基于多载波调制的高速电缆遥测技术研究.pdf

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1、石油仪器PETR0IUMINSTRUMENTS2011年o4月·开发设计·基于多载波调制的高速电缆遥测技术研究吴兴东(中船重工第七一六研究所江苏连云港)摘要：文章介绍了石油测井技术前沿的多载波调制高速电缆遥测技术，其主要特点是频谱利用率高，使用先进的调制和均衡技术以消除码间干扰和符号间干扰。文章根据多载波调制高速电缆遥测技术的发展状况、_Y-作原理等，详细分析了多载波调制的种类，同时介绍了信道辨识、比特加载、峰值平均功率比及载波同步等关键技术。关键词：石油测井；电缆遥测；多载波调制；码间干扰(ISI)；信道干扰(ICI)中图法分类号：P631

2、．6+3文献标识码：B文章编号：1004．9134(2011)02—0004—03业实用化。O引言近20年问，随着因特网技术和无线通信技术的蓬随着成像测井仪器的快速发展，更多的测井数据勃发展，人们对通信系统的传输速率、通信质量的要求需要传输，对于井下与地面系统间的电缆通讯速率与越来越高。多载波调制技术以其频谱利用率高、抗ISI质量有了更高的要求。传统的单载波传输系统在电缆能力强等优点，被许多通信系统采纳为物理层标准。遥测速率较高的情况下，时延扩展造成数据符号之间1．2多载波调制技术在测井领域的应用的相互交叠，从而产生了符号之间的串扰；当信号的

3、带多载波调制技术的优点逐渐被测井领域所关注，宽超过或接近信道的相干带宽时，信道的时间色散性最具代表的是哈里伯顿公司新一代测井平台LOGIQ将会造成频率选择性衰落，造成通信质量降低。尤其系统，它使用新一代快速链接(FASLINK)遥测系统，采当信道特性发生变化或者信道存在严重脉冲干扰时，用非对称数字用户(ADSL)技术，将多载波调制技术成单载波系统性能会发生严重恶化。今后，单载波传输功应用于测井领域。哈里伯顿公司的ADSL技术采用技术已经不能满足不断增长的高速电缆遥测需求，多离散多音频调制(DMT)技术进行电缆传输的调制和解载波传输因为可以很好

4、的解决符号串扰和频率衰减等调，DMT是一种并行数据传输组合频分复用(FDM)的问题而成为新一代高速电缆遥测系统采用的关键技多载波传输技术。近年来，国内测井技术领域也在推术。动多载波技术在高速电缆遥测技术中的研究和应用。深入研究多载波调制技术的性能优化及应用对我国测1多载波高速电缆遥测技术发展状况_1。]井技术的发展具有重要意义。1．1多载波调制解调技术2多载波高速电缆遥测技术的原理【3]多载波调制技术早在20世纪50年代末至60年代初就已经运用于军事高频通信中，由于实现复杂，在2．1多载波高速电缆遥测系统的组成工业生产领域没有广泛应用。2O世

5、纪70年代，所有的多载波传输系统都是建立在信道分割Weinstein和Ebert提出用离散傅里叶变换(DFT)及其(ChannelPartitioning)这一基本思想上的【。多载波反变换(IDFT)进行多载波调制方式的运算。离散傅调制解调系统框图如图1所示，信道分割就是指把一里叶变换(DFr)及其反变换(IDFT)存在快速算法：FFvr个宽带的带限信道分割成N个并行、独立的正交窄带和IFFT，它使多载波能够以低成本的数字方式实现。子信道的过程。20世纪80年代，随着理论的不断完善，数字信号处理多载波调制(Multi—CarrierModul

6、ation，MCM)就及微电子技术的快速发展，多载波技术也逐步走向工是将要传输的高速数据流分解成若干个低速比特流，第一作者简介：吴兴东，男，1970年生，高级工程师，1991年毕业于东南大学物理电子技术专业，现任中船重工第七一六研究所石油电子工程部主任，多年从事石油测井系统研制和管理工作。邮编：2220062010年第25卷第2期吴兴东：基于多载波调制的高速电缆遥测技术研究来传输，系统原理如图2所示。图中{h}和{g}1是两个长度为N=M×g的滤波器组，{h}是一组分解滤波器，{矶}黔。是一组合成滤波器，g是滤波器组的重叠级数。当这两组滤波器

7、满足条件(n)g(+埘)：N8(k—k)(f)(1)或当g(凡)=h(一n)时(n)(n+Ⅲ)=(k—k)(z)(2)可以证明采用图2的结构能够无失真地重建信号，即图1多载波调制解调系统框图(t)=X(t—to)并且利用这些比特流去并行调制若干个子载波，即在2．3多载波调制技术分类频域中将给定的一个信道分成许多子信道，在每个子在多载波传输技术中，需要将信道划分为一个并信道上使用一个子载波进行调制，从而构成多个低速行、理想独立的相互正交的子信道集，并把信息分配到率符号并行发送的传输系统。各个子信道上并行传输．对每一路载波频率(子载波)2．2多载

8、波调制解调技术的原理的选取可以有多种方法，它们的不同选取将决定最终最初的多载波调制技术是把信道的可用频带简单已调信号的频谱宽度和形状。寻找满足条件式(2)的=地划分