通信應用程序制造技術

在一些實施方案中，一種設備和系統以及方法和制品可以操作來使用預定位數確定作為通信系統配置的部分的每個子載波的統一位數和糾錯率以最大化有效位發射率，同時最小化所述配置描述的大小。所述配置描述指定至少所述每個子載波位數、所述糾錯率和所述子載波數量。本發明專利技術描述了額外設備、系統和方法。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】專利技術背景鉆機操作員通常在鉆井操作期間采用隨鉆測量(MWD)和隨鉆測井(LWD)鉆具和服務的使用來測量和/或記錄鉆孔和/或包圍鉆孔的巖層內的各種狀況。MWD/LWD鉆具利用多種傳感器以采樣并匯集數字值以在鉆井操作期間實時發射到地面。發射方案和信道介質可以不同。例如，其可以包括通過水和鉆井泥漿進行的泥漿脈沖遙測技術(MPT)、通過巖層進行的電磁遙測技術(EMT)和經由鉆柱進行的聲波遙測技術(AT)。每一方案通常采用某種形式的調制(例如脈沖位置調制(PPM)、正交分頻多路復用(OFDM)和直接序列展頻(DSSS))以增加通過相關介質進行的通信的可靠性。因為給定通信信道的信噪比(SNR)通常取決于巖層特性和鉆頭深度，所以調制方案的最有用配置(例如每個子載波位數、糾錯率等等)可以經常改變。當此發生時，井下發射器從地面設備接收新的配置信息，使得可改變其操作模式。因為巖層內的通信帶寬極低，所以希望最小化發送到發射器的配置信息量。附圖簡述圖1說明根據本專利技術的各個實施方案的發射器和接收器處的擾頻器變換的實例。圖2說明根據本專利技術的各個實施方案的連接固定長度數據包與SEED和POLY值的位流格式。圖3到圖4說明根據本專利技術的各個實施方案的發射器和接收器的方框圖。圖5是根據本專利技術的各個實施方案的設備和系統的方框圖。圖6是說明根據本專利技術的各個實施方案的幾種方法的流程圖。r>圖7說明本專利技術的鋼索系統實施方案。圖8說明本專利技術的鉆機系統實施方案。圖9是根據本專利技術的各個實施方案的制品的方框圖。具體實施方式介紹如先前提及，鉆機操作員通常在鉆井操作期間采用MWD和LWD鉆具和服務來測量和/或記錄鉆孔和/或包圍鉆孔的巖層內的各種狀況。MWD/LWD鉆具利用多種傳感器以采樣并匯集數字值以在鉆井操作期間實時發射到地面。發射方案和信道介質可以不同。所使用的方法之一是通過巖層進行的EMT。為了增加通過此介質進行的通信的可靠性，可以使用不同形式的調制。因此，各種調制技術(一些技術使用多個子載波)可用來通常使用巖層本身作為通信信道來將數據編碼為信號。OFDM是用來獲得高可靠性和高數據速率兩者的調制方案之一。在OFDM中，每一子載波可在發射到地面之前被加載不同位群集。OFDM因此使用多個子載波以發射數據，所述數據可能在調制之前被擾頻。所述數據在每一子載波上被編碼為相位和振幅且使用符元發射。對于每一符元，在每一子載波上發射新的相位和振幅。一般來說，可被加載到每一子載波上的位數取決于子載波SNR。當操作OFDM調制解調器時，其有用于選擇每一信道的配置，包括糾錯率，所述糾錯率提供最佳總比特率同時使誤差概率保持低于固定量。還可改變被分配給每一子載波的功率。用來尋找最有用配置的任何程序應有效，使得發射將不會過度延遲。此外，配置信息應盡可能緊湊以充分利用可用帶寬。為了解決一些此類挑戰以及其它挑戰，本文中描述用于確定群集配置和糾錯率的設備、系統和方法，所述糾錯率最大化固定總功率預算內的總比特率-同時盡可能多地減少用來傳達配置信息(本文中指定為“配置描述”)的位數。關于發生在經由固有“慢”通信信道連接的位置(諸如由用作通信信道的地質巖層耦合的井下總成(BHA)和地面)之間的OFDM通信的此后一考慮是極有用的。搜索算法的一些特征包括三個參數的考慮：應使用哪個子載波、使用每一子載波上的哪一個群集和使用哪一個糾錯率。所述算法嘗試以對總通信比特率的最小影響減小配置描述的大小。為了此文檔目的，“配置描述”意指定義至少以下項的位集合：子載波數量、每個子載波位數和糾錯率。在一些實施方案中，描述一種經由有限反饋使用原位OFDM傳訊優化EMT服務的方法。更具體地說，所述方法可操作來選擇和配置OFDM調制編碼方案(MCS)。配置選擇是有用的，因為其允許更有效地使用可用功率和帶寬(由通信信道(例如巖層)規定)以最大化受誤差約束和有限功率約束的信息數據速率。換句話來說，過度積極地相對于數據速率配置的發射器將會在通信鏈路的接收端造成許多誤差。另一方面，過度保守配置的發射器將會使用過多功率和/或對于可用帶寬來說低效，從而造成信息發射慢于其它可能的情況。利用OFDM的EMT系統面臨的決策包括：子載波分配/啟動、功率分配、位分配、糾錯碼(ECC)/前向糾錯(FEC)碼率(例如，信息速率對總比特率(包括信息和奇偶校驗)的比)和誤差位置(如果有)。本文中描述的機制在接收器處使用SNR測量以確定用于優化地面或具有具備功率能力的先驗知識的發射器原位處的頻譜和功率使用量的配置。因為跨OFDM系統的子載波的噪聲功率和信道響應可能不均勻，所以已知使用哪個載波和加載到每一載波上的位數是有用的。所述系統應操作來在選擇ECC/FEC碼時識別此類項以在調整信息數據速率時有效地利用權衡額外奇偶校驗。