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1、基于ADSL的高速电缆测井传输系统石油仪器PETROLEUMINSTRUMENTS2007年1O月?开发设计?基于ADSL的高速电缆测井传输系统邢亚敏胡启月党瑞荣刘升虎(1.陕西省光电传感及测井重点实验室陕西西安)(2.中国石汕测井公司技术中心陕西西安)摘要:电缆遥测传输是测井系统传输数据的主要方式.针对测井电缆传榆速率低,带宽窄等瓶颈问题,提出应用ADSL宽带网络接入的离散多音频调制(DMT)技术进行电缆传输的调制和解调,从理论上对此技术进行了详细分析,并通过计算机仿真试验,证明该方法对于提高电缆的频带利用率是可行的.关
2、键词:ADSL;DMT;电缆遥测系统;数据传输;频带利用率中图法分类号:TN911文献标识码:B文章编号:1004.9134(2007)05.0010.040引言高速电缆遥测传输系统用在测井系统之中,其数据传输速率远高于以往的遥传仪器.它使用当今通信领域中比较成熟,先进的编解码调制解调技术和均衡技术来实现高速率传输.本文根据测井电缆线路衰减的特性,利用ADSL宽带接入的DMT技术和回波抵消技术,并通过不对称传输,使上,下行信道分开来降低衰减,串音,码问干扰,提高了现有电缆的频带利用率,从而较理想地解决了信号高速传送问题.1
3、测井电缆特性在一个测井系统中,地面系统与井下仪器问的数据传递主要通过电缆来实现.通常,我们所使用的测井电缆长度一般为5000m一7000m.它对信号的衰减随信号频率的增加而增加,且在信号频率超过100klIz时,信号衰减严重,难以检测.井温升高时,信号衰减程度加重.因此,通常测井电缆传输信号的频率使用范围在100kHz以下,这就给提高信息的传输速率带来很大困难,用基带传输已不能满足电缆高速率的传输要求.要恕提高传输速率,就要选择高效率的调制解调技术,对电缆传输特性进行补偿,以满足高速数据传输系统的要求.光纤传输系统是今后提
4、高数据传输速率的必然方向…,但是光纤本身的机械性能差[,井下传输要求电缆具有耐高温,耐高压,承重能力强,反复卷绕等性能,而且复合光缆制造成本较高,其实用性受到了限制,故在今后的几年内,井下传输仍将继续使用电缆传输回路.相比之下,DSL中的非对称数字用户线(ADSL)技术成为目前首选.之所以能够传送如此高的速率,主要是采用了先进的离散多音频调制技术(DMT)进行信道编码,提高了现有电缆的频带利用率.2ADSL宽带接入技术ADSL宽带接入技术中最关键的是调制解调技术,它关系到数据的传输速率,传输距离以及系统设备的复杂程度_3]
5、.DMT(离散多音频调制)是一利r并行数据传输结合频分复用(FDM)的多载波传输技术,它把数据流分解为若干个子数据流,从而使子数据流具有较低的传输比特速率,并利用这些数据流分别去调制若干个载波.DMT调制使用正交变换把可用传输带宽分为若干并行,独立,平滑的子信道,每个子信道对各自的输入信息进行调制,并将已调信号相加后,在每个符号问隔内联合传输[.所以,在多载波调制信道中,数据传输速率相对较低,码元周期加长,只要时延扩展与码元周期相比小于一定的比值,就不会造成码问干扰,从而可以最大程度地用信道频率的重合来提高信道的利用率.从
6、时域角度看,多载波系统串并变换等效于延长了符号周期,从而提高了抗脉冲噪声和快衰落的能力,同时提高了系统灵活适应信道的能力.2.1基本原理ADSL的调制解调技术DMT是一种并行数据传输结合频分复用(FDM)的多载波传输技术,其基本原理如图1所示.高速f4{行输入数据流经串/并变换被第一作者简介:邢亚敏,女,1974年生.工程师,1998年毕业于西安石油大学测控技术专业,现为西安石汕大学在读硕士,主要研究方向信号与信息处理.邮编:7100652007年笫21卷第5期邢亚敏等:基于ADSL的高速电缆测井传输系统分为数据率为的J7
7、,,个子数据流,各子数据流以大小不同的比特数dl,d2…d分别去调制N个频率的子串f:转换输;Jj图1DMT技术示意图信道,….,带宽分配如图2所示.子信道内的频谱近似认为平坦,噪声认为相互独立,各子信道分配的比特数d由以为中心频率的子信道的信噪比来决定.ADSL—DMT系统把信道分为256个子信道,图2DMT的子信通分布根据各子信道瞬时衰减特性,群时延特性和噪声特性,自适应地把输入数据分配给每一个子信道.若某一子信道噪声太大,不能传送数据,就予以关闭.这种动态分配数据的技术使可使用频带的比特率大大提高,在一定的传输距离内
8、减少了传输差错,改善了传输质量.在DMT中,这种比特分配方法就是"注水算法",是在特性.根据各线路的衰耗和噪声特性,自适应地对收发信机进行初始化.初始化主要完成两项工作,一是将发送数据动态分配到由载波频率指示的子信道上,性能好的分配的比特多,性能差的分配的比特少,最差的子信道不传输数据,每符号包含125
