一種井下信息傳輸的編碼及解碼方法
2024-01-23 05:27:15 1
專利名稱：一種井下信息傳輸的編碼及解碼方法
技術領域：
本發明有關於石油、天然氣鑽井作業隨鑽測量或隨鑽測井中，用於井下 信息遙測傳輸的編碼處理方法，尤其是有關於對組合脈衝編碼的處理和自校 驗，具體地講是一種井下信息傳輸的編碼及解碼方法。
背景技術：
在油氣鑽井作業中，常常需要把井底的測量信息通過循環系統的流體信 道及時傳輸到地面，由於其傳輸距離可能從數百米到十幾公裡，而且信道環 境極其惡劣，可以利用的信道帶寬非常窄，通帶頻率非常低，因此信息傳輸 速度很低，這些因素導致傳統通訊領域內許多先進技術無法應用於這一領 域。
而目前，在兼顧傳輸效率和抗幹擾能力的前提下，組合脈衝編碼是一種 針對這種信道特徵的比較有效的編碼方法。
圖1所示的是上述組合脈衝編碼的8位碼字的部分編碼圖譜。如圖所示， 該組合脈衝編碼以M個脈衝在N個時間槽(時間槽——編碼單位)內不同排位 來表示不同的數據。在這種編碼方式，在解碼時通過確定真實脈衝的位置來 進行解碼並通過奇偶校驗來進行檢測。
儘管上述組合脈衝編碼具有一定的抗幹擾能力，然而在許多時候，由於 信道惡化，噪聲較高，組合編碼脈衝畸變，導致解碼器無法準確定位真實脈 衝位置，從而解碼錯誤。
對此，可以通過特別處理，比如增加單個時間槽的寬度，可以提高抗幹 擾能力，然而它是以大大犧牲傳輸效率為代價的。並且雖然通過增加校驗位， 可以檢測出一部分誤碼，但傳統的應用於二進位比特流的奇偶校驗方法並不太適合上述編碼方式。
例如在圖1中，數值1(比特流0000 0001)和數值ll(比特流OOOO 1011)
的組合編碼僅僅中間脈衝相差1個槽位，如果由於信號的幹擾導致中間脈衝 定位誤差，從而會導致真實數值1被解碼為數值11的可能，此時，由於兩 個數值的二進位比特流中1的個數均為奇數，所以傳統的1位奇偶校驗無法 檢測出這種錯誤。
在此，將中國專利公開號為CN1770636A的"一種組合編碼器和組合解 碼器"專利文獻和中國專利公開號為CN101001127A的"對傳輸信息做校驗 和編碼的設備和方法"專利文獻引用於此，作為本發明的現有技術。
發明內容
本發明的目的在於提供一種井下信息傳輸的編碼及解碼方法，能有效提 高高位脈衝碼位調製的抗千擾能力。
本發明的另一目的在於提供一種井下信息傳輸的編碼及解碼方法，以增 加一個時間槽位消耗為代價加入了各脈衝碼位和的校驗信息，從而可以檢測 出奇數個脈衝碼位錯誤。
為了實現上述本發明的目的，本發明實施例提供一種井下信息傳輸的編 碼方法，所述的編碼方法包括以下步驟獲取一組組合編碼映射數據，所述 的組合編碼映射數據中的每個編碼單元內的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位 是以一定的順序排列；在編碼單元內選取參考點，所述低位脈衝碼位相比於 所述高位脈衝碼位更靠近所述參考點；將所述低位脈衝碼位的位置相對於所 述參考點進行偶數化處理。
本發明的實施例還提供一種井下信息傳輸的解碼方法，所述的解碼方法 包括如下步驟獲取一組組合編碼映射數據，所述的組合編碼映射數據中的 每個編碼單元內的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位是以一定的順序排列；結合 所述組合編碼映射數據先定位所述低位脈衝碼位；所述高位脈衝碼位根據所定位的所述低位脈衝碼位來進行定位。
為了實現上述本發明的另一 目的，本發明實施例又提供一種井下信息傳 輸的編碼方法，所述編碼方法包括以下步驟獲取一組組合編碼映射數據， 所述的組合編碼映射數據中的每個編碼單元內的低位脈衝碼位和高位脈衝 碼位是以一定的順序排列；在所述組合編碼映射數據中的一個編碼單元的編 碼碼型前增加1個編碼單位；對所述編碼單元的所有脈衝位置進行累加，計 算累加和；根據所述累加和進行奇偶校驗。
