CN1781272A - 在无线通信介质中使用离散多音调调制的井下遥测系统 - Google Patents
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Abstract
一种可用于钻孔中的通信系统，在所述系统中，井下调制解调器使用离散多音调(“DMT”)调制来与地面调制解调器无线通信。在两个调制解调器之间，通信可以是单向的(即，从井下调制解调器到地面调制解调器，或反过来)或双向的。
Description
关于联邦主办的研究或开发的声明
不适用
相关申请的交叉引用
本申请包含了可能与2001年2月1日提交的题目为“DownholeTelemetry System Having Discrete Multi-Tone Modulation AndDynamic Bandwidth Allocation(具有离散多音调调制和动态带宽分配的井下遥测系统)”且其序号为09/775,093的一并待决申请有关的内容，通过引用在此结合以供参考。本申请包含还与2002年7月5日提交的题目为“Low Frequency Electromagnetic Telemetry SystemEmploying High Cardinality Phase Shift Keying(使用高基数相移键控的低频电磁遥测系统)”且其序号为10/190,165的一并待决申请有关的内容，通过引用在此结合以供参考。
发明背景
技术领域
本发明通常涉及例如用于井下遥测的高速数字数据通信。更特别地是，本发明涉及在与井下遥测相关联的无线介质(例如，电磁，声音)中使用离散多音调(discrete multi-tone，DMT)调制技术。更确切地说，本发明涉及使用具有动态自适应操作特性的DMT，以提供无线遥测能力，其将本发明应用于使用遥测的环境中。
背景技术
现代石油钻探和生产经营需要大量与井下参数和情况有关的信息。连同与钻孔本身的大小和有关的数据一起，这种信息一般包括由井身穿过的土壤特征。可以按照几种方法来执行收集与井下情况有关的信息，这通常被称为“测井”。
在常规的油井电缆测井中，在钻探了井的部分或全部之后，安装地层感测器的探测器或“探头”被放入钻孔之内，并且用来确定由钻孔穿过的地层的某些特征。把探头的上端附于导电电缆上，所述电缆将探头悬吊在钻孔中。通过所述导电电缆把电力发送到探头中的感测器和仪表设备。类似地，探头中的仪表设备借助通过电缆发送的电信号来把信息传递到地面。
测井的另一种方法是在钻探过程期间收集数据。在钻探过程期间收集并处理数据使得不必移去或松开钻探工具以便插入电缆测井工具。因此按照优化性能同时使停机时间最小化的需要，允许钻探机进行准确的修正或校正。用于测量包括在钻井的同时移动并定位钻探工具的井下情况的设计从此被称为“随钻测量(measurement-while-drilling)”技术，或“MWD”。更注重测量地层参数的类似技术通常被称为“随钻测井(logging while drilling)”技术，或“LWD”。虽然在MWD和LWD之间可能存在区别，然而术语MWD和LWD常常可交换地使用。为了本公开的目的，如果此术语包含收集地层参数以及收集与钻探工具的移动和位置有关的信息两方面，那么将要使用术语MWD。
感测器或传感器一般位于MWD系统中钻杆柱的下端。当进行钻孔时，这些感测器连续或间歇地监视预先确定的钻探参数和地层数据，并且以某种遥测形式把该信息发送到地面检测器。典型情况下，在MWD应用中使用的井下感测器位于圆柱形钻铤中，所述圆柱形钻铤在钻头附近。然后MWD系统使用遥测系统，在所述遥测系统中把由感测器获得的数据发送到位于地面上的接收器。现有技术中存在许多遥测系统，所述遥测系统在不要求使用电缆的情况下设法把关于井下参数的信息发送到地面上。在这些技术中，泥浆脉冲系统(mud pulse system)是广泛用于MWD应用的遥测系统之一。
遥测的泥浆脉冲系统在钻探泥浆中产生“声音”压力信号，在钻探操作期间所述钻探泥浆在压力下通过钻杆柱循环。通过适当地计时泥浆流中的压力脉冲形成来发送由井下感测器获得的信息。由地面上的压力传感器和计算机来接收并解码该信息。
