一种井下信息传输的编码及解码方法.pdf

本发明提供一种井下信息传输的编码及解码方法，上述的编码方法包括以下步骤：获取一组组合编码映射数据，上述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位是以一定的顺序排列；在编码单元内选取参考点，所述低位脉冲码位相比于所述高位脉冲码位更靠近所述参考点；将所述低位脉冲码位的位置相对于所述参考点进行偶数化处理。本发明可使低位脉冲码位调制的抗干扰能力提高1倍，而高位脉冲以低位脉冲位置做参考可以消除一部分参考点模糊性，从而也间接提高了高位脉冲码位调制的抗干扰能力。

1.  一种井下信息传输的编码方法，其特征在于，所述的编码方法包括以下步骤：
获取一组组合编码映射数据，所述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位以一定的顺序排列；
在编码单元内选取参考点，所述低位脉冲码位相比于所述高位脉冲码位更靠近所述参考点；
将所述低位脉冲码位的位置相对于所述参考点进行偶数化处理。

2.  如权利要求1所述的井下信息传输的编码方法，其特征在于，所述使编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位按一定的顺序排列的步骤包括：使所述低位脉冲码位和高位脉冲码位按由高到低的顺序排列。

3.  如权利要求1所述的井下信息传输的编码方法，其特征在于，所述使编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位按一定的顺序排列的步骤包括：使所述低位脉冲码位和高位脉冲码位按由低到高的顺序排列。

4.  如权利要求2或3所述的井下信息传输的编码方法，其特征在于，所述将低位脉冲码位的位置相对于参考点进行偶数化处理是指：
如果所述低位脉冲码位的位置相对于所述参考点为奇数，则使所述低位脉冲码位的位置向所述参考点移一个编码单位。

5.  一种井下信息传输的解码方法，其特征在于，所述的解码方法包括如下步骤：
获取一组组合编码映射数据，所述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位是以一定的顺序排列；
结合所述组合编码映射数据先定位所述低位脉冲码位；
所述高位脉冲码位根据所定位的所述低位脉冲码位来进行定位。

6.  一种井下信息传输的编码方法，其特征在于，所述编码方法包括以下步骤：
获取一组组合编码映射数据，所述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位是以一定的顺序排列；
在所述组合编码映射数据中的一个编码单元的编码码型前增加1个编码单位；
对所述编码单元的所有脉冲位置进行累加，计算累加和；
根据所述累加和进行奇偶校验。

7.  根据权利要求6所述的井下信息传输的编码方法，其特征在于，所述组合编码映射数据中的一个编码单元的编码码型前增加1个编码单位的步骤包括：
使所有脉冲的编码位置均加1，并且所述编码单元的码长也加1。

8.  根据权利要求6所述的井下信息传输的编码方法，其特征在于，所述进行奇偶校验的步骤包括：
选择校验模式；
当选择偶校验时，判断所述累加和是否为奇数，如果是奇数，则将低位脉冲位置前移1个码位；
当选择奇校验时，判断所述累加和是否为偶数，如果是偶数，则将低位脉冲位置前移1个码位。

9.  一种井下信息传输的解码方法，其特征在于，
获取一组组合编码映射数据，所述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位是以一定的顺序排列；
确定奇偶校验模式；
对所述编码单元的所有脉冲位置进行累加，计算累加和；
根据所述校验模式和所述累加和进行奇偶校验。

10.  如权利要求9所述的井下信息传输的解码方法，其特征在于，所述进行奇偶校验的步骤包括：
如果是奇校验，判断所述累加和是否为奇数，若是奇数则确定为校验结果正确，所有脉冲码位减1，直接进行解码；若是偶数则确定为校验结果错误，在编码规则之内调整模糊的脉冲码位后，将所有脉冲码位减1，再进行解码，并降低此时解码数据置信度；
如果是偶校验，判断所述累加和是否为偶数，若是偶数则确定为校验结果正确，所有脉冲码位减1，直接进行解码；若是奇数则确定校验结果错误，在编码规则之内调整模糊的脉冲码位后，将所有脉冲码位减1，再进行解码，并降低此时解码数据的置信度。