本發明實施例另提供一種井下信息傳輸的解碼方法，獲取一組組合編碼 映射數據，所述的組合編碼映射數據中的每個編碼單元內的低位脈衝碼位和 高位脈衝碼位是以一定的順序排列；確定奇偶校驗模式；對所述編碼單元的 所有脈衝位置進行累加，計算累加和；根據所述校驗模式和所述累加和進行 奇偶校驗。
本發明的有益效果在於
1) 由於實際信息傳輸時參考點有一定的模糊性，因此對低位脈衝偶數 化處理可使低位脈衝碼位調製的抗幹擾能力提高1倍，而高位脈衝以低位脈 衝位置做參考可以消除一部分參考點模糊性，從而也間接提高了高位脈衝碼 位調製的抗幹擾能力。
2) 脈衝碼位自校驗，以增加一個槽位消耗為代價，加入了各脈衝碼位 和的校驗信息，可以檢測出奇數個脈衝碼位錯誤。而傳統比特流奇偶校驗方 法則不一定能檢測出奇數個碼位錯誤，因為不同碼位所代表數據的比特流有 時也會滿足奇偶條件。
此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部 分，並不構成對本發明的限定。在附圖中-
圖1是現有技術中的8位碼字組合編碼示意圖；圖2A所示的是本發明實施例1的井下信息傳輸的編碼中的一組組合編 碼映射數據的示意圖。 _ 圖2B所示的是組合編碼低位脈衝定位參考點選取示意圖。 圖2C所示的是組合編碼低位脈衝定位參考點選取示意圖。 圖3是本發明井下信息傳輸的編碼以及解碼方法的一實施例的流程圖； 圖4是本發明提高脈衝定位精度的編碼方法流程圖； 圖5是本發明提高脈衝定位精度的解碼方法流程圖； 圖6是本發明脈衝位置自校驗處理的編碼方法流程圖； 圖7是本發明脈衝位置自校驗處理的解碼方法流程圖。
具體實施例方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施方式 和附圖，對本發明做進一步詳細說明。在此，本發明的示意性實施方式及其 說明用於解釋本發明，但並不作為對本發明的限定。
本發明實施例提供一種井下信息傳輸的編碼以及解碼方法。以下結合附 圖對本發明進行詳細說明。
實施例1
圖2A所示的是本發明實施例1的井下信息傳輸的編碼中的一組組合編 碼映射數據的示意圖。其中，上述的組合編碼映射數據中的每個編碼單元內 的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位是以一定的順序排列；接著，獲取在編碼單 元內選取參考點，使得相對於該參考點上述低位脈衝碼位在前，上述高位脈 衝碼位在後(如圖2A所示)；將上述低位脈衝碼位的位置相對於上述參考點 進行偶數化處理。
圖2B、圖2C所示的是組合編碼低位脈衝定位參考點選取示意圖，即所 選取的參考點根據選取不同的組合編碼映射數據而不同，參考點的選取應滿 足使得相對於該參考點低位脈衝碼位在前，高位脈衝碼位在後。
8其中，如圖2A所示本實施例1的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位是按由 低到高的順序排列，並且其參考點選在槽位"0"。根據本發明的編碼方法， 當考慮數值"10"時，由於數值"10"的低位脈衝碼位的位置相對於參考點 為偶數(即為0)，因此對該數值"10"的低位脈衝碼位不進行任何處理， 而當考慮數值"7"時，由於數值"7"的低位脈衝碼位的位置相對於參考點 為奇數(即為3)，因此將該數值"7"的低位脈衝碼位的位置向上述參考點 移一個編碼單位。
而在解碼時，先獲取一組組合編碼映射數據，上述的組合編碼映射數據 中的每個編碼單元內的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位是以一定的順序排列； 結合上述組合編碼映射數據先定位上述低位脈衝碼位；上述高位脈衝碼位根 據所定位的上述低位脈衝碼位來進行定位。
例如，在編碼時對於一個編碼單元(碼字)，將最低位脈衝位置(碼位)偶 數化處理，若最低位脈衝編碼位置M1為奇數，則令M1-M1-1，即最低位 脈衝相對於參考點前移1個編碼單位(槽位)，反之，若最低位脈衝編碼位置 Ml為偶數，則保持不變。