在泥浆压力脉冲系统中，借助于阀和控制机构来调节钻杆柱中的钻探泥浆压力，所述控制机构通常被称为脉冲发生器或泥浆脉冲发生器。所述脉冲发生器通常安装在专门采用的钻铤中，所述钻铤位于所述钻头之上。在泥浆中所产生的压力脉冲以声速在钻杆柱内沿泥浆柱向上传播。取决于所使用的钻探泥浆类型，所述速度可能在大约3000到5000英尺/秒之间变化。然而，由于脉冲扩散、失真、衰减、调制速率限制及诸如钻杆柱中环境噪声之类的其它破坏力，数据传输的速率相对缓慢。典型的脉冲频率数量级为每秒一个脉冲(1Hz)，这通常不足以满足现代要求。
发明内容
本发明的优选实施例通过实现钻孔中的通信系统来解决上述问题，在所述系统中，井下调制解调器使用离散多音调(“DMT”)调制来与地面调制解调器无线通信。在两个调制解调器之间，通信可以是单向的(即，从井下调制解调器到地面调制解调器，或反过来)或双向的。
依照优选实施例，井下遥测系统包括与天线耦合的地面调制解调器和也与天线耦合的井下调制解调器。井下调制解调器可以使用离散多音调调制来与地面调制解调器无线通信，以便经由为上行链路通信分配的频率子信道集来无线发送遥测数据。无线信号可以是电磁或声音的。通常，允许任何形式的无线装置。
依照调制解调器的优选实施例，所述调制解调器包括丛编码器(constellation encoder)、与所述丛编码器耦合的调制器以及与所述调制器连接的驱动器。调制解调器适于使用离散多音调调制经由电磁或声信号来与另一调制解调器无线通信，以便经由一频率子信道集来无线发送遥测数据。
依照调制解调器的另一实施例，所述调制解调器包括解调器和与所述解调器耦合的丛解码器。所述调制解调器适于从另一调制解调器无线接收电磁或声信号，所述电磁或声信号包含已经使用频率子信道集进行离散多音调调制的信息。
在配置过程期间还可以优化这里描述的基于DMT的无线通信系统，在所述配置过程期间量化无线通信介质的传输能力并且确定分配给每个DMT子信道频率的最优数据位的数目。
与用于在井钻中发送数据的常规方法相比，这里描述的优选实施例提供了提高的遥测数据速率并且增加了可靠性。可靠性的增加归因于根据存在于钻孔传输信道中实际测量的衰减情况来最佳配置传输机制。当分析随后的附图、详细说明和权利要求时，本发明优选实施例的这些及其它方面和益处将变得显而易见。
附图说明
为了详细说明本发明的优选实施例，现在将参考附图，其中：
图1描述了可用于调制数据的正交幅度调制(“QAM”)丛；
图2包括常规的QAM编码器的框图；
图3举例说明了离散多音调(“DMT”)调制的基本原理；
图4是油井的示意图，其中可以使用基于DMT的无线遥测系统；
图5示出了用于无线遥测并且使用DMT调制的井下工具；
图6A示出了使用电磁信号来进行DMT调制的通信系统的优选实施例的框图；
图6B示出了其中使用声信号的框图；
图7是执行DMT调制的发射器的框图；
图8示出了可用于图7的发射器的离散傅里叶逆变换(“IDFT”)的优选实施例；
图9是接收器的框图，所述接收器接收并解调来自图7发射器的DMT调制数据；
图10示出了可用于图9接收器的离散傅里叶变换(“DFT”)的优选实施例；
图11示出了用于初始化调制解调器的优选过程，其中所述调制解调器用于这里描述的基于DMT的电磁体遥测系统。
标记和名称
遍及下列描述和权利要求所使用的术语用来指代特定的系统组件。本领域内技术人员将理解，各个公司可以用不同名字表示组件和子组件。此文档不打算区分那些名称不同而并非功能不同的组件。在下面论述和权利要求中，术语“包括”和“包含”依照开放方式使用，并且从而应当被解释为“包括但不限于...”。此外，术语“耦合”或“耦接”意指直接或间接的物理连接。从而，如果第一装置与第二装置耦合，那么该连接可以经由直接物理连接，或通过其它装置和连接来间接物理连接。术语“无线”指的是不使用导体的任何形式的通信。无线信号可以包括但不限于电磁信号和声信号。
在这个意义上，在此说明书中不专门定义任何术语，这意味着将给予所述术语以其简单且普通的含义。
具体实施方式
