之上的数据传输。在这方面，参照泥浆脉冲方法，该方法具有每秒可以传输仅仅几比特的缺点。为了提高数据传输速率，建议沿着钻杆的声学数据传输，并且对于具有小于1Hz的带宽的相对窄带调制脉冲，能够具有33位/s 的数据速率，例如，如 Μ.E.Reeves、P.L.Camwell、J.McRory 的“High Speed AcousticTelemetry Network Enables Real Time Along String Measurements, Greatly ReducingDrilling Risk”英国石油工业技术展(2011)所述。为了传输(例如)在地震预探测中出现的大量数据，然而，这个数据速率不充足。可以仅仅通过明显更大的宽带信号，获得增大数据速率，其中，然而，在此处的问题是钻柱的高频率选择行为。大量杆接头造成具有大量通带和阻带的不齐传输频率响应，这表示在一些频率上，根部不能传输任何数据，而在其他频率上的传输运行良好。
[0056]图4示出了钻孔通信系统的简化图。提供钻塔300，以进行地下302钻探。通过钻头301，将钻孔驱动地下302内部，其中，钻头位于钻柱304的前端，该钻柱包括具有多个连接钻杆的钻杆。发射机306设置在钻头上，该发射机根据本发明的方法操作并且允许数据传输到设置在地面之上的接收机308。根据本发明，使用OFDM标准，使信号能够由多个子载波(“声音”)构成，所述子载波通过杆独立于其他声音从发射机306运行到接收机308。因此，可以使在很多地方抒在一起的钻杆304的传输稳健，抵抗大量声学多路径传播，并且特定的传输信道运作越好，就可以输送越多的数据，位于德克萨斯州休斯顿的莱斯大学的 M.Memarzadeh 的博士论文 “Optimal Borehole Communicat1n Using MulticarrierModulat1n” (2007)在短钻杆的背景下已经了进行描述。
[0057]图5示出了包括用于传输方向的OFDM处理的在图4中显示的通信系统的示意图。发射机306包括本发明的发射机100以及功率放大器310，以便放大由发射机100输出的信号，用于控制磁致伸缩驱动器312。接收机308包括压电传感器314，并且由该传感器检测的信号由放大器316放大并且提供给接收机电路102。在图1中显示的信道104由钻杆304实现。
[0058]在本实施方式中，通过声波传输数据，并且所述声波通过设置在钻柱304的一端的磁致伸缩驱动器312激励并且通过在钻柱304的另一端的压电传感器314接收。除了衰减，声学传输信道304的频率响应具有很多通带和屏障区域，以便根据实施方式，使用适用的OFDM技术，阈值LTE移动无线电系统中的技术相似。接收机102测量信道104的频率响应，并且(例如)通过在图1中显示的反向信道106通知发射机100。然后，发射机可以仅仅在通带区域内传输数据，这也称为闭环传输。进一步，调制格式并且因此每个子载波的位数以及传输功率可以适用于传输信道的质量。例如，在良好的信道也允许64-QAM调制(6位/子载波)时，具有大量噪声的信道允许仅仅BPSK调制(I位/子载波)。进一步，而且，可以使用已知的纠错方法，例如，通过给数据增加冗余位，这允许与交错器一起确保通过最大的数据速率传输数据，甚至在信道内具有连续的突发错误。
[0059]根据在深井钻探技术的背景下使用的本发明的实施方式，使用基于三联苯-D的驱动器，这是具有一个最大的磁致伸缩效应的铁磁材料，伴有强磁滞现象，该强磁滞现象也在电流与声激励之间造成非线性关系。对于具有多个子载波的OFDM信号，特征曲线的曲率促使子载波彼此串音，这造成额外的固有噪声并且限制传输系统的容量。有效地用作接收机的压电传感器308是非关键部件，以便机械谐振频率可以容易地放在1kHz之上，以便该频率相对于加速度在兴趣频率范围内具有固定的频率特征。优选地，接收机放置成接近钻杆的端部。