而在解碼時，先定位最低位脈衝編碼位置Ml，其他脈衝碼位的定位均 參考最低位脈衝位置M1確定。由於最低位脈衝碼位只能為偶數，因此其碼 位抗幹擾能力提高l倍，這樣即使參考點有一定的模糊性，也可以對其進行 準確定位。其他高位脈衝碼位最低位脈衝位置為基準進行定位，可以消除參 考點模糊的不利因素，因此也間接提高了高位脈衝的定位精度高，從而降低 誤碼的概率。
另外，本發明的實施例1還提供一種脈衝位置自校驗處理的方法，其中， 1)編碼時
1>擴展碼長對於一個編碼單元(碼字)，在其編碼碼型前增加1個編碼 單位(槽位)，即所有脈衝的編碼位置均加1，碼長也加l。 2>自校驗處理偶校驗對所有脈衝位置進行累加，若累加和(ZM)為奇數，則將最低位
脈衝位置Ml前移1個碼位，即M1-M1-1，反之，若累加和為偶數，則不
予處理。
奇校驗對所有脈衝位置進行累加，若累加和Q]M)為偶數，則將最低位 脈衝位置Ml前移1個碼位，即M1-M1-1，反之，若累加和為奇數，則不 予處理。
由此可見脈衝位置自校驗處理是以犧牲1個編碼單位的效率和1位的精 度為代價的。 2)解碼時
確定校驗模式，對於奇/偶校驗，當所有脈衝碼位累加和為奇數/偶數時， 認為數據正確，反之在編碼規則之內調整模糊的脈衝碼位，並降低數據置信 度；然後，對所有脈衝碼位M減1處理，再進行解碼。
仍以圖1中數值1和11的組合編碼為例，由於二者的脈衝碼位累加和 差l，採用上述方法就可以檢測出數據的對錯。
圖3是本發明井下信息傳輸的編碼以及解碼方法的一實施例的流程圖， 如圖3所示，井下信息傳輸的編碼處理方法包括
步驟301，選擇組合編碼方式，使編碼單元內脈衝組合按高低位順序排 列，如圖2B由低位到高位順序排列，或者如圖2C由高位到低位順序排列；
步驟303，選取參考點，使得在編碼單元內相對於參考點，低位脈衝在 前，高位脈衝在後，如圖2B和圖2C所示，參考點分別位於低位脈衝的左
面和右面；
步驟305，確定編碼處理模式，編碼處理模式包括提高脈衝定位精度和/ 或增加脈衝碼位自校驗信息。
圖4是本發明提高脈衝定位精度的編碼方法流程圖，如圖4所示，提高 脈衝定位精度的編碼方法包括-
步驟401，對於一個編碼單元(碼字)，判斷最低位脈衝編碼位置Ml是否為奇數，若是奇數，則進行步驟403，若是偶數，則進行步驟405;
步驟4'03，將最低位脈衝位置(碼位)偶數化處理，令M1-M1-1，即最低 位脈衝相對於參考點前移1個編碼單位(槽位)；
步驟405,結束編碼。
圖5是本發明提高脈衝定位精度的解碼方法流程圖，如圖5所示，提高
脈衝定位精度的解碼方法包括
步驟501，定位最低位脈衝編碼位置M1;
步驟503，參考最低位脈衝位置Ml確定其他脈衝碼位置；
由於最低位脈衝碼位只能為偶數，因此其碼位抗幹擾能力提高1倍，這 樣即使參考點有一定的模糊性，也可以對其進行準確定位。其他高位脈衝碼 位最低位脈衝位置為基準進行定位，可以消除參考點模糊的不利因素，因此 也間接提高了高位脈衝的定位精度高，從而降低誤碼的概率。
圖6是本發明脈衝位置自校驗處理的編碼方法流程圖，如圖6所示，脈 衝位置自校驗處理的編碼方法包括
步驟601，擴展碼長，對於一個編碼單元(碼字)，在其編碼碼型前增加l 個編碼單位(槽位)，即所有脈衝的編碼位置均加l，碼長也加l;
步驟603，對所有脈衝位置進行累加，計算累加和I]M;
步驟605，選擇校驗模式，若選擇偶校驗，則進行步驟607，若選擇奇 校驗，則進行步驟609;
步驟607，判斷步驟603的累加和ZM是否為奇數，如果是奇數，則進 行步驟611，如果是偶數，則進行步驟613;
步驟609，判斷步驟603的累加和I:M是否為偶數，如果是偶數，則進 行步驟611，如果是奇數，則進行步驟613;
步驟611，將最低位脈衝位置M1前移1個碼位，即M卜M1-1;
步驟613，結束編碼。
由此可見脈衝位置自校驗處理是以犧牲1個編碼單位的效率和1位的精度為代價的。
