基于单芯电缆的数据传输系统的制作方法

本发明属于石油测井，尤其是涉及一种基于单芯电缆的数据传输系统。

背景技术：

1、单芯测井电缆是一种双向传输线。在参与测井作业的过程中，单芯测井电缆一方面作为信道充当传输介质，另一方面还充当直流供电线路电缆为井下仪器供电。单芯测井电缆的传输特性较差，不仅在进行数字信号传输时传输速率低，而且在进行长距离传输时也难以保证数据传输的准确性。

2、目前，普遍使用长度为7000m的单芯测井电缆进行信号传输。在信号传输过程中，当传输的信号频率大于100khz时会产生信号严重衰减的现象，进而会导致无法对相应的信号进行检测的问题。另外，井下仪器的工作状态变化以及电缆本身物理性质的变化也会导致单芯测井电缆的信号传输特性发生变化。

3、通过对camesa公司生产的长度为7600m的t1n32p型单芯测井电缆信号传输特性的实测所获得的测量结果可知，基于该单芯测井电缆组成的信号传输系统的上行信道的误码率在1.0×10-8以下，数据传输速率达到了350kbps以上。在实现本发明的过程中，发明人发现，现有技术针对单芯电缆测井系统下行链路数字基带传输速率低、受干扰严重的问题，提出了一种基于cofdm的调制解调方法。该方法通过对字节符号进行cofdm调制，利用状态机和极少点数的fft运算对接收端的数据进行解调。测试结果表明，该方法不仅很好地解决了接收端的位同步问题，而且使数据的误码率得到了明显改善。

4、随着组合测井与成像测井技术的应用，测井数据量越来越庞大，传统测井电缆信道传输速率已经不能满足当下测井数据量的传输要求。目前大多数的单芯电缆测井仪器无法满足在复杂多变的井下环境中将井下的大量数据进行长距离的传输，更无法满足实时、准确地将大量测井数据传输到地面的实际使用需求。

5、现有技术使用的单芯测井电缆遥传系统大多采用信号交替反转码(ami码)和曼彻斯特码，遥传系统所采用的数据传输方案容易实现，而且具有较强的抗干扰能力，但由于采用了长度为7000m的单芯测井电缆，遥传系统的上行数据传输速率小于100kbps，传输速率严重不足，制约了数据传输，无法满足成像测井的需要。正交频分复用(ofdm)调制技术具有频谱利用率高、抗多径干扰能力强等突出优势，在测井传输领域也被大量采用。采用正交频分复用调制技术导致数据在单芯测井电缆上的传输速率均未超过200kbps，因此，正交频分复用调制技术也无法满足成像测井的需要。除此之外，现有技术还通过单芯电缆连接井下和地面部分，采用ami编码传输方式对下行信道的数据进行传输，采用正交频分复用调制信号传输方式对上行信道的数据进行传输，实现了在单芯测井电缆上双向高速传输数据的目的，满足了生产测井的现场需求。但是在井下环境多变的情况下，这种方式会由于传输模式固定而导致在数据高速传输时无法满足误码率的要求的问题。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种基于单芯电缆的数据传输系统，包括：测井数据采集装置，其用于实时采集测井数据，并将所述测井数据进行封装，得到相应的数据传输帧；井下数据处理装置，其用于为所述数据传输帧配置相应的测试信息，以及根据反馈信息，调整待传输数据传输帧的编码方式，并按照所述编码方式所指示的速率利用上行信道将待传输数据传输帧发送至地面；地面数据处理装置，其用于解析所述数据传输帧内的所述测试信息，并根据解析结果对井下待传输测井数据的可用传输速率进行分析，而后根据分析结果确定待传输数据传输帧所适用的编码方式，从而通过下行信道将所述编码方式作为所述反馈信息传输至所述井下数据处理装置。

2、优选地，所述井下数据处理装置，其还用于采用cofdm调制模式在上行信道中进行信息传输，其中，所述待传输数据传输帧以相应的acm方式进行调制。

3、优选地，在采用cofdm调制模式在上行信道中进行信息传输之前，所述井下数据处理装置，其还用于按照预设个数，将连续的所述预设个数下的所述待传输数据传输帧构造为一组上行超帧。