[0060]根据优选的实施方式，上述传输单元(见在图1中的传输单元112)包括根据LTE标准操作的LTE传输单元，然而，这些LTE传输单元适用于在深井钻探技术的范围内的应用，该范围从(例如)20mHz的系统带宽开始。由于其具有强大的并且复杂的信号处理，所以LTE传输单元优选。为了在深孔钻探技术的背景下，用于上述实施方式中，根据一个实施方式，修改LTE传输单元，以便该LTE传输单元具有低1000倍的时钟频率，载波移动为OHz，并且使用复共轭镜像功能，以便可以生成具有1kHz的带宽的实值OFDM基带信号。使用LTE标准，保持LTE帧结构，并且倍数增大1000倍，即，完整的声学传输帧现在持续10秒，而非LTE的10毫秒，并且与在LTE中一样，分成10个子帧，每个子帧持续I描述，而非I毫秒，这些子帧也限定最小的传输单元，即，所谓的传输时间间隔(TTI)。在每个TTI中，在时间方向设置12个符号，并且每个符号由600个OFDM子载波构成。总而言之，每个子帧的7，200个子载波可以载有数据，其中，根据实施方式，为所谓的导频预留平均大约5.5%，这些导频在接收机中众所周知，一方面，允许同步到发射机的帧结构，并且另一方面，允许信道估计，此外，该信道估计可以用于失真(例如，参照K.Manolakis、U.Krilger、K.Krilger、M.A.G.Estevez、S.Mikulla、V.Jungnickel 的 “Borehole Communicat1n with Acoustic0FMD，，、德国 Internat1nal OFDM Workshop 2011(2011)) 0
[0061]在关于深井钻探的上述实施方式的背景下，然而，确定了由于可以高达0.5秒的脉冲扩展(延迟扩展)造成用于传输(尤其用于更长的钻杆)的信号非适用，所以使用通过上述方式修改的仅仅一个LTE单元的传输不充分，进一步，在由更长的钻柱限定的信道内的通带变得越来越窄，以便所使用的频带需要完全适应。
[0062]为了解决这个问题，S卩，太大的脉冲扩展以及太窄的通带，根据本发明，使用称为高级LTE的LTE移动无线电标准的扩展，即，所谓的载波聚合。如上所述，在此处，根据传统的LTE连接，这些连接中的几个作为传输路径并行捆绑，以便从而通过更大的采样率，实现与更大的数据速率连接。本发明的方法使用这个，但是用于不同的目的。根据本发明，采样率保持固定，这允许操作在(例如)9kHz的可用带宽内通过上述方式适用的几个LTE系统，据此，在频率分配内能够具有相应延长的OFDM保护间隔(循环前缀)以及更好的频谱分辨率。
[0063]在下文中，基于模拟结果，讨论本发明方法的优点，其中，模拟基于在Windisch-Eschenbach内的大陆深井钻探中在现场测试的路线中获得的信道数据。在不同的深度(长度)测量钻杆，并且为了确定信道特性，获得相应信道的脉冲响应。由于这个信号具有几乎完美的自相关特征并且因此具有传输的芯片信号的互相关性，在信道(相关接收机)的脉冲响应内基本上具有接收的信号结果，所以使用芯片信号(具有线性增大的频率的窦扫描)。通过比较传输的和接收的窦扫描，可以确定钻杆的传输特征。通过适当地选择窗口，可以再次获得与噪声相距的10到20dB的距离。这具有优点，这是因为在有效载荷信号与噪声信号之间的距离越大，就可以越可靠地检测有效载荷信号。额外的FFT提供信道的频率响应，并且图6示出了用于不同波型和用于不同深度的频率响应。更准确地说，图6(a)示出了用于不同长度的钻柱的纵向声波的信道的频率响应，并且图6(b)示出了用于不同长度的钻柱的横向声波的信道的频率响应。基于所获得的现实信道数据，模拟不同的LTE系统，用于数据传输，其中，假设在有效载荷信号与噪声信号(SNR)之间的距离是20dB。在高达1，300m深度的测量和纵向激励期间，获得这个距离。只要信号从接收机的噪声中突出，就能够具有数据传输。然后，这可以通过最高的错误编码载有QPSK。通过任何尺寸的信号幅度，获得绝对最高的数据速率，并且对于所有频率，然后，能够具有64QAM，并且产生大约34kbits/s，作为上限。
[0064]根据实施方式，数据传输包括几个步骤。首先，传输所谓的声音信号，借助该信号，可以估计SNR分布在频率范围上。然后，重新传输这个信息，并且产生规范，用于使用数据装载通带，如基于图7和图8所示。图7示出了用于标准LTE (94位/s)的SNR估计的频谱分布的一个示例。图8示出了具有载波聚合2 (2，143