一种井下信息传输的编码及解码方法
技术领域
本发明有关于石油、天然气钻井作业随钻测量或随钻测井中，用于井下信息遥测传输的编码处理方法，尤其是有关于对组合脉冲编码的处理和自校验，具体地讲是一种井下信息传输的编码及解码方法。
背景技术
在油气钻井作业中，常常需要把井底的测量信息通过循环系统的流体信道及时传输到地面，由于其传输距离可能从数百米到十几公里，而且信道环境极其恶劣，可以利用的信道带宽非常窄，通带频率非常低，因此信息传输速度很低，这些因素导致传统通讯领域内许多先进技术无法应用于这一领域。
而目前，在兼顾传输效率和抗干扰能力的前提下，组合脉冲编码是一种针对这种信道特征的比较有效的编码方法。
图1所示的是上述组合脉冲编码的8位码字的部分编码图谱。如图所示，该组合脉冲编码以M个脉冲在N个时间槽(时间槽——编码单位)内不同排位来表示不同的数据。在这种编码方式，在解码时通过确定真实脉冲的位置来进行解码并通过奇偶校验来进行检测。
尽管上述组合脉冲编码具有一定的抗干扰能力，然而在许多时候，由于信道恶化，噪声较高，组合编码脉冲畸变，导致解码器无法准确定位真实脉冲位置，从而解码错误。
对此，可以通过特别处理，比如增加单个时间槽的宽度，可以提高抗干扰能力，然而它是以大大牺牲传输效率为代价的。并且虽然通过增加校验位，可以检测出一部分误码，但传统的应用于二进制比特流的奇偶校验方法并不太适合上述编码方式。
例如在图1中，数值1(比特流00000001)和数值11(比特流00001011)的组合编码仅仅中间脉冲相差1个槽位，如果由于信号的干扰导致中间脉冲定位误差，从而会导致真实数值1被解码为数值11的可能，此时，由于两个数值的二进制比特流中1的个数均为奇数，所以传统的1位奇偶校验无法检测出这种错误。
在此，将中国专利公开号为CN1770636A的“一种组合编码器和组合解码器”专利文献和中国专利公开号为CN101001127A的“对传输信息做校验和编码的设备和方法”专利文献引用于此，作为本发明的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种井下信息传输的编码及解码方法，能有效提高高位脉冲码位调制的抗干扰能力。
本发明的另一目的在于提供一种井下信息传输的编码及解码方法，以增加一个时间槽位消耗为代价加入了各脉冲码位和的校验信息，从而可以检测出奇数个脉冲码位错误。
为了实现上述本发明的目的，本发明实施例提供一种井下信息传输的编码方法，所述的编码方法包括以下步骤：获取一组组合编码映射数据，所述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位是以一定的顺序排列；在编码单元内选取参考点，所述低位脉冲码位相比于所述高位脉冲码位更靠近所述参考点；将所述低位脉冲码位的位置相对于所述参考点进行偶数化处理。
本发明的实施例还提供一种井下信息传输的解码方法，所述的解码方法包括如下步骤：获取一组组合编码映射数据，所述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位是以一定的顺序排列；结合所述组合编码映射数据先定位所述低位脉冲码位；所述高位脉冲码位根据所定位的所述低位脉冲码位来进行定位。
为了实现上述本发明的另一目的，本发明实施例又提供一种井下信息传输的编码方法，所述编码方法包括以下步骤：获取一组组合编码映射数据，所述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位是以一定的顺序排列；在所述组合编码映射数据中的一个编码单元的编码码型前增加1个编码单位；对所述编码单元的所有脉冲位置进行累加，计算累加和；根据所述累加和进行奇偶校验。
本发明实施例另提供一种井下信息传输的解码方法，获取一组组合编码映射数据，所述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位是以一定的顺序排列；确定奇偶校验模式；对所述编码单元的所有脉冲位置进行累加，计算累加和；根据所述校验模式和所述累加和进行奇偶校验。
本发明的有益效果在于：
1)由于实际信息传输时参考点有一定的模糊性，因此对低位脉冲偶数化处理可使低位脉冲码位调制的抗干扰能力提高1倍，而高位脉冲以低位脉冲位置做参考可以消除一部分参考点模糊性，从而也间接提高了高位脉冲码位调制的抗干扰能力。