下述优选实施例使用离散多音调(“DMT”)调制经由无线通信信道在井下电子组件和地面电子设备之间发送信息。下面提供了DMT调制的简要解释，后面是其在井下数据遥测环境中的应用。可以在各种资源中获得关于DMT调制的附加资料，诸如D.Rauschmayer(1999)的“ADSL/VDSL Principles-A Practical and Precise Study ofAsymmetric Digital Subscriber Lines and Very High Speed DigitalSubscriber Lines(ADSL/VDSL原理-异步数字用户线路和超高速数字用户线路的实际和精确的研究)”第6章，通过引用在此结合以供参考。
可以依照各种通信技术经由通信信道来把数据从发射器发送到接收器。通常，发射器包括调制器而接收器包括解调器。一种类型的调制器把数字输入位转换为波形以便经由通信信道发送。接收器中的解调器通常反转由调制器使用的过程，以便根据波形来复原原始位(希望无差错)。
一种类型的调制技术称作正交幅度调制(“QAM”)。QAM利用具有相同频率的正弦波和余弦波来传送信息。众所周知，正弦和余弦波是相位彼此相差90度的周期波形。经由单一信道同时发送所述波，并且每个波的振幅(包括符号和幅度)传送发送的信息(位)。在可以发送新的位集之前，发送至少一个周期(有时候可能更多)的波来传送位集。使用正弦和余弦波的新的幅度来传送每个新的位集。
QAM使用点“丛”来编码输入位。参照图1的示例性丛，在所述丛中示出了16个点(用附图标记50来标识)。参考x-y轴示出了所述丛。X轴表示余弦波的幅度，而y轴表示正弦波的幅度。从而，丛中的每个点50具有余弦分量和正弦分量。把所述丛分成四个象限52、54、56和58，并且在图1的例子中，每个象限中存在四个丛点50。
可以使用图1示出的QAM丛来编码四个信息位(称作“记号”)。把要发送的四个信息位映射到QAM丛中的16个点之一。对于四位二进制数可以存在16个不同的值，并且从而16个点丛为每个四位记号提供了唯一的映射。
图2示出了可用于QAM的丛编码器60的典型框图。向丛映射器62提供输入位61，所述丛映射器62把输入值与所述丛中的一个点相匹配。丛映射器产生x值和y值，所述x值和y值对应于来自丛的点的余弦和正弦波的振幅(包括符号)，所述输入位值与所述丛匹配。把x值与由余弦波产生器64提供的余弦波混合，而把y值与由正弦波产生器66提供的正弦波混合。然后把两个混合的余弦和正弦波相加以便生成输出波形65。
DMT调制是QAM的扩展。尽管QAM涉及单个的余弦/正弦波形对，而DMT调制涉及使用多个余弦/正弦波形对，每对使用与其它对相比不同的频率。每对余弦和正弦波编码不同的输入位集，借此提供在相同的时间量内发送比QAM中更多的信息的能力。参照图3，DMT调制系统包括多个丛编码器60，把所述丛编码器60的输出加在一起以便生成输出波形68。每个丛编码器接收优选的唯一输入位集，并且如上所述就QAM来编码余弦/正弦波形对。每个编码器60使用与其它编码器相比不同的余弦和正弦波频率。从而输出波形68包括多个频率分量并且每个频率分量优选编码一个或多个输入位。每个频率分量被称为“频率接收器件(frequency bin)”。
依照优选实施例，把上述DMT调制技术应用于使用无线介质的井下遥测。现在参照图4，示出了在钻探操作期间的井。钻探平台2具有用于支持升降机6的起重机4。由一系列钻杆通过“装配”结点7连接以便形成钻杆柱8来执行钻探油气井。升降机6悬吊方钻杆10，所述方钻杆10用于通过转盘12来放下钻杆柱8。钻头14连接到钻杆柱8的下端。通过旋转钻杆柱8或通过使用接近于钻头的井下马达，或者同时使用这两种方法来实现旋转钻位14以及钻探。钻探泥浆，也称为“泥浆”，由泥浆再循环设备16以高压力和体积通过供给管18、钻探方钻杆10以及向下至钻杆柱8来泵送。然后泥浆经由钻头14中形成的管口或喷嘴排出。然后泥浆经由在钻杆柱8外部和井壁20之间形成的环防喷器(没有特别示出)流回到洞中，并且流到地面上的泥浆池24中。在地面上，由再循环设备16净化钻探泥浆继而再循环。钻探泥浆用于冷却钻头14，把切屑从钻孔底部带到地面上，并且平衡岩层中的流体静压力。然而，图4的系统不局限于把泥浆用作为钻探流体。例如，在欠平衡钻井(UBD)情况下，可以优选除泥浆之外的其它介质，诸如充气流体或气/雾混合物。
