào)制(QAM)星座解碼子模塊。> CRC子模塊。> 解楨子模塊。
18. 如權(quán)利要求12中所說的裝置，其特征在于固化軟件的功能包括> 在解調(diào)前移去循環(huán)前綴；> 用FDE補償接收到的音頻道的幅度和相位失真；> 去掉數(shù)據(jù)的復(fù)共軛部分，留下的部分由頻域均衡器(FDE)進行均衡處理；> Reed-Solomon (RS)解碼、解擾子模塊完成Reed-Solomon (RS)編碼、擾碼的逆處理； >導(dǎo)航音頻信號用于實現(xiàn)井下收發(fā)器和地面收發(fā)器的時鐘同步。
19.一種七芯電纜測井遙傳系統(tǒng)，該系統(tǒng)的組成包括: > 至少一個地面收發(fā)器，> 至少一個井下收發(fā)器。地面收發(fā)器和井下收發(fā)器發(fā)送、接收釆用離散多音頻(DMT)調(diào)制方法調(diào)制后的信號。
20. 如權(quán)利要求19中所說的系統(tǒng)，其特征在丁-:傳輸模式5用來傳輸下行信號，傳輸模式7用來傳 輸上行信號。
21. 如權(quán)利要求19中所說的系統(tǒng)，其特征在于七芯電纜測井遙傳設(shè)備的組成還包括一組電纜傳輸 模式變壓器，命名為T1、 T2、 T7和T8。其中，Tl用子將下行信號從地面發(fā)送器耦合到電纜；T2 ffl 于井下接收端，將接收信號從電纜耦合到井下接收器；T8用于將上行信號從井下發(fā)送器耦合到電纜； T7用丁地面接收端，將接收信號從電纜耦合到地面接收器。
22. 如權(quán)利要求19中所說的系統(tǒng)，其特征在于七芯電纜測井遙傳設(shè)備的組成還包括一組屯源變壓 器，命名為T3、 T4、 T5和T6。其中，T3用于將輔助供電耦合到電纜；T4在井下用于將輔助供電從 電纜耦合到井下儀器；T5用于地面將主供電耦合到電纜、T6用于井下將主供電從電纜耦合到井下儀 器。
23. 如權(quán)利要求19中所說的系統(tǒng)，其特征在丁-:主供電并未用傳輸模式來傳輸，而是通過纜芯1和 纜芯4傳輸。輔助供電經(jīng)由傳輸模式2來傳輸。
全文摘要
本發(fā)明為一種高性能的測井遙傳系統(tǒng)，它用于井下測井儀器與地面數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸和向井下儀器傳送電源。該系統(tǒng)由地面收發(fā)器、井下收發(fā)器、測井電纜、數(shù)字信號處理器和固化通信軟件構(gòu)成。地面收發(fā)器和井下收發(fā)器分別傳輸和接收離散多音頻(DMT)信號，是一個用于七芯電纜或單芯電纜的全雙工系統(tǒng)，可用于七芯電纜的一個或多個傳輸模式。其通信協(xié)議由標準的ADSL協(xié)議衍生而來。信道的頻帶被分為很多相鄰的子頻帶，每一個子頻帶都被指定一個音頻頻率。系統(tǒng)自適應(yīng)地確定每一個音頻頻率所攜帶的信息比特數(shù)。分配到各音頻的比特數(shù)取決于該音頻頻帶的信噪比，信噪比越高分配到該音頻的比特數(shù)越多。
文檔編號G08C19/00GK101226681SQ200710001109
公開日2008年7月23日 申請日期2007年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月18日
發(fā)明者肖加奇 申請人:中油測井技術(shù)服務(wù)有限責任公司