圖7是本發明脈衝位置自校驗處理的解碼方法流程圖，如圖7所示，脈 衝位置自校驗處理的解碼方法包括
步驟701，判斷校驗模式，如果是奇校驗，進入步驟703，如果是偶校 驗，則進入步驟705;
步驟703，判斷所有脈衝碼位累加和是否為奇數，若是奇數則進行步驟 707，若是偶數則進行步驟709;
步驟705，判斷所有脈衝碼位累加和是否為偶數，若是偶數則進行步驟 707，若是奇數則進行步驟709;
步驟707,校驗結果正確，所有脈衝碼位M減1處理，進行解碼；
步驟709，校驗結果錯誤，在編碼規則之內調整模糊的脈衝碼位，並降 低數據置信度，對所有脈衝碼位M減1處理，再進行解碼。
特別地，在解碼時，當最低位脈衝碼位M1減1處理後，若M1-K0， 則令MhO，此時解碼出的數據不降低原編碼數據的精度；事實上，所有低 位脈衝碼位未移位的數據都不會犧牲原編碼數據的精度，只有低位脈衝碼位 移位的數據會犧牲1位精度。
仍以圖1中數值1和11的組合編碼為例，由於二者的脈衝碼位累加和 差l，採用上述方法就可以檢測出數據的對錯。
在進行組合編碼時，通過對編碼脈衝進行特定方式的組合，確保一個編 碼單元(碼字)內相對於參考點，低位脈衝在前，高位脈衝在後。由於一個編 碼單元是一個完整的數據，因此可利用低位脈衝對數據精度影響較小這一特 徵，對最低位脈衝碼位(編碼位置)進行特別處理，其一令最低位脈衝碼位只 出現偶數，可提高其碼位判別準確性，降低或消除參考點的模糊性；其二在 編碼脈衝串前(參考點外)增加1個槽位，並調整最低位脈衝的碼位，使最低 位脈衝的碼位加入編碼脈衝碼位的自校驗信息(比如將1個碼字內各編碼脈 衝的碼位進行累加，依據累加和的奇偶特性，調整該碼字的低位脈衝碼位，使低位脈衝碼位為奇數或偶數)，這這種脈衝碼位自校驗的效果比單純的數 據比特流奇偶校驗更有效，從而提高脈衝碼位的檢錯和抗幹擾能力，以較小 的代價來提高組合編碼的綜合抗幹擾能力。 本發明的有益效果在於
1) 由於實際信息傳輸時參考點有一定的模糊性，因此對低位脈衝偶數 化處理可使低位脈衝碼位調製的抗幹擾能力提高1倍，而高位脈衝以低位脈 衝位置做參考可以消除一部分參考點模糊性，從而也間接提高了高位脈衝碼 位調製的抗幹擾能力。
2) 脈衝碼位自校驗，以增加一個槽位消耗為代價，加入了各脈 衝碼位和的校驗信息，可以檢測出奇數個脈衝碼位錯誤。而傳統比特 流奇偶校驗方法則不一定能檢測出奇數個碼位錯誤，因為不同碼位所 代表數據的比特流有時也會滿足奇偶條件。
以上所述的具體實施方式
，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行 了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式
而 已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做 的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種井下信息傳輸的編碼方法，其特徵在於，所述的編碼方法包括以下步驟獲取一組組合編碼映射數據，所述的組合編碼映射數據中的每個編碼單元內的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位以一定的順序排列；在編碼單元內選取參考點，所述低位脈衝碼位相比於所述高位脈衝碼位更靠近所述參考點；將所述低位脈衝碼位的位置相對於所述參考點進行偶數化處理。
2. 如權利要求1所述的井下信息傳輸的編碼方法，其特徵在於，所述 使編碼單元內的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位按一定的順序排列的步驟包 括使所述低位脈衝碼位和高位脈衝碼位按由高到低的順序排列。
