[發(fā)明專利]基于壓縮感知的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)V-OFDM聲波傳輸方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711331660.8
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號(hào): CN108111455B
• 公開（公告）日: 2020-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉;師奕兵;馬東;李焱駿;楊福毅
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L27/26
• 分類號(hào): H04L27/26;H04L25/02;H04B11/00;G08C23/02;E21B47/16
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種基于壓縮感知的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)V-OFDM聲波傳輸方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、待發(fā)送隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的星座映射

井下將采集的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)表示成二進(jìn)制序列，并將二進(jìn)制序列由低位到高位每2位通過QPSK映射為一位數(shù)據(jù)，生成映射后的數(shù)據(jù)序列；

(2)、添加導(dǎo)頻序列并進(jìn)行子載波調(diào)制

將QPSK星座映射后的數(shù)據(jù)序列中添加收發(fā)兩端已知的導(dǎo)頻序列，然后將數(shù)據(jù)序列每N個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成M×L維矩陣每N個(gè)數(shù)據(jù)可以視為一個(gè)V-OFDM符號(hào)，然后對M×L維矩陣的每一行做L點(diǎn)IDFT變換(Inverse Discrete Fourier Transform離散傅里葉逆變換)，變換后將M×L維矩陣即發(fā)送矩陣的后L_cp列添加到該矩陣第一列前，形成帶循環(huán)前綴的M×(L+L_cp)維矩陣

將M×(L+L_cp)維矩陣進(jìn)行并串轉(zhuǎn)換，形成M×(L+L_cp)點(diǎn)串行序列，該序列為V-OFDM時(shí)域基帶信號(hào)，然后對基帶信號(hào)進(jìn)行上變頻調(diào)制，生成頻帶信號(hào)；

(3)、頻帶信號(hào)的發(fā)射

頻帶信號(hào)通過D/A轉(zhuǎn)換電路，生成模擬信號(hào)，然后通過二階帶通濾波器和功率放大器，最后信號(hào)通過激振器產(chǎn)生聲波信號(hào)，加載到鉆柱信道中；

(4)、聲波信號(hào)的接收

加載到鉆柱信道中的聲波信號(hào)經(jīng)過信道衰減、噪聲干擾，到達(dá)接收端，聲波信號(hào)通過加速度傳感器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過帶通濾波器和放大器對信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，最后信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換電路，生成待處理的頻帶信號(hào)；

(5)、頻帶信號(hào)的解調(diào)

待處理的頻帶信號(hào)首先通過下變頻解調(diào)，轉(zhuǎn)換成V-OFDM時(shí)域基帶信號(hào)，然后對每M×(L+L_cp)點(diǎn)串行序列進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換形成M×(L+L_cp)維矩陣，將矩陣的前L_cp列丟棄，變?yōu)镸×L維矩陣即接收矩陣對M×L維矩陣的每一行做L點(diǎn)DFT變換(Discrete Fourier Transform離散傅里葉變換)，得到解調(diào)后的M×L維矩陣，完成頻帶信號(hào)的解調(diào)；

(6)、隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的恢復(fù)

從解調(diào)后的M×L維矩陣提取出導(dǎo)頻序列，然后依據(jù)導(dǎo)頻序列，利用壓縮感知進(jìn)行信道估計(jì)，然后根據(jù)信道估計(jì)得到的信道矢量矩陣H_l，對解調(diào)后的M×L維矩陣中剩余的數(shù)據(jù)進(jìn)行均衡，最后對均衡后的數(shù)據(jù)進(jìn)行QPSK解調(diào)，得到隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)；

所述根據(jù)信道估計(jì)得到的信道矢量矩陣H_l為：

4.1)、令列向量列向量其中，和分別為接收矩陣和發(fā)送矩陣的第l列；

4.2)、在列向量列向量中分別選取出導(dǎo)頻序列對應(yīng)的P列向量其中，k_p為導(dǎo)頻序列對應(yīng)的列序號(hào)，k_p＝0,1,…,P-1，其取值范圍為0到L-1的整數(shù)；

4.3)、依據(jù)以下公式：

計(jì)算出稀疏向量h；

其中：矩陣y_P是列向量按列構(gòu)成的矩陣，矩陣D_P中是以列向量的向量元素為對角元素的矩陣，其維數(shù)為MP，矩陣V_s中為M×N維矩陣，其第a行除了第k_p+1+(a-1)L元素為1，其余元素全為0；

F_N,N×D為N×NDFT(離散傅里葉變換)矩陣F_N的前D列，其中：

其中；

4.4)、根據(jù)稀疏向量h，依據(jù)得到信道矢量矩陣H_l，矩陣為矩陣U_l的共軛轉(zhuǎn)置矩陣，矩陣S_l為M×N維矩陣，其第a行除了第l+1+(a-1)L元素為1，其余元素全為0，其中，U_l為M×M維酉矩陣，其第s行，m列元素為：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于壓縮感知的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)V-OFDM聲波傳輸方法，其特征在于，所述計(jì)算出稀疏向量h為：定義稀疏度K＝6，將矩陣y_P、測量矩陣A輸入到OMP算法中，得到稀疏向量h。