在优选实施例中，数据遥测系统用于井下工具28，以致通过从井下工具28到地面和/或反方向地无线发送数据来实现MWD。应当注意，虽然所示井下工具28非常接近钻头14，然而所述井下工具28可以根据要求位于沿着钻杆柱的任何一点。
现在参照图5，更详细地示出了井下工具28的一个实施例。如同所示，井下工具28包括绝缘体200、天线201、环状口202、内部口204、电子模块206、电池模块208、伽马感测器210和方向感测器214，所有这些安装在钻铤212上。然而应当注意，对本领域内一个普通技术人员来说显而易见的是，所示出的井下工具28包含的内容并非是其所包含内容的穷举。此外，如下面所解释，井下工具28能够声传输，来代替电磁传输。
使用电磁通信，绝缘体200分隔天线201的上半部分和下半部分，并且通过感应穿过绝缘体200的交流电压差异，借此产生电磁信号来把数据发送到地面。在地面上，优选地是，把电磁信号作为在导电的钻杆柱和地电极(未示出)之间的电压电势来接收。沿着钻杆柱可以提供一个或多个中继器模块32(图4)以便接收来自井下工具28的电磁遥测信号，并且把它们重发到地面。优选地是，中继器模块32包括电磁遥测接收器和电磁遥测发射器。
环状口202有助于测量环隙压力，而内部口204有助于测量内部压力。伽马感测器210测量辐射，而方向感测器214测量钻杆柱的方向。由电池模块208向井下工具28中的各个感测器和电子设备提供电力。把来自感测器的各个测量报告到要处理它们的电子模块206。对信号的处理可以包括：把模拟感测器测量数字化为二进制数据，把所述信息存储到本地存储器中，为有效传输压缩数据，以及为本领域内一个普通技术人员显而易见的任何其它任务。
另外，电子模块206包含调制解调器，所述调制解调器包括发射器，所述发射器优选使用采用DMT调制的电磁发信技术来发送数据。除包含发射器之外，所述调制解调器还可以进一步包含接收器，所述接收器能够经由天线201进行上行链路和下行链路通信。所述调制解调器与地面调制解调器无线通信。trick70117
图6A和6B示出了无线遥测系统的框图。图6A使用电磁通信，而图6B使用声音通信。参照图6A，所述系统包括如上所述的感测器210、214、井下调制解调器220、天线201、地面电极231、传输信道224、地面调制解调器230和地面计算机系统234。来自井下感测器210、214的信号在调制解调器220中经由DMT调制技术来编码，并且由天线201经由无线传输信道224向上发射。地面调制解调器230经由地面电极231接收DMT调制信号，并且从所接收的信号提取原始信息，并且向地面计算机234提供这种信息以便进一步处理和/或存储。
除天线和电极布置被替换为声音装置以外，图6B与图6A相似。更具体地说，而并非限制，使用压电堆栈239、241来产生声信号。然后由加速计238和242接收所述声信号，所述加速计238和242产生与声信号成正比的电信号。
图7示出了可用于声音或电磁通信的井下调制解调器220的优选框图。所示实施例描述了井下调制解调器用于把数据发送到地面的能力。地面调制解调器230可以包括类似的结构，以便把信息(诸如命令和配置信号)向下发送到井下调制解调器。如同所示，调制解调器220包括数据帧调节器250、CRC产生器252、扰频器254、Reed-Solomon编码器256、数据数字复用器258、音调量级和丛编码器260、离散傅里叶逆变换调制器262、循环前缀添加逻辑264、数模转换器和整形滤波器266、发射器驱动器268和间隙天线/压电堆栈。除图7中描述的这些分量以外的布置也是可以的，并且在本公开的范围之内。
数据帧调节器250把来自感测器的数字数据布置为数据帧和超帧，所述超帧包括帧组。优选地是，循环冗余校验和(“CRC”)产生器252把CRC字节添加到每个帧或超帧。CRC字节是根据数据帧内容而计算的校验和值，并且提供了一种用于在接收端检测错误的机制。
数据扰频器依照生成伪随机掩码的生成多项式来改变数据位的排序。扰频器的目的是使所发送的频谱变平并且使其与实际数据无关。在扰频之后，Reed-Solomon编码器256向超帧添加前向纠错数据以实现冗余。可以由接收器使用所述冗余来检测并纠正由信道干扰所引起的错误。优选Reed-Solomon代码，但是也可以使用其它错误校正代码。然后使用卷积数字复用器来交织数据流。数字复用器重新排序数据流记号，以便“展开”先前相邻的记号。数字复用器结合Reed-Solomon编码器工作以便更易于校正错误的“突发”序列。