4、优选地，所述上行超帧包括第一类时隙、第二类时隙、第三类时隙和第四类时隙，其中，所述第一类时隙包括导频数据，其中，所述第一类时隙用于对所述上行超帧进行同步处理；所述第二类时隙包括多个子时隙，其中，所述第二类时隙用于判定所述待传输数据传输帧所适用的acm方式；所述第三类时隙包括所述待传输数据传输帧所适用的acm方式；所述第四类时隙包括所述待传输数据传输帧。

5、优选地，其特征在于，所述第二类时隙中的每个子时隙包括携带所述测试信息的多个子载波，其中，所述每个子时隙对应不同的星座映射方式，以利用相应的星座映射方式对各子时隙中的所述多个子载波进行调制。

6、优选地，在所述地面数据处理装置中，按照频段对每个子时隙中的所述多个子载波进行分类，得到高频段的第一子载波簇和低频段的第二子载波簇，并按照如下步骤对所述待传输数据传输帧所适用的acm方式进行判定：指定在判定所述待传输数据传输帧所适用的acm方式时所需的所述上行超帧的个数，并将处于每个所述上行超帧同一位置的子时隙进行整合，分别得到与所述上行超帧中各子时隙的位置相匹配的多类子时隙；将同一类子时隙中的第一子载波簇进行整合得到针对相应类型子时隙的第一类子载波簇，以及将同一类子时隙中的第二子载波簇进行整合得到针对相应类型子时隙的第二类子载波簇；分别对每类子时隙中各类子载波簇进行解调，并根据解调前后各类子载波簇所具有的测试信息，计算每类子时隙中各类子载波簇所对应的测试信息的传输错误概率；根据传输错误概率计算结果，确定第一类子载波簇的最小传输错误概率，以及确定第二类子载波簇的最小传输错误概率，基于此，利用各所述最小传输错误概率对应的星座映射方式，得到所述待传输数据传输帧所适用的多种acm方式并进行优选。

7、优选地，所述地面数据处理装置，其还用于对所述最小传输错误概率进行分析，其中，根据各类子载波簇之间的最小传输错误概率的数值关系，确定所述待传输数据传输帧所适用的最优acm方式。

8、优选地，所述井下数据处理装置，其还用于根据所述待传输数据传输帧所适用的acm方式，为待传输数据传输帧分配相应的纠错编码及交织方案。

9、优选地，所述井下数据处理装置，其还用于为所述第二类时隙中的每个子时隙，按照传输时间的先后顺序，分别配置64qam、16qam和qpsk的星座映射方式，以及为所述第三类时隙配置qpsk的星座映射方式。

10、优选地，所述地面数据处理装置，其还用于采用fsk调制模式在下行信道中进行信息传输。

11、与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

12、本发明提供了一种基于单芯电缆的数据传输系统。该系统利用测井数据采集装置实时采集测井数据，并将测井数据进行封装，得到相应的数据传输帧。之后，井下数据处理装置为数据传输帧配置相应的测试信息，并在将待传输数据传输帧进行上行传输之前首先把测试信息发送至地面数据处理装置。然后，地面数据处理装置解析数据传输帧内的测试信息，并根据解析结果对井下待传输测井数据的可用传输速率进行分析，而后根据分析结果确定待传输数据传输帧所适用的编码方式后，从而通过下行信道将当前编码方式作为反馈信息传输至井下数据处理装置。最后，井下数据处理装置根据地面数据处理装置的反馈信息，调整待传输数据传输帧的编码方式，并按照当前编码方式所指示的速率利用上行信道将待传输数据传输帧发送至地面。本发明实现了在单芯电缆上大幅提高数据的上行传输速率，同时还实现了对数据传输速率的自适应调节，降低了误码率，从而在提高了数据传输速率的同时也保证了数据传输的正确率。

13、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。