深井声波通信技术研究

发布时间：2020-11-08 21:08

　　 声波测井技术作为智能测井技术的重要领域,相比于传统的测井技术具有无线传输、成本低、传输速率快、信道稳定等优点,其研究对推动智能测井技术具有重大价值。其中,井下的信道传输特性和井下信号快速稳定的传输到地表平台是研究深井声波通信的关键技术。从弹性波在固体中传输理论出发,分析声波的波动原理。将其应用到深井信道中,使用纵波作为信号载波,对深井信道建立模型。先从传统方法对深井信道的传输特性进行探讨;然后运用传递矩阵法对其进行分析,分别采用周期性和非周期性的信道。这两种信道均呈现出通阻带相交替出现的频响特性。为了更深入的研究,分析了周期性深井管道的长度和横截面积、非周期性深井管道的不同组合对传输性能的影响。从无线通信理论出发,分析深井无线通信技术,根据深井信道梳状滤波的特性建立了深井声波OFDM传输系统模型,分别从系统的发射端和接收端进行深入分析。发射端分析了星座映射、保护间隔和导频设计。接收端使用SC算法和频偏估计来研究对系统性能的影响;使用LS算法和DFT-LS算法对系统性能进行比较;分析了ZF均衡技术和MMSE均衡技术的特点。从理论开始分析并进行仿真,验证了传输系统的可行性和性能的稳定性。最后从深井通信系统应用场景的特殊性出发,提出了总体设计方案进行参考,分别从发射电路、接收电路、井下传输系统、中继系统、井上传输系统、电源选择等不同角度来详细的介绍每个方案的思路和设计建议。
【学位单位】：沈阳航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN92;TE151
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 论文研究的背景和重要意义
    1.2 国内外研究现状及趋势
        1.2.1 电缆线传输系统
        1.2.2 泥浆脉冲传输系统
        1.2.3 电磁波传输系统
        1.2.4 声波传输系统
        1.2.5 测井传输系统的对比
    1.3 本文的主要工作及结构安排
第2章 井下声波传输信道的特征研究
    2.1 井下信道的类型
        2.1.1 地层信道
        2.1.2 钻井液信道
        2.1.3 井壁信道
    2.2 声波在固体中传播
        2.2.1 弹性波的波动原理
        2.2.2 弹性波固体传播类型
    2.3 井壁中声波传播的类型
        2.3.1 井壁中弯曲波的波动特性
        2.3.2 井壁中扭转波的波动特性
        2.3.3 井壁中纵波的波动特性
    2.4 声波传输的衰减特性
    2.5 本章小结
第3章 声波传输特性仿真分析
    3.1 周期性井壁信道的仿真分析
        3.1.1 周期性井壁的声学特性
        3.1.2 色散曲线仿真分析
    3.2 传递矩阵法的理论分析
    3.3 传递矩阵法的仿真分析
        3.3.1 声波沿周期信道传输特性仿真分析
        3.3.2 声波沿非周期信道传输特性仿真分析
    3.4 本章小结
第4章 基于OFDM的深井声波传输技术
    4.1 OFDM技术的概述
    4.2 OFDM的原理
    4.3 OFDM的声波传输模型
    4.4 OFDM的发射端
        4.4.1 星座映射
        4.4.2 保护间隔
        4.4.3 导频设计
    4.5 OFDM的接收端
        4.5.1 同步技术
        4.5.2 信道估计
        4.5.3 均衡技术
    4.6 本章小结
第5章 深井声波通信系统的整体结构
    5.1 系统的整体分析
    5.2 系统总体设计
        5.2.1 发射电路设计
        5.2.2 接收电路设计
        5.2.3 井下传输系统
        5.2.4 中继系统
        5.2.5 井上传输系统
    5.3 电源的选择要求
    5.4 分集接收技术
    5.5 本章小结
总结
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文

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本文编号：2875344