[发明专利]基于OFDM高速测井遥传系统的FPGA信道预加重与均衡方法及系统

说明书

本发明涉及基于OFDM高速测井遥传系统的FPGA信道预加重与均衡方法及系统，地上通信板发送训练序列A至井下通信板，井下通信板FPGA利用A中M个重复的短训练序列进行数据同步，利用A中N个重复长训练序列训练LMS时域均衡器；将N个重复长训练序列经过时域均衡器后的第N个序列的数据使用特定信道进行4QAM的OFDM调制发送给地上通信板；地上通信板FPGA将第N个均衡后的长训练序列的数据做快速傅里叶变换，得到各个子信道的预加重系数，根据得到的各个子信道的预加重系数计算得到新的长训练序列E，并发送训练序列B至井下端通信板FPGA；井下通信板FPGA利用B中M个重复的短训练序列进行数据同步，对B中N个重复的长训练序列E，用之前训练得到的时域均衡器进行均衡，再做快速傅里叶变换，并计算出各个子信道频域均衡系数，完成对信道的预加重与均衡。

技术领域

本发明涉及一种基于OFDM高速测井遥传系统的FPGA信道预加重与均衡方法及系统，属于深地勘探领域。

背景技术

深地勘探中的井下数据传输系统由井下采集阵列间的传输系统和井下采集设备与地面控制中心间的测井遥传系统组成，其中测井遥传系统的性能决定了整个井下数据传输系统的性能。测井遥传系统的功能主要是通过传输介质如泥浆、电缆、光纤、电缆等将测井采集系统采集到的井下数据传输到地面控制中心，同时将地面控制中心的指令传输至测井采集系统。测井遥传系统传输速度的快慢是衡量测井设备性能优劣的重要指标。

目前测井系统中采用的电缆多为七芯电缆，其长度一般为3000-7000m，工作频率范围很窄，对高频信号衰减很大，一般在0-300kHz之间，系统不能使用更高频率的载波来传输信息，传输速度的提升成为瓶颈。目前世界三大测井公司都拥有各自研发的先进核心技术:斯伦贝谢公司的MAXI-500系统采用QAM调制解调技术，使系统上行数据传输速率可以达到5OOkbit/s；阿特拉斯公司的ECLIPS-5700测井系统采用曼彻斯顿编码技术，使系统上行数据传输速率可以达到23Okbit/s；美国哈里伯顿公司的LOG-IQ测井技术使用ADSL,DMT调制技术，上行数据传输速率可以达到800kbit/s，代表着世界最先进的测井技术水平。而我国成像测井技术起步较晚，目前大部分公司还是通过采购外国的设备进行资源开采工作，与国外先进的测井技术存在一定差距。

通过测井电缆实现井下信号能够快速实时高效地传输到地面，是国内外学术界和社会一直研究的重点和方向。电缆传输的速度成为效率提高的瓶颈，针对电缆自身的物理特性，可以通过先进的均衡技术与预加重技术补偿电缆衰减特性，恢复畸变信号，减小系统码间串扰。因此设计一种高效且稳定的信道预加重与均衡方法显得尤为重要。

随着深地资源勘探中测井深度不断加深，数据量不断增加，测井遥传系统中遇到的可用频带较窄，尤其是高频信号衰减较大的问题，越来越严峻。

发明内容

本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种基于OFDM高速测井遥传系统的FPGA信道预加重与均衡方法及系统，解决测井遥传系统中遇到的可用频带较窄，尤其是高频信号衰减较大的问题，联合采用预加重，时域均衡，频域均衡等方法对信道进行补偿。相对于仅在接收端进行均衡能够更好地恢复出原始信号，且简单高效，使得井下通信板能够采用更低功耗的FPGA，缓解供电与散热的压力。

为了解决上述问题，本发明提供一种基于OFDM高速测井遥传系统的FPGA信道预加重与均衡方法，利用现场可编程逻辑阵列FPGA实现信道的预加重与均衡，包括以下步骤：

(1)地上通信板发送训练序列A至井下通信板，其中训练序列A包含M个长度为P重复短训练序列C和N个长度为Q重复长训练序列D。其中M≥10，N≥3，P＝Q/4，Q为OFDM遥传系统中OFDM调制时所需的快速傅里叶变换点数，具体包括以下步骤：