音调量级和丛编码器260在频率接收器件当中分配输入位并且把这些位编码为幅度值。优选的是，在调制解调器初始化期间预先决定分配给每个接收器件的位的数目和要执行的QAM编码类型，如下面将参照图11描述。例如，包含过多噪声或过量衰减的频率接收器件将要分配携带比具有较少噪声或较少衰减的接收器件更少的信息。还可以动态改变分配给每个频率接收器件的位的数目。优选的是，音调量级和丛编码器260的输出是N个并行位流，其中N表示频率接收器件的数目。在把所述位分配给每个接收器件之后，进行QAM丛编码。对于每个音调(子信道)来说所进行的编码技术是唯一的。在每个接收器件的丛中的点的数目取决于分配给所述接收器件的位的数目。依照优选实施例，使用每个数据记号每个接收器件2到15位。然后可以用公知的“框架(trellis)”编码器来进一步编码分配给每个接收器件的位。
来自音调量级和丛编码器260的输出信号包括多个频率分量，所述多个频率分量编码要发送的原始信息。然后向离散傅里叶逆变换(“IDFT”)调制器262提供所编码的信息。调制器262使用IDFT作为有效方法来同时创建N个QAM调制的载波频率。
如同所知，IDFT 262把信号从频域转换到时域。在图8中示出了IDFT 262的细节块。IDFT 262包括块282-286。块282向N个位流添加复共轭后缀，产生2N个位流到快速傅里叶逆变换块(“IFFT”)284。IFFT 284对2N个点中的每个执行快速傅里叶逆变换。这是其中把数据从频域转换为时域的块。并行-串行转换器286把来自IFFT 284的2N条平行线数据转换为串行数据，近乎准备经由传输信道发送所述串行数据。
再次参照图7，循环前缀逻辑264通常复制时域信号的末尾部分，并且把它预先挂起到时域信号的开始。添加循环前缀264以便能使在接收器出现的频率域均衡。数模转换器(“DAC”)和整形滤波器266把IDFT调制器的输出(具有添加的循环前缀)转换为模拟信号以便可以发送所述模拟信号。整形滤波器依照已知技术使信号平滑并且整形其频谱内容。然后向发射器驱动器228提供所述信号，所述发射器驱动器228通过GAP天线或压电堆栈来驱动所述信号。
图9示出了地面调制解调器230的优选框图。所示实施例描述了地面调制解调器用于接收来自井下调制解调器220的数据的能力。井下调制解调器220包括用于接收从地面调制解调器的发射器部分接收信息(诸如配置信号)的类似结构。如同所示，调制解调器230包括加速计238/地面电极231、ADC和滤波器302、时域均衡器(“TDQ”)304、条带循环前缀逻辑306、DFT解调器308、频域均衡器(“FDQ”)310、丛解码器和位提取器312、解数字复用器(de-interleaver)314、Reed Soloman解码器316、反扰频器318、CRC 320和数据解帧调节器(deframer)322。
模拟-数字转换器(“ADC”)和滤波器302以足够快的速率采样上行链路信号以便避免混叠(例如，每秒大于60个采样)。还提供了适当的滤波。
尽管DMT系统中的主要均衡一般在频域中执行，然而优选地是，TDQ 304还存在于地面调制解调器230接收部分的前端，以便把码间干扰的时间缩短到小于循环前缀的长度。在由条带循环前缀逻辑306进行时域均衡之后，在接收器中剥除由循环逻辑264(图7)加入的循环前缀。
优选的是，DFT(离散傅里叶变换)解调器308反向进行图7的IDFT调制器262的动作。DFT调制器308把来自时域的信号转换回频域。图10示出了DFT解调器308的优选框图。如图10所示，DFT解调器308包括串行-并行转换器340、2N点快速傅里叶变换(FFT)和逻辑344，用于去除复共轭。这些块执行在图8的IDFT 262中示出的块的相反动作，如本领域普通技术人员所理解的那样。
再次参照图9，优选的是，在DFT解调器把时域信号转换到频域之后，FDQ 310出现。优选通过使用每个频率接收器件的一个复数乘来实现频率域均衡，所述频率接收器件使用来自DFT解调器308的输出值。
