在钻孔通信内使用lte-a发射机和载波聚合的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信工程领域，在此处，尤其涉及通过预定义信道使用预定义传输带宽的数据传输领域，并且更具体地，本发明涉及用于被配置用于不改变实际传输方法预定义传输带宽的相应带宽的已知传输方法的适用方法。
【背景技术】
[0002]在现有技术中已知不同的传输方法，其方便地被设计为允许在预定的频率范围(带宽)内通过信道进行数据传输。在现有技术中，在有线或无线信道的背景中使用不同的传输方法。示例性地，参照DAB标准(数字音频广播)、DAB-T标准、WLAN标准或不同的移动无线电标准(例如，LTE)。例如，有线标准包括ADSL标准或VDSL标准。在这些已知的传输方法中，提供发射机/接收机，其在特定的频率内根据标准的规定操作并且为这个目的实现。
[0003]例如，在上述方法中使用的已知传输方法包括OFDM方法(正交频分多路复用)，其中，几个正交载波用于数字数据传输，其中，要通过高数据速率传输的有效载荷信息首先分成几个子数据流，然后，单独调制和传输这些子数据流。实现上述标准并且使用OFDM方法的传输装置适用于要使用传输装置的特定频率范围以及在典型的应用场景中发现的多路径传播。对于根据一个上述标准进行信道的使用的应用，可以容易使用已知的传输装置。
[0004]在信道特性与为上述标准限定的信道特性不同的情况下，例如，通过低频率到中央检测位置的一个或多个传感器的数据传输，其中，传输优化用于不同的信道，到目前为止，在现有技术中，通常最近开发并且构造适用于信道的发送/接收装置，这伴随有关于开发成本和开发时间的巨大努力。
【发明内容】
[0005]从这个现有技术开始，本发明的目标在于，提供一种改进的方法，其允许使用已知的传输装置通过信道进行数据传输，其中，例如，该信道与规定用于已知的传输装置的信道的不同之处在于，具有固定的传输带宽的脉冲响应显著增长。
[0006]这个目标由根据权利要求1所述的方法、权利要求12所述的设备以及权利要求13所述的系统解决。
[0007]本发明提供了一种用于使用传输带宽进行数据传输的方法，包括:
[0008]根据用于数据传输的通信标准，提供多个发射机工作在高于传输带宽的带宽；
[0009]使所述发射机适用于所述传输带宽；并且
[0010]在所述传输带宽中将任意数量适用的发射机分配给不同的载波频率用于并行数据传输。
[0011]根据优选的实施方式，根据用于数据传输的通信标准，发射机工作在首先高于传输带宽的带宽。所有发射机的采样率适用于期望的传输带宽，从而循环前缀的长度适用于期望的信道。将数据信号分布给适用的发射机，所述发射机在期望的传递带宽内以不同的子载波频率实现并行数据传输。
[0012]根据实施方式，使所述发射机适用包括将所述发射机的带宽减小到期望的传输带宽的一部分。
[0013]根据实施方式，使所述发射机适用包括减小时钟频率。
[0014]根据实施方式，在期望的传输带宽内使用修改的信道特性通过信道传输数据，多个发射机并行工作，并且使其各自的带宽适用到直到信道特性允许可靠的数据传输。在这种情况下，该方法可以包括以下步骤:
[0015]确定所述信道的信道特性，例如，脉冲响应的长度；
[0016]选择允许可靠的数据传输的发射机的数目；以及
[0017]将数据分配给在传输带宽内并行工作在不同的子载波上的适用的发射机。
[0018]根据实施方式，数据传输包括OFDM数据传输。
[0019]根据实施方式，数据传输包括使用声学信道的数据传输。声学信道可以包括被布置在钻杆的端部的钻杆，钻头、与钻头相邻的传感器以及传输装置，其中，数据传输包括在地面之上的传感器数据的数据传输。
[0020]根据实施方式，数据传输包括通过以比非适用的发射机的工作频率低的频率的无线电系统的无线连接(无线电链路)进行数据传输。无线电系统可以使用各自分配的发射机和/或发射机装置将一个或几个传感器和/或驱动器连接至中央检测位置。