2)脉冲码位自校验，以增加一个槽位消耗为代价，加入了各脉冲码位和的校验信息，可以检测出奇数个脉冲码位错误。而传统比特流奇偶校验方法则不一定能检测出奇数个码位错误，因为不同码位所代表数据的比特流有时也会满足奇偶条件。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1是现有技术中的8位码字组合编码示意图；
图2A所示的是本发明实施例1的井下信息传输的编码中的一组组合编码映射数据的示意图。
图2B所示的是组合编码低位脉冲定位参考点选取示意图。
图2C所示的是组合编码低位脉冲定位参考点选取示意图。
图3是本发明井下信息传输的编码以及解码方法的一实施例的流程图；
图4是本发明提高脉冲定位精度的编码方法流程图；
图5是本发明提高脉冲定位精度的解码方法流程图；
图6是本发明脉冲位置自校验处理的编码方法流程图；
图7是本发明脉冲位置自校验处理的解码方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
本发明实施例提供一种井下信息传输的编码以及解码方法。以下结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1
图2A所示的是本发明实施例1的井下信息传输的编码中的一组组合编码映射数据的示意图。其中，上述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位是以一定的顺序排列；接着，获取在编码单元内选取参考点，使得相对于该参考点上述低位脉冲码位在前，上述高位脉冲码位在后(如图2A所示)；将上述低位脉冲码位的位置相对于上述参考点进行偶数化处理。
图2B、图2C所示的是组合编码低位脉冲定位参考点选取示意图，即所选取的参考点根据选取不同的组合编码映射数据而不同，参考点的选取应满足使得相对于该参考点低位脉冲码位在前，高位脉冲码位在后。
其中，如图2A所示本实施例1的低位脉冲码位和高位脉冲码位是按由低到高的顺序排列，并且其参考点选在槽位“0”。根据本发明的编码方法，当考虑数值“10”时，由于数值“10”的低位脉冲码位的位置相对于参考点为偶数(即为0)，因此对该数值“10”的低位脉冲码位不进行任何处理，而当考虑数值“7”时，由于数值“7”的低位脉冲码位的位置相对于参考点为奇数(即为3)，因此将该数值“7”的低位脉冲码位的位置向上述参考点移一个编码单位。
而在解码时，先获取一组组合编码映射数据，上述的组合编码映射数据中的每个编码单元内的低位脉冲码位和高位脉冲码位是以一定的顺序排列；结合上述组合编码映射数据先定位上述低位脉冲码位；上述高位脉冲码位根据所定位的上述低位脉冲码位来进行定位。
例如，在编码时对于一个编码单元(码字)，将最低位脉冲位置(码位)偶数化处理，若最低位脉冲编码位置M1为奇数，则令M1＝M1-1，即最低位脉冲相对于参考点前移1个编码单位(槽位)，反之，若最低位脉冲编码位置M1为偶数，则保持不变。
而在解码时，先定位最低位脉冲编码位置M1，其他脉冲码位的定位均参考最低位脉冲位置M1确定。由于最低位脉冲码位只能为偶数，因此其码位抗干扰能力提高1倍，这样即使参考点有一定的模糊性，也可以对其进行准确定位。其他高位脉冲码位最低位脉冲位置为基准进行定位，可以消除参考点模糊的不利因素，因此也间接提高了高位脉冲的定位精度高，从而降低误码的概率。
另外，本发明的实施例1还提供一种脉冲位置自校验处理的方法，其中，
1)编码时
1＞扩展码长：对于一个编码单元(码字)，在其编码码型前增加1个编码单位(槽位)，即所有脉冲的编码位置均加1，码长也加1。
2＞自校验处理
偶校验：对所有脉冲位置进行累加，若累加和(∑M)为奇数，则将最低位脉冲位置M1前移1个码位，即M1＝M1-1，反之，若累加和为偶数，则不予处理。
奇校验：对所有脉冲位置进行累加，若累加和(∑M)为偶数，则将最低位脉冲位置M1前移1个码位，即M1＝M1-1，反之，若累加和为奇数，则不予处理。
由此可见脉冲位置自校验处理是以牺牲1个编码单位的效率和1位的精度为代价的。
2)解码时
确定校验模式，对于奇/偶校验，当所有脉冲码位累加和为奇数/偶数时，认为数据正确，反之在编码规则之内调整模糊的脉冲码位，并降低数据置信度；然后，对所有脉冲码位M减1处理，再进行解码。
仍以图1中数值1和11的组合编码为例，由于二者的脉冲码位累加和差1，采用上述方法就可以检测出数据的对错。
图3是本发明井下信息传输的编码以及解码方法的一实施例的流程图，如图3所示，井下信息传输的编码处理方法包括：
步骤301，选择组合编码方式，使编码单元内脉冲组合按高低位顺序排列，如图2B由低位到高位顺序排列，或者如图2C由高位到低位顺序排列；