在解调和均衡之后，使用QAM丛解码器和位提取器312分别解码每个频率接收器件的值。然后，解数字复用器314把字节重新排序回Reed-Solomon代码字以便由FEC解码器316处理。Reed-Solomon(“RS”)解码器316借助于RS检查位来检测并校正位错误，所述检查位由钻孔调制解调器220(图7)的发射器中的RS编码器256添加。此外，反扰频器318使由钻孔调制解调器220的扰频器254执行的数据扰频操作反向。CRC块320使用由钻孔调制解调器220的CRC块252产生的CRC数据来识别包含了无法由FEC块校正的错误的超帧。最后优选地是，数据解帧调节器322提取来自ADSL帧的编码数据并且把所述数据存储在存储缓冲器中以供随后使用。这种随后使用可以包括由地面计算机系统234(图6)处理。
上面在图7和9中示出的、分别用于井下调制解调器发射器和地面调制解调器接收器的实施例也适于反方向的数据传输。即，地面调制解调器230可以包括如图7所示的发射器结构，而井下调制解调器也可以包括如图9所示的接收器结构。这允许在井下和地面调制解调器之间双向通信，不过并不要求双向通信。
依照本发明的优选实施例，在地面和井下电子系统之间的通信经历初始化和训练过程来配置DMT以便高效操作。在图11中示出了这种初始化和训练过程的示例性实施例。所述过程起始于块402，其也称作“激活和确认”阶段。在此阶段期间，调制解调器220和230被开启并且执行初始信号交换。在此信号交换期间，优选的是，发送的所有信号都是在副载波频率之一上的单音调。井下调制解调器220优选使用锁相环来锁定地面调制解调器产生的计时信号。
下一阶段404是“收发器阶段”，在此阶段期间，在调制解调器之间发送几个宽带信号。所述宽带信号允许每个调制解调器计算上游和下游接收功率频谱密度，并且在模数转换之前调整在每个接收器的自动增益控制(“AGC”)。还使用宽带信号来训练每个接收器中的均衡器。因为可以有多个井下调制解调器，所以优选地是，地面调制解调器分别训练每个井下调制解调器。
下一阶段406包括“信道分析”阶段。在此阶段期间，优选在地面调制解调器230和井下调制解调器220之间交换能力和配置信息。第四阶段408是“信道设置”阶段，在此阶段中调制解调器220、230决定将要使用在先前阶段中发送的哪个上游和下游选项。井下调制解调器220优选向地面调制解调器230发送信息，这允许地面调制解调器决定怎样配置井下调制解调器。地面调制解调器决定井下发射器将使用哪个音调(即，频率)并且在每个频率接收器件中将发送多少位。将把音调分给地面下的发射器，以致优选地是，每个井下发射器在频率上的音调是连续的。将要把最低频率音调分配给与感测器相关联的发射器，并且分配给每个井下发射器的音调数目是那些能够满足该感测器所要求的数据速率的数目。
上述优选实施例描述了使用离散多音调调制技术来在电磁传输介质中的双点之间发送数据。优选地是，双点包括钻井中的井下调制解调器和地面调制解调器，但是除井之外也可以用于其它各种环境。这种系统的好处包括与用于在钻井中发送数据的先前技术相比较，提高了遥测数据速率以及增加了可靠性。可靠性的增加归因于根据存在于钻孔传输信道中实际测量的衰减情况来最佳配置传输机制(图11)。因为所述系统是自适应的，所以当井孔情况改变时，所述系统通常将保持可靠。
以下参数是使用DMT的示例性声音通信。可用声频范围可以在大约1到1536Hz。可以把频率范围分成256个子信道，每个子信道5Hz宽，在700Hz到1280Hz范围内产生116个频率子信道，所述范围为可接受用于DMT的声频范围。
对于电磁应用，可用频率范围可以是，但不限于是，1到30Hz。利用256个子信道，每个单个子信道往往是大约0.1Hz宽。除非另作说明，否则不应该以任何方式把上述声音和电磁参数用来限制本公开或随后权利要求的范围。
上述论述意指说明本发明的原理和各个实施例。一旦完全理解上述公开内容，大量变化和修改对那些本领域内技术人员来说将是显而易见的。下列权利要求意在被解释为包含所有这种变化和修改。
Claims (36)
1.一种井下遥测系统，包括：
地面调制解调器，其与一天线耦合；和
井下调制解调器，其与一天线耦合；
其中所述井下调制解调器可以使用离散多音调调制与地面调制解调器无线通信，以便经由为上行链路通信分配的第一频率子信道集来无线发送遥测数据。
