[發(fā)明專利]海底電力線通信的方法和調(diào)制解調(diào)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680055475.4
• 申請(qǐng)日: 2006-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN101502017A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·布雷克;V·霍滕;V·斯泰根
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西門子公司
• 主分類號(hào): H04B3/54
• 分類號(hào): H04B3/54
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 盧 江;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于海底電力線通信例如用于經(jīng)由海底電力線的電信號(hào)傳輸二進(jìn)制數(shù)據(jù)的方法和調(diào)制解調(diào)器。

背景技術(shù)

海底電力線通信(subsea?power?line?communication)是特定形式的水下通信。優(yōu)選地，所述海底電力線通信被用于勘探和開采位于海床的氣和油田。海底通信例如被用于在干舷控制點(diǎn)(topside?control?site)和海底井口(wellhead)之間傳輸各種數(shù)據(jù)。采用到井口或者其它電子裝置的電子通信勘探或者開采的氣和油田有時(shí)被稱作“電子場(chǎng)(e-field，electronic?field)”。

在現(xiàn)有技術(shù)中，描述了用于海底通信的不同技術(shù)。一方面，有有線的電或者光連接，另一方面有無(wú)線的連接。有線連接可以被細(xì)分為第一組和第二組，所述第一組提供與電力線分離的電子或者光連接的通信線路，第二組利用電力線用于電子通信。在后一種情況下，有利地，不需要單獨(dú)的通信線路。

例如在US?2005/0243983?A1中，描述了用于從導(dǎo)體接收數(shù)據(jù)和發(fā)射數(shù)據(jù)到導(dǎo)體的調(diào)制解調(diào)器。所述調(diào)制解調(diào)器包含用于發(fā)射數(shù)據(jù)到所述導(dǎo)體的輸出驅(qū)動(dòng)器、用于從所述導(dǎo)體接收數(shù)據(jù)的接收器和用于使接收器輸入端的阻抗與導(dǎo)體的阻抗相匹配的阻抗匹配裝置。輸出驅(qū)動(dòng)器的增益、接收器的增益和接收器輸入端的阻抗在所述調(diào)制解調(diào)器處可調(diào)節(jié)。

所有熟知的用于海底電力線通信的調(diào)制解調(diào)器使用某種頻移鍵控調(diào)制(frequency?shift?keying?modulation)技術(shù)，允許高達(dá)19200bit/s的比特率和高達(dá)約100km的工作范圍。為此目的，熟知的調(diào)制解調(diào)器使用包含電子信號(hào)用的低通濾波器和已調(diào)制的二進(jìn)制數(shù)據(jù)用的高通濾波器的雙工器，分別過濾出超過和低于100kHz的頻率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標(biāo)是說(shuō)明一種用于海底電力線通信的方法和調(diào)制解調(diào)器，借助其，以明顯較高的比特率和較大的工作范圍通信是有可能的。

所述問題通過包含在權(quán)利要求1中規(guī)定的特征的方法和通過包含在權(quán)利要求11中規(guī)定的特征的調(diào)制解調(diào)器解決。

本發(fā)明有利的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中規(guī)定。

為了本發(fā)明，可以理解，每當(dāng)聲明與調(diào)制相關(guān)的時(shí)候，可替代地或者附加地，可以相應(yīng)地與解調(diào)相關(guān)。

本發(fā)明提議，使用正交頻分復(fù)用(OFDM(orthogonal?frequencydivision?multiplexing))尤其在適當(dāng)?shù)恼{(diào)制解調(diào)器中將二進(jìn)制數(shù)據(jù)調(diào)制到海底電力線的電信號(hào)上。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，在兩個(gè)通信調(diào)制解調(diào)器(其中一個(gè)在海床處和另一個(gè)在干舷處)中都執(zhí)行OFDM。這樣，例如可以在海底電子單元和干舷控制點(diǎn)之間提供高達(dá)3Mbit/s的高比特率的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。

在OFDM(其本身從電視廣播中公知)的情況下，發(fā)射調(diào)制解調(diào)器發(fā)送多個(gè)不同的正交頻率，也稱載波頻帶或者信道。假如兩個(gè)載波頻帶關(guān)于其相對(duì)相位關(guān)系是相互無(wú)關(guān)的，那么兩個(gè)載波頻帶據(jù)說(shuō)是正交的。所述二進(jìn)制數(shù)據(jù)被調(diào)制到所謂OFDM符號(hào)形式的電信號(hào)上。

將OFDM用于海底電力線通信帶來(lái)幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。不同的載波頻帶在頻率方面可以相互接近，因而使得高的頻譜效率成為可能，允許高的總比特率。此外，OFDM允許容易地過濾出噪聲。假如某個(gè)頻率范圍遇到干涉，那么可以以較慢的比特率運(yùn)行相應(yīng)的載波頻帶或者甚至可以將其禁用。這樣，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)200km的高工作范圍。此外，通過將合適數(shù)目的載波頻帶分配到上行和下行傳輸，可以按需調(diào)整相應(yīng)的比特率。

在優(yōu)選的實(shí)施例中，在從2kHz到400kHz的間隔內(nèi)的頻率范圍被用于OFDM，也即所述經(jīng)調(diào)制的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。有可能使用與所述間隔一樣寬或者比所述間隔窄的頻率范圍，例如10kHz到400kHz。所述實(shí)施例為OFDM提供寬頻帶，因此使得大量載波頻帶成為可能，因而使得高比特率成為可能。與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，這尤其是通過使用低于100kHz的頻率實(shí)現(xiàn)。因此，寬帶傳輸是可能的，引起較高的比特率。上限400kHz減少了由開關(guān)電源引起的高頻噪聲和其諧波以及從干舷源所拾取的噪聲。此外，海底電纜衰減在高于400kHz的頻率處是高的。

有利地，所述電信號(hào)通過低通濾波器，經(jīng)調(diào)制的二進(jìn)制數(shù)據(jù)通過帶通濾波器。優(yōu)選地，所述濾波器包含在調(diào)制解調(diào)器的雙工器單元中。對(duì)于最佳可達(dá)信號(hào)，帶通濾波器允許通過從2kHz到400kHz的頻率。低通濾波器允許在海底電力線上疊加調(diào)制解調(diào)器信號(hào)之前，切斷來(lái)自于干舷和海底電源的低頻噪聲的干擾。優(yōu)選地，低通濾波器從2kHz開始彎曲并且向下直到0Hz。