步骤303，选取参考点，使得在编码单元内相对于参考点，低位脉冲在前，高位脉冲在后，如图2B和图2C所示，参考点分别位于低位脉冲的左面和右面；
步骤305，确定编码处理模式，编码处理模式包括提高脉冲定位精度和/或增加脉冲码位自校验信息。
图4是本发明提高脉冲定位精度的编码方法流程图，如图4所示，提高脉冲定位精度的编码方法包括：
步骤401，对于一个编码单元(码字)，判断最低位脉冲编码位置M1是否为奇数，若是奇数，则进行步骤403，若是偶数，则进行步骤405；
步骤403，将最低位脉冲位置(码位)偶数化处理，令M1＝M1-1，即最低位脉冲相对于参考点前移1个编码单位(槽位)；
步骤405，结束编码。
图5是本发明提高脉冲定位精度的解码方法流程图，如图5所示，提高脉冲定位精度的解码方法包括：
步骤501，定位最低位脉冲编码位置M1；
步骤503，参考最低位脉冲位置M1确定其他脉冲码位置；
由于最低位脉冲码位只能为偶数，因此其码位抗干扰能力提高1倍，这样即使参考点有一定的模糊性，也可以对其进行准确定位。其他高位脉冲码位最低位脉冲位置为基准进行定位，可以消除参考点模糊的不利因素，因此也间接提高了高位脉冲的定位精度高，从而降低误码的概率。
图6是本发明脉冲位置自校验处理的编码方法流程图，如图6所示，脉冲位置自校验处理的编码方法包括：
步骤601，扩展码长，对于一个编码单元(码字)，在其编码码型前增加1个编码单位(槽位)，即所有脉冲的编码位置均加1，码长也加1；
步骤603，对所有脉冲位置进行累加，计算累加和∑M；
步骤605，选择校验模式，若选择偶校验，则进行步骤607，若选择奇校验，则进行步骤609；
步骤607，判断步骤603的累加和∑M是否为奇数，如果是奇数，则进行步骤611，如果是偶数，则进行步骤613；
步骤609，判断步骤603的累加和∑M是否为偶数，如果是偶数，则进行步骤611，如果是奇数，则进行步骤613；
步骤611，将最低位脉冲位置M1前移1个码位，即M1＝M1-1；
步骤613，结束编码。
由此可见脉冲位置自校验处理是以牺牲1个编码单位的效率和1位的精度为代价的。
图7是本发明脉冲位置自校验处理的解码方法流程图，如图7所示，脉冲位置自校验处理的解码方法包括：
步骤701，判断校验模式，如果是奇校验，进入步骤703，如果是偶校验，则进入步骤705；
步骤703，判断所有脉冲码位累加和是否为奇数，若是奇数则进行步骤707，若是偶数则进行步骤709；
步骤705，判断所有脉冲码位累加和是否为偶数，若是偶数则进行步骤707，若是奇数则进行步骤709；
步骤707，校验结果正确，所有脉冲码位M减1处理，进行解码；
步骤709，校验结果错误，在编码规则之内调整模糊的脉冲码位，并降低数据置信度，对所有脉冲码位M减1处理，再进行解码。
特别地，在解码时，当最低位脉冲码位M1减1处理后，若M1-1＜0，则令M1＝0，此时解码出的数据不降低原编码数据的精度；事实上，所有低位脉冲码位未移位的数据都不会牺牲原编码数据的精度，只有低位脉冲码位移位的数据会牺牲1位精度。
仍以图1中数值1和11的组合编码为例，由于二者的脉冲码位累加和差1，采用上述方法就可以检测出数据的对错。
在进行组合编码时，通过对编码脉冲进行特定方式的组合，确保一个编码单元(码字)内相对于参考点，低位脉冲在前，高位脉冲在后。由于一个编码单元是一个完整的数据，因此可利用低位脉冲对数据精度影响较小这一特征，对最低位脉冲码位(编码位置)进行特别处理，其一令最低位脉冲码位只出现偶数，可提高其码位判别准确性，降低或消除参考点的模糊性；其二在编码脉冲串前(参考点外)增加1个槽位，并调整最低位脉冲的码位，使最低位脉冲的码位加入编码脉冲码位的自校验信息(比如将1个码字内各编码脉冲的码位进行累加，依据累加和的奇偶特性，调整该码字的低位脉冲码位，使低位脉冲码位为奇数或偶数)，这这种脉冲码位自校验的效果比单纯的数据比特流奇偶校验更有效，从而提高脉冲码位的检错和抗干扰能力，以较小的代价来提高组合编码的综合抗干扰能力。
本发明的有益效果在于：
1)由于实际信息传输时参考点有一定的模糊性，因此对低位脉冲偶数化处理可使低位脉冲码位调制的抗干扰能力提高1倍，而高位脉冲以低位脉冲位置做参考可以消除一部分参考点模糊性，从而也间接提高了高位脉冲码位调制的抗干扰能力。
2)脉冲码位自校验，以增加一个槽位消耗为代价，加入了各脉冲码位和的校验信息，可以检测出奇数个脉冲码位错误。而传统比特流奇偶校验方法则不一定能检测出奇数个码位错误，因为不同码位所代表数据的比特流有时也会满足奇偶条件。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。