3. 如權利要求1所述的井下信息傳輸的編碼方法，其特徵在於，所述 使編碼單元內的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位按一定的順序排列的步驟包 括使所述低位脈衝碼位和高位脈衝碼位按由低到高的順序排列。
4. 如權利要求2或3所述的井下信息傳輸的編碼方法，其特徵在於， 所述將低位脈衝碼位的位置相對於參考點進行偶數化處理是指-如果所述低位脈衝碼位的位置相對於所述參考點為奇數，則使所述低位 脈衝碼位的位置向所述參考點移一個編碼單位。
5. —種井下信息傳輸的解碼方法，其特徵在於，所述的解碼方法包括 如下步驟獲取一組組合編碼映射數據，所述的組合編碼映射數據中的每個編碼單 元內的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位是以一定的順序排列；結合所述組合編碼映射數據先定位所述低位脈衝碼位； 所述高位脈衝碼位根據所定位的所述低位脈衝碼位來進行定位。
6. —種井下信息傳輸的編碼方法，其特徵在於，所述編碼方法包括以下步驟獲取一組組合編碼映射數據，所述的組合編碼映射數據中的每個編碼單 元內的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位是以一定的順序排列；在所述組合編碼映射數據中的一個編碼單元的編碼碼型前增加1個編碼單位；對所述編碼單元的所有脈衝位置進行累加，計算累加和； 根據所述累加和進行奇偶校驗。
7. 根據權利要求6所述的井下信息傳輸的編碼方法，其特徵在於，所 述組合編碼映射數據中的一個編碼單元的編碼碼型前增加1個編碼單位的步 驟包括使所有脈衝的編碼位置均加1，並且所述編碼單元的碼長也加1。
8. 根據權利要求6所述的井下信息傳輸的編碼方法，其特徵在於，所 述進行奇偶校驗的步驟包括選擇校驗模式；當選擇偶校驗時，判斷所述累加和是否為奇數，如果是奇數，則將低位 脈衝位置前移1個碼位；當選擇奇校驗時，判斷所述累加和是否為偶數，如果是偶數，則將低位 脈衝位置前移1個碼位。
9. 一種井下信息傳輸的解碼方法，其特徵在於，獲取一組組合編碼映射數據，所述的組合編碼映射數據中的每個編碼單 元內的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位是以一定的順序排列； 確定奇偶校驗模式；對所述編碼單元的所有脈衝位置進行累加，計算累加和； 根據所述校驗模式和所述累加和進行奇偶校驗。
10. 如權利要求9所述的井下信息傳輸的解碼方法，其特徵在於，所述 進行奇偶校驗的步驟包括如果是奇校驗，判斷所述累加和是否為奇數，若是奇數則確定為校驗結果正確，所有脈衝碼位減l，直接進行解碼；若是偶數則確定為校驗結果錯 誤，在編碼規則之內調整模糊的脈衝碼位後，將所有脈衝碼位減l，再進行 解碼，並降低此時解碼數據置信度；如果是偶校驗，判斷所述累加和是否為偶數，若是偶數則確定為校驗結 果正確，所有脈衝碼位減l，直接進行解碼；若是奇數則確定校驗結果錯誤， 在編碼規則之內調整模糊的脈衝碼位後，將所有脈衝碼位減l，再進行解碼， 並降低此時解碼數據的置信度。
全文摘要
本發明提供一種井下信息傳輸的編碼及解碼方法，上述的編碼方法包括以下步驟獲取一組組合編碼映射數據，上述的組合編碼映射數據中的每個編碼單元內的低位脈衝碼位和高位脈衝碼位是以一定的順序排列；在編碼單元內選取參考點，所述低位脈衝碼位相比於所述高位脈衝碼位更靠近所述參考點；將所述低位脈衝碼位的位置相對於所述參考點進行偶數化處理。本發明可使低位脈衝碼位調製的抗幹擾能力提高1倍，而高位脈衝以低位脈衝位置做參考可以消除一部分參考點模糊性，從而也間接提高了高位脈衝碼位調製的抗幹擾能力。
文檔編號H03M13/09GK101291151SQ20081011463
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月11日 優先權日2008年6月11日
發明者王家進, 樂 鄧 申請人:中國石油集團鑽井工程技術研究院