耦合钻井液钻柱声波传播特性研究

钻井过程中非常规钻井液的应用,使得随钻数据无法通过传统的钻井液脉冲方式传输,迫切需要更高数据传输速率和受工作环境影响更小的井下随钻无线传输技术。基于钻柱信道的井下信息声波传输技术是较为理想的随钻数据无线传输方式,为给声波传输系统的设计提供理论依据,针对钻柱信道中的声波传播特性进行了研究。研究结果表明:钻柱信道具有通带和阻带相间的梳状滤波器特征,频带分布具有一定的周期性和对称性特征。钻柱结构决定了其信道通阻带的分布情况,随着钻杆根数的增加通带内小谱峰的个数增加,信道传输能力下降,结构尺寸不一致会使通带变窄,声波传输性能下降。     

钻杆中声波传输特性测试

在实验室进行钻杆声波传输特性测试试验.使用激振器和自制激励装置作为激发源、特制的钻杆短节为传输信道,研究声波在钻杆充气、充水、压沙袋3种状态下的传输特性;利用扫频信号激励钻杆,确定钻杆中声波的最佳传输频率点,得出钻杆中声波衰减的经验公式.结果表明:钻杆接箍和声波频率是造成声波衰减的主要因素;纵波是相对较好的信息传输载体;钻杆信道通带为非平滑的梳状滤波器结构.     

自适应BPSK在井下钻柱声波传输中的应用

基于钻柱信道的随钻数据声波传输方式能够满足现代钻井速度快、传输数据量大的要求,针对声波在钻柱中传播的问题,进行了声信号沿钻柱传输的信道特征以及声波通信的研究。根据波导理论,建立了声波沿钻柱传输的信道模型,声波在钻柱中传播,采用BPSK载波调制,为了克服BPSK载波在传输过程中相位偏移问题,运用自适应扩频通信系统模拟通信信道模型,自适应模拟跟踪信道特性,为正确地解调信号提供保障。实验结果表明:该方法可有效地实现数据沿钻柱高速传播,而且具有解码过程简单,误码率低、可靠性高等特点。在未来的深钻应用中,使声学遥测成为一种有效的传输方法来获取井下数据,实现更高速率的数据传输。     

基于OFDM的一种空时协作方案

根据OFDM子载波信道的相关性及协作分集的发送特点,利用协作的广播阶段,提出了可获得OFDM调制下多径增益的一种简单空时协作方案。在协作分集发送的不同时隙,将信号在相关性最小的子载波信道上传输,与传统协作方案比,该系统在不降低传输速率的情况下多获得一阶的分集增益。通过对中断概率的研究,给出了最佳的功率分配方案,并对系统理论误码率进行了分析。仿真结果表明该方案可以获得明显的性能增益。     

级联低密度校验码的差分酉空频调制技术

提出了一种新的级联低密度校验码的“差分酉空频调制”方案,该方案适用于收发端均未知信道状态信息的多输入多输出(OFDM)系统.“差分酉空频调制”是在发送天线与OFDM子载波之间进行“空频”编码,而在相邻两个OFDM码字之间进行差分调制,它可以充分利用多径衰落信道所提供的频率分集资源,不需要任何信道状态信息就能够获得最大的频率分集增益.由于其具有最大化的频率分集增益和较高的编码增益,故该方案的系统误码率性能远远优于新近研究文献中所提出的“差分酉空时调制”OFDM技术.在接收端提出了非相干迭代译码方案,其性能良好,同时译码复杂度相对较低.相应的仿真研究表明,该方案在“时频双选”信道下具有很强的鲁棒性.     

声波在钻柱中的传播特性

首先分析声波在管柱中的传播机制和特性,接箍等效为声透层,依据突变截面管和波导管声波传播相关理论,利用传递矩阵法分析声波在钻柱中的透射和反射.对理想钻杆中沿管轴方向的纵波传播模型进行分析,推导出纵波频率方程.利用色散曲线对钻杆中纵波传输的频域特性进行分析,并通过有限长管试件进行声传输试验.结果表明:钻杆和接箍的长度和截而积决定了钻柱的频带结构,并且这种频带结构的变化旱周期性和对称性;在钻柱信道中,通带和阻带交替出现,钻柱表现为一种梳状滤波器,且在一个频带周期内随着频率的增加,通带先变窄冉变宽,阻带则先变宽再变窄;钻杆长度增加使通带变窄,接箍截面积减小使通带变宽,钻杆各节钻管的长度不一致会使通带变窄.     

随钻数据声波传输系统算法研究

油田井下随钻测斜数据的声波传输具有速率高等优点,具有广泛的应用前景。设计了基于LDPC和OFDM的声波传输系统,利用OFDM系统改善声波系统中码间干扰问题,仿真对比了LS、LMMSE、MMSE、SVD等算法,LS算法的误码性能较差,然而其复杂度较低,比较适合于井下数据的传输。为了增强系统的抗误码性能,提出了改进的LDPC译码算法,降低了系统的复杂度。     

水声OFDM通信系统中的最优子载波功率分配

目的研究水声OFDM通信系统中的最优子载波功率分配。方法提出了水声OFDM通信系统中的最优子载波功率分配算法。首先将传播损失等效到信道频域响应中,建立了水声OFDM等效传播模型。在此模型基础上,以最大化OFDM系统中的有效子载波数目为目标,根据各子载波上的星座图、误码率门限、传播损失和环境噪声,结合信道信息对各子载波上的功率进行最优分配。对信道已知和信道未知、近距离传输和远距离传输等不同情况分别进行了讨论。结果文中算法在有效子载波数目比、OFDM块平均误码率、所需发射功率等方面均优于传统功率分配算法。结论文中算法可在水声OFDM通信系统中实现最优子载波功率分配。     

基于光OFDM信号导频功率分配优化的信道估计研究

针对光通信传输时会受到色散和衰减的影响,传输过程中融合拥有高频谱率和抗干扰色散等特性的新技术—正交频分复用(OFDM)技术,可以有效地减弱各种干扰影响。结合Matlab、OptiSystem仿真平台与导频信道估计技术,建立直接检测光OFDM系统仿真模型,设计5种功率分配优化方案并开展仿真试验研究。结果表明:当导频功率随频率增加而递增时,OFDM信号的误码率(BER)性能最优,功率随频率增加而递减时OFDM信号的BER性能最差;频率增加而导频功率先递减后递增的分配方式最佳,等功率的分配方式最差。导频功率分配时,在信道状况相对较差的高频和低频处适当增加导频功率可有效抑制衰减和干扰,系统性能处于最佳状态。     

无线ATM中的差错控制技术

在无线ATM网络中，无线信道的高误码率和突发特性要求对无线ATM信元有较强的误码保护，提出了一种适应于无线ATM系统混合纠错方案：用级联码保护语音信号，及BCH/混合Ⅱ型ARQ保护图像和数据．分析和仿真了这一混合纠错方案在高斯白噪声信道上的性能，仿真结果表明，该方案在降低信元信息错误率的同时有效地降低了信元丢失率．