[0021]本发明提供了一种具有储存在计算机可读介质上的指令的计算机程序产品，在指令由计算机执行时，用于执行本发明的方法。
[0022]本发明提供了一种用于使用传输带宽进行数据传输的设备，包括:
[0023]多个发射机，根据用于数据传输的通信标准工作在高于传输带宽的带宽，并且适用于期望的传输带宽；以及
[0024]控制器，有效地在传输带宽中以不同的载波频率将多个适用的发射机分配给传输带宽，用于并行数据传输。
[0025]本发明提供了一种用于数据传输的系统，包括:
[0026]传输信道；
[0027]发明设备(inventive apparatus)，用于在传输信道上进行数据传输；以及
[0028]接收机，用于接收通过传输信道传输的数据。
[0029]本发明提供了一种方法，其根据通信标准使用已知的发射机工作允许数据传输，同时，保持已知的发射机的基本结构，尤其是发射机使用的传输方法，并且仅仅实现发射机的缩放，以便发射机工作的带宽适用于可用信道的信道带宽。根据本发明，为了避免所使用的信道的特定特性引起的传输问题，进一步建议在信道的带宽内设置几个适用的发射机(以不同的载波频率)，以允许通过多个发射机进行并行数据传输，这防止了信道不利地影响传输方法。
[0030]根据本发明的优选实施方式，在传输中使用的传输方法使用OFDM方法来传输数据，其中，优选地，使用根据LTE移动无线电标准工作的并且至少实现LTE PHY层和LTE链路层的发射机(在下文中也称为LTE发射机)，然而，相对于可用带宽的更低带宽，缩放发射机。根据实施方式，LTE发射机的时钟频率可以减小预定的因数，这造成更小的带宽与期望的信道带宽匹配。在通过这种方式在信道的带宽内适用的发射机的分配期间，实现将LTE发射机的载波频率分别移动为在信道带宽内的频率。
[0031]本发明的方法尤其有利地用于可用信道更难使用高带宽进行数据传输的应用。通过根据实施方式建议的OFDM方法的本发明的使用，结合提供根据传输方法操作的几个适用的发射机，在信道频带内能够进行具有更大数据速率的数据传输，需要开发和构造适用于特定信道的新发射机，但是确切地说，缩放已知的发射机，以便适用于更低的带宽，随后，在信道带宽上分布几个发射机。
[0032]根据本发明的优选实施方式，在通过无线电系统连接的传感器网络中使用这种方法，该无线电系统使用(例如)远远低于LTE发射机通常工作的频率的载波频率(例如，在低于700MHz的范围内)工作，其中，在未来使用更早的广播和电视频率，用于操作移动无线电网络。根据本发明，例如，原始LTE发射机缩放，以在新频率范围内工作，而不改变传输技术，这仅仅表示在OFDM方法的背景下，围绕比例因子的所有时间变得更长，但是保持基本的LTE帧结构。因此，使用完善的并且运作良好的LTE-OFDM传输方法，能够缩放成更低的频率，能够进行故障安全的以及可靠的数据传输，甚至具有变化的信道特性造成难以进行数据传输的信道。
[0033]本发明方法的使用的进一步优选领域在钻探技术的领域中，更精确地说，在地震数据从钻头到地面之上的声学传输的领域中，例如，用于控制钻探路径。根据这个实施方式，信道由钻杆构成，钻头设置在钻杆的远端，给钻杆分配一个或几个传感器，用于检测地震数据。进一步，提供根据本发明方法的发射机，其允许通过上述方式经由钻杆形成的信道将数据传输给位于地面之上的接收机。例如，本发明的实施方式允许通过几百位/s的数据速率将数据从钻头传输给表面，例如，穿过2000m的深度。
【附图说明】
[0034]下面参照附图，讨论本发明的实施方式。示出了:
[0035]图1是根据本发明的教导用于数据传输的系统的示意图；
[0036]图2是LTE载波聚合方法，其中，图2(a)示出了具有固定带宽的本发明的载波聚合，并且其中，图2 (b)示出了已知的LTE载波聚合方法；
[0037]图3是根据本发明的教导执行数据传输的传感器网络的示意图；
[0038]图4是钻孔通信系统的简化图；
[0039]图5是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；<