2.如权利要求1所述的系统，其中经由所述第一集中的每个子信道来无线发送遥测的一个或多个位，并且在配置过程期间确定经由每个子信道无线发送的位数目。
3.如权利要求1所述的系统，其中把遥测数据作为在多个第一频率子信道集中的每个动态确定的位数来发送。
4.如权利要求1所述的系统，其中所述第一集中的子信道数目大于64。
5.如权利要求1所述的系统，其中所述第一集中的子信道数目大约包括256个。
6.如权利要求1所述的系统，其中地面调制解调器使用离散多音调调制经由为下行链路通信分配的第二频率信道集来向井下调制解调器无线发送信息。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述第二集中的子信道数目大于64。
8.如权利要求6所述的系统，其中所述第二集中的子信道数目大约包括256个。
9.如权利要求1所述的系统，其中经由电磁信号发送所述遥测数据。
10.如权利要求1所述的系统，其中经由声信号发送所述遥测数据。
11.一种可用于钻孔中的调制解调器，包括：
丛编码器；
调制器，其与所述丛编码器耦合；和
驱动器，其与所述调制器耦合；
其中所述调制解调器适于使用离散多音调调制与另一调制解调器无线通信，以便经由第一频率子信道集来无线发送遥测数据。
12.如权利要求11所述的调制解调器，其中经由所述第一集中的每个子信道来无线发送遥测数据的一个或多个位，并且在配置过程期间确定经由每个子信道无线发送的遥测数据位的数目。
13.如权利要求11所述的调制解调器，其中所述第一集中的子信道数目大于64。
14.如权利要求11所述的调制解调器，其中所述第一集中的子信道数目大约包括256个。
15.如权利要求11所述的调制解调器，其中所述调制解调器还包括丛解调器，所述丛解调器适于解调已经经由第二频率信道集离散多音调调制的信息。
16.如权利要求15所述的调制解调器，其中所述第二集中的子信道数目大于64。
17.如权利要求15所述的调制解调器，其中所述第二集中的子信道数目大约包括256个。
18.如权利要求11所述的调制解调器，其中所述遥测数据作为电磁信号被发送。
19.如权利要求11所述的调制解调器，其中所述遥测数据作为声信号被发送。
20.一种调制解调器，包括：
解调器；和
丛解码器，其与所述解调器耦合；
其中所述调制解调器适于从另一调制解调器无线接收包含已经使用第一频率子信道集进行离散多音调调制的信息的信号。
21.如权利要求20所述的调制解调器，其中经由所述第一集中的每个子信道来无线接收一个或多个信息位，并且在配置过程期间确定位的数目。
22.如权利要求20所述的调制解调器，其中所述第一集中的子信道数目大于64。
23.如权利要求20所述的调制解调器，其中所述第一集中的子信道数目大约包括256个。
24.如权利要求20所述的调制解调器，其中所述调制解调器适于无线发送已经经由第二频率信道集离散多音调调制的信息。
25.如权利要求24所述的调制解调器，其中所述第二集中的子信道数目大于64。
26.如权利要求24所述的调制解调器，其中所述第二集中的子信道数目大约包括256个。
27.如权利要求20所述的调制解调器，其中所述信号包括电磁信号。
28.如权利要求20所述的调制解调器，其中所述信号包括声信号。
29.一种用于在钻孔中通信的方法，包括：
离散多音调调制数据；并且
在所述钻孔中无线发送离散多音调调制的数据。
30.如权利要求29所述的方法，还包括在所述钻孔中无线接收离散多音调调制的数据。
31.如权利要求30所述的方法，还包括解调所接收的离散多音调调制数据。
32.如权利要求29所述的方法，其中所述数据作为电磁信号而被无线发送。
33.如权利要求29所述的方法，其中所述数据作为声信号而被无线发送。
34.一种用于在钻孔中通信的方法，包括：
在所述钻孔中无线接收离散多音调调制的数据；并且
解调所接收的离散多音调调制数据。
35.如权利要求34所述的方法，其中所述数据作为电磁信号而被接收。
36.如权利要求34所述的方法，其中所述数据作为声信号而被接收。
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