當在EMT通信系統中使用糾錯編碼(例如，卷積編碼)時，最大化井下發射器與地面接收器之間的有效信息吞吐量的有效方式是有用的。此可有助于增加通信上行鏈路和下行鏈路數據的有效速率。鉆機時間成本也是一個因素。解決方案應操作來隨著鉆井狀況改變而快速再配置，因為不同的巖層通常具有不同的信道特性。為了完成此再配置，大部分實施方案限制用于配置描述的總位數。在其中通信信道大幅限制吞吐量的狀況下，最小額外負擔具有更大值-尤其當使用OFDM或其它多串流傳訊時。以下段落描述用于限制所需配置數量的機制的一些實施方案，所述機制有時候是次優的，但是在許多情況下極接近最優。如此文檔中使用，“擾頻器”是包括電氣硬件的處理裝置，所述電氣硬件操作來在數據流發射到通信信道中之前操控數據流。所述操控通過通信信道的接收端處的“解擾器”顛倒。擾頻器類型可以包括加法和乘法擾頻器。擾頻廣泛用于衛星、無線電中繼通信和PSTN(公共交換電話網絡)調制解調器。在一些實施方案中，擾頻器剛好放置在FEC(前向糾錯)編碼器前面，或其可放置在FEC后面、剛好在調制或線編碼器前面。在此背景下，擾頻器與加密無關，因為擾頻器的意圖并不是使消息呈現難以理解，而是導入有用的性質至發射信號。例如，擾頻器可以操作來在不移除非所需序列的情況下將數字序列變換為其它序列，以減小發生令人不快的序列的概率。因此，一些實施方案可以包括用于通過巖層通信的系統，其包括被配置來用已變換數字數據調制電流且本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種系統，其包括：第一處理器，其用于將從井下采集的傳感器數據編碼為上行鏈路信道信號，所述編碼根據配置描述而進行；第二處理器，其用于計算與所述上行鏈路信道信號相關的信道衰減，且確定形成系統配置的部分的每個子載波的統一位數和糾錯率以在使用配置描述中的預定位數時最大化有效位發射速率，所述配置描述具有指定至少所述每個子載波位數、所述糾錯率和所述子載波數量的內容；和發射器，其用于將所述上行鏈路信道信號從所述第一處理器傳達到所述第二處理器。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】1.一種系統，其包括：
第一處理器，其用于將從井下采集的傳感器數據編碼為上行鏈路
信道信號，所述編碼根據配置描述而進行；
第二處理器，其用于計算與所述上行鏈路信道信號相關的信道衰
減，且確定形成系統配置的部分的每個子載波的統一位數和糾錯率以
在使用配置描述中的預定位數時最大化有效位發射速率，所述配置描
述具有指定至少所述每個子載波位數、所述糾錯率和所述子載波數量
的內容；和
發射器，其用于將所述上行鏈路信道信號從所述第一處理器傳達
到所述第二處理器。
2.根據權利要求1所述的系統，其還包括：
糾錯碼編碼器，其用于基于所述糾錯率接收數據位且將奇偶校驗
位添加到所述數據位。
3.根據權利要求1所述的系統，其還包括：
映射器，其用于基于用來確定所述子載波數量的總信噪比裕度調
整均勻地施加于所述多個子載波中的每一個的功率。
4.根據權利要求1所述的系統，其還包括：
變換模塊，其用于從所述映射器接收復數且將所述復數變換為包
括時域信號的部分的所述上行鏈路信道信號。
5.根據權利要求1所述的系統，其還包括：
存儲器，其用于存儲以經驗確定的信噪比增益的查找表，所述信
噪比增益用來確定總信噪比裕度，所述總信噪比裕度然后又用來確定
所述子載波數量。
6.根據權利要求1所述的系統，其還包括：
井下鉆具，其容置所述第一處理器和所述發射器。
7.根據權利要求1所述的系統，其還包括：
第二發射器，其耦合到所述第二處理器以將下行鏈路信號內的新
配置描述發射到耦合到所述第一處理器的第二接收器，其中所述第一
處理器被配置來在接收到所述新配置描述之后修改所述上行鏈路信
道信號或時域信號發射配置的后續發射。
8.根據權利要求7所述的系統，其中所述新配置描述包括使得
能夠識別用于所述上行鏈路信道信號或所述時域信號發射配置的所
述后續發射的多個子載波的有限位數。
9.根據權利要求7所述的系統，其中所述新配置描述包括識別
用于所述上行鏈路信道信號或所述時域信號發射配置的所述后續發
射的前向糾錯碼率的有限位數。
10.根據權利要求7所述的系統，其中所述新配置描述包括識別
在所述上行鏈路信道信號或所述時域信號發射配置的所述后續發射
中均勻地跨子載波使用的調制次序的有限位數。
11.一種在一個或多個處理器上執行的處理器實施方法，所述一
個或多個處理器執行所述方法，所述方法包括：
確定作為通信系統配置的部分的每個子載波的統一位數和糾錯
率以在使用配置描述中的預定位數時最大化有效位發射速率，所述配
置描述指定至少所述每個子載波位數、所述糾錯率和子載波數量。
12.根據權利要求11所述的方法，其中所述確定包括：
計算總信噪比裕度以確定所述子載波數量。
13.根據權利要求12所述的方法，其還包括：
減小所述子載波數量以在所述總信噪比裕度不大于零時提供減
小數量的子載波。
14.根據權利要求13所述的方法，其還...

【專利技術屬性】
技術研發人員：V·J·施托爾普曼，E·巴拉克，
申請(專利權)人：哈里伯頓能源服務公司，
類型：發明
國別省市：美國;US