[發明專利]一種基于OFDM的隨鉆電磁波傳輸系統

有效

• 申請號: 202110585416.4
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113364719B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 孫向陽;吳勤;郭成誠;劉西恩;胡俊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04L7/00
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 李林合

1.一種基于OFDM的隨鉆電磁波傳輸系統，其特征在于，包括通信連接的地面解調部分和井下調制部分；

所述地面解調部分包括第一濾波模塊、ADC轉換模塊、第一FPGA模塊、第一DSP模塊；所述第一濾波模塊的輸入端與地面接收天線連接，其輸出端通過ADC轉換模塊連接至第一FPGA模塊；所述第一FPGA模塊與第一DSP模塊連接，所述第一DSP模塊還與地面PC機連接；

所述井下調制部分包括第二DSP模塊、第二FPGA模塊、第一DAC轉換模塊以及運放模塊；所述第二DSP模塊與第二FPGA模塊連接，所述第二FPGA模塊通過第一DAC轉換模塊與運放模塊連接，所述運放模塊通過第一信號放大電路與井下發射天線連接；

所述隨鉆電磁波傳輸系統的使用方法為：

S1、井下第二DSP模塊進行OFDM調制得到OFDM信號；

S2、將OFDM信號送入第二FPGA模塊后按照SPI的接口時序進行串行數據傳輸處理后，經過SPI接口將其送入第一DAC轉換模塊轉換為模擬信號，并將模擬信號傳輸至運放模塊，得到放大濾波后的信號；

S3、通過第一信號放大電路以及井下發射天線將放大濾波后的信號發射；

S4、通過地面接收天線接收井下發射天線發射的信號，經過第一濾波模塊進行濾波后，將濾波信號傳輸至ADC轉換模塊進行信號轉換，得到第三轉換信號；

S5、將第三轉換信號通過McBSP0接口送入第一DSP模塊進行OFDM解調，完成隨鉆電磁波的上行傳輸；

所述步驟S1中在第二DSP模塊中進行OFDM信號調制，得到OFDM信號的具體方法為：

S1.1、對信號進行擾碼操作，然后根據比特分配表對擾碼后信號中每個子載波進行M-QAM映射，得到幀信號；

S1.2、在幀信號中插入導頻，并計算幀信號功率，獲取幀信號頻域數據；

S1.3、對頻域數據進行快速傅立葉反變換，并插入保護間隔，得到OFDM信號；

所述步驟S5中進行OFDM解調的具體方法為：

S5.1、將第三轉換信號進行符號同步校準，并對校準后的信號進行符號粗同步，根據粗同步信號進行快速傅里葉變換FFT，得到變換信號；

S5.2、將變換信號進行信道追蹤，獲取信道的頻域響應；

S5.3、根據變換信號和頻域響應，進行頻域均衡；

S5.4、對頻域均衡信號依次進行解映射、解擾以及RS解碼，完成OFDM解調；

所述步驟S5.1中得到變換信號后，進行發射端與接收端的采樣時鐘同步，具體為：將變換信號依次進行導頻提取、時間同步、AFC處理以及VCXO處理，完成發射端與接收端的采樣時鐘同步；

所述處理后的變換信號傳輸至ADC轉換模塊進行處理，根據處理后的變換信號以及第三轉換信號，進行符號同步校正。

2.根據權利要求1所述的基于OFDM的隨鉆電磁波傳輸系統，其特征在于，所述步驟S1.1中幀信號包括信道激活幀、訓練同步幀、訓練幀、信道分析幀、信噪比估計幀、數據同步幀和超幀同步幀。