[发明专利]基于MIMO技术的测井电缆高速数据传输方法

说明书

本发明涉及一种基于MIMO技术的测井电缆高速数据传输方法，该方法打破已有的七芯电缆只能单芯进行数据传输的格局，采用四根缆芯同时进行数据传输，每根缆芯数据采用OFDM进行调制，同时将串扰转换成有用信号，在接收端辅助信号恢复，有效的解决了传统电缆传输系统中传输速率有限、带载能力不足等问题。7000米长的电缆传输速率可达2.5Mbps，误码率低至5E‑9。在相同条件下，本方法传输速率是单芯进行数据传输的两倍，大大提高了数据传输的速率。本方法属于多路复用的高速数据传输方法，更适用于以七芯电缆为传输介质的高速传输系统中，有效提高电缆利用率的同时大大提高传输速率。

技术领域

本发明属于地球物理勘探的地震数据传输技术领域，涉及一种测井电缆高速数据传输方法，特别涉及一种基于MIMO技术的测井电缆高速数据传输方法。

技术背景

目前，地震数据传输系统正向多参量、高速化发展。地震信号的传输速率与误码率是衡量测井数据传输系统的重要技术指标，数据传输系统的性能直接影响着其带载能力和传输准确性，也对地震数据传输系统中电缆数据传输的速度及误码率提出了越来越高的要求。

不同于多个单芯电缆独立传输，以七芯电缆为介质的数据传输系统各个缆芯之间结构上相互交织，间距更短，串扰更强。通常七芯电缆传输系统是利用中间缆芯单独传输数据，其缆芯传输速率非常有限，主要是因为数据的串行传输使单位时间内传输的数据量很少，同时电缆的低通滤波特性使高频部分严重衰减。

CN102045289A公开了《一种利用OFDM技术实现高速传输的遥传系统》，采用先进的OFDM技术、高速数字信号处理dsp系统和大规模集成电路FPGA。以七芯铠装电缆为传输介质，仅用中间缆芯传输数据，其7000米长电缆传输速率达到560kbps。

CN102913235A公开了《一种测井数据传输系统》，实现井中与地面之间的数据交互，其系统采用OFDM数据调制技术，在7000千米的七芯铠装电缆上可以实现900kbps的高可靠性数据传输速率。

上述发明的系统中，虽然传输速率有一定提高，但是传输速率仍在1Mbps以下，数据传输速率有限，难以满足数据传输系统的实时性要求。尤其是在一些条件恶劣的环境，其外部干扰较大，数据的传输速率和质量可能会大幅度下降。

多入多出技术(MIMO)最早始于无线通信领域，其原型是在发送端采用多个天线同时发送数据，在接收端采用多个天线接收数据，各个天线之间数据空间重叠，所以采用MIMO技术将各个天线传输的数据进行分离。CN105763292A公开了一种《多对双绞线自适应传输方案及系统》，首次提出在双绞线上采用MIMO技术，但是双绞线传输距离非常有限最大限度为100m，很难实现数据长距离传输。

随着现代通信技术的不断发展，人们对通信质量的要求也越来越高，对于特殊的应用场景地震数据传输来说，它对于移动性要求不高，但对数据的高速性、可靠性要求较高。以往采用七芯铠装电缆中间芯传输数据的方法严重制约了传输速率。MIMO技术最早始于20世纪70年代，其主要针对无线传输领域，到20世纪90年代，MIMO技术取得了突破性的进展，随后相继出现对角BLAST算法、空时编码、垂直BLAST算法等处理方法，使MIMO 的研究得到了迅速发展，逐渐应用于各个传输领域。综上，如能采用MIMO技术利用四根电缆同时进行数据传输，不但可以打破已有的单入单出的格局，还能大大提高七芯铠装电缆通信系统的传输速率以及可靠性，以满足地震数据传输系统的要求。

发明内容

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于MIMO技术的测井电缆高速数据传输方法，在原有采用OFDM调制技术以七芯电缆中间芯为传输介质的数据传输系统的基础上，利用七芯铠装电缆中的四根缆芯同时传输数据，并于接收端采用MIMO技术将四通道数据有效分离，使单位时间内传输数据量倍增，大大提高了系统的传输速率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：