长距离单芯电缆多载波通信技术研究

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1、工学硕士学位论文长距离单芯电缆多载波通信技术研究RESEARCHOFMULTI-CARRIERSCOMMUNICATIONTECHNOLOGYAPPLIEDTOLONGDISTANCESINGLECABLE王利哈尔滨工业大学2013年7月国内图书分类号：TM923.6学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文长距离单芯电缆多载波通信技术研究硕士研究生：王利导师：李浩昱教授申请学位：工学硕士学科：电力电子与电力传动所在单位：电气工程系答辩日期：2013年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM

2、923.6U.D.C.:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHOFMULTI-CARRIERSCOMMUNICATIONTECHNOLOGYAPPLIEDTOLONGDISTANCESINGLECABLECandidate：WangLiSupervisor：Prof.LiHaoyuAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：PowerElectronicsandPowerDrivesUnit：Dept.ofEl

3、ectricalEngineeringDateofOralExamination：June,2013University：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要油田测井作业中，由于单芯铠装电缆缆芯细、价格低、维护方便且具有较好的强度，因此被广泛地应用于井下仪器与地面设备间，作为供电与数据传输的媒介。由于单芯电缆自身结构以及长度的原因，使其传输带宽较窄。同时，目前井下单芯电缆的数据传输中，工况复杂且多采用单载波调制技术，因此传输速率慢且误码率高。随着信息处理与传感器技术的快速发展，测井过程中所需传输的数据量越来越大，这就对单芯

4、电缆传输提出了更高的要求，因此研究大容量、高效率、高准确度的电缆通信技术成为亟待解决的问题。本文在对实际五千米单芯电缆进行PSpice建模的基础上，分析单芯电缆信道传输特性和噪声特性，选择可用带宽为100kHz，对发送数据进行卷积编码与Viterbi译码的差错控制编码方式，增加传输数据的纠错能力。鉴于传输电缆高频段的信号衰减严重，本文比较了三种不同的数字调制方式，采用OFDM多载波调制方案将数据分配到多个子频带上，提高频带利用率，同时提高传输速率。由于电缆信道带宽较窄，容易发生符号串扰，严重时子载波的正交性可能被破坏，本文研究了信道估计和符号定时估

5、计。采用基于循环前缀的最大似然估计算法完成OFDM系统中的同步环节，具有一定的准确度同时避免插入导频占用可用带宽。最后，基于训练序列估计开展信道估计算法研究，通过运算得到各子信道的功率，并根据该估计结果进行自适应比特分配，自适应分配采用注水算法，信道增益较高的信道上子载波携带更多的信息比特，比特分配结果应用在下一次数据传输中，自适应位加载有效提高了数据传输速率。基于Matlab进行了OFDM系统仿真，完成数据调制与解调、差错控制编码、信道估计以及同步模块程序编码，能够正确实现各模块功能。关键词：单芯电缆；OFDM；信道估计；同步算法-I-Abstr

6、actAbstractWithslightcablecore,convenientapplicationinloggingandlowprice,thesingle-corecablehasbeenwidelyusedinoilfieldloggingasthemediumconnectinggroundanddown-holeinstruments,bothfortransmittingdataandprovidingelectricity.However,asaresultofitsstructureandlength,thesingle-co

7、recableonlyhasanarrowtransmissionbandwidth.Besides,duetoitsslowtransmissionspeedandthecomplicatedloggingenvironment,dataaccuracyofsingle-corecabletransmissioncanbehardlyreached.Withthedevelopmentofinformationprocessingandsensortechnology,thedatavolumedeliveredofloggingisonther

8、ise,whichpresentshigherrequirementsforcabletransmission.There