本發(fā)明屬于地球物理勘探的地震數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種測(cè)井電纜高速數(shù)據(jù)傳輸方法，特別涉及一種基于MIMO技術(shù)的測(cè)井電纜高速數(shù)據(jù)傳輸方法。

技術(shù)背景

目前，地震數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)正向多參量、高速化發(fā)展。地震信號(hào)的傳輸速率與誤碼率是衡量測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的重要技術(shù)指標(biāo)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的性能直接影響著其帶載能力和傳輸準(zhǔn)確性，也對(duì)地震數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中電纜數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣燃罢`碼率提出了越來越高的要求。

不同于多個(gè)單芯電纜獨(dú)立傳輸，以七芯電纜為介質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)各個(gè)纜芯之間結(jié)構(gòu)上相互交織，間距更短，串?dāng)_更強(qiáng)。通常七芯電纜傳輸系統(tǒng)是利用中間纜芯單獨(dú)傳輸數(shù)據(jù)，其纜芯傳輸速率非常有限，主要是因?yàn)閿?shù)據(jù)的串行傳輸使單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很少，同時(shí)電纜的低通濾波特性使高頻部分嚴(yán)重衰減。

CN102045289A公開了《一種利用OFDM技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速傳輸?shù)倪b傳系統(tǒng)》，采用先進(jìn)的OFDM技術(shù)、高速數(shù)字信號(hào)處理dsp系統(tǒng)和大規(guī)模集成電路FPGA。以七芯鎧裝電纜為傳輸介質(zhì)，僅用中間纜芯傳輸數(shù)據(jù)，其7000米長(zhǎng)電纜傳輸速率達(dá)到560kbps。

CN102913235A公開了《一種測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)》，實(shí)現(xiàn)井中與地面之間的數(shù)據(jù)交互，其系統(tǒng)采用OFDM數(shù)據(jù)調(diào)制技術(shù)，在7000千米的七芯鎧裝電纜上可以實(shí)現(xiàn)900kbps的高可靠性數(shù)據(jù)傳輸速率。

上述發(fā)明的系統(tǒng)中，雖然傳輸速率有一定提高，但是傳輸速率仍在1Mbps以下，數(shù)據(jù)傳輸速率有限，難以滿足數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求。尤其是在一些條件惡劣的環(huán)境，其外部干擾較大，數(shù)據(jù)的傳輸速率和質(zhì)量可能會(huì)大幅度下降。

多入多出技術(shù)(MIMO)最早始于無線通信領(lǐng)域，其原型是在發(fā)送端采用多個(gè)天線同時(shí) 發(fā)送數(shù)據(jù)，在接收端采用多個(gè)天線接收數(shù)據(jù)，各個(gè)天線之間數(shù)據(jù)空間重疊，所以采用MIMO技術(shù)將各個(gè)天線傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分離。CN105763292A公開了一種《多對(duì)雙絞線自適應(yīng)傳輸方案及系統(tǒng)》，首次提出在雙絞線上采用MIMO技術(shù)，但是雙絞線傳輸距離非常有限最大限度為100m，很難實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)長(zhǎng)距離傳輸。

隨著現(xiàn)代通信技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)通信質(zhì)量的要求也越來越高，對(duì)于特殊的應(yīng)用場(chǎng)景地震數(shù)據(jù)傳輸來說，它對(duì)于移動(dòng)性要求不高，但對(duì)數(shù)據(jù)的高速性、可靠性要求較高。以往采用七芯鎧裝電纜中間芯傳輸數(shù)據(jù)的方法嚴(yán)重制約了傳輸速率。MIMO技術(shù)最早始于20世紀(jì)70年代，其主要針對(duì)無線傳輸領(lǐng)域，到20世紀(jì)90年代，MIMO技術(shù)取得了突破性的進(jìn)展，隨后相繼出現(xiàn)對(duì)角BLAST算法、空時(shí)編碼、垂直BLAST算法等處理方法，使MIMO的研究得到了迅速發(fā)展，逐漸應(yīng)用于各個(gè)傳輸領(lǐng)域。綜上，如能采用MIMO技術(shù)利用四根電纜同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，不但可以打破已有的單入單出的格局，還能大大提高七芯鎧裝電纜通信系統(tǒng)的傳輸速率以及可靠性，以滿足地震數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于MIMO技術(shù)的測(cè)井電纜高速數(shù)據(jù)傳輸方法，在原有采用OFDM調(diào)制技術(shù)以七芯電纜中間芯為傳輸介質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用七芯鎧裝電纜中的四根纜芯同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，并于接收端采用MIMO技術(shù)將四通道數(shù)據(jù)有效分離，使單位時(shí)間內(nèi)傳輸數(shù)據(jù)量倍增，大大提高了系統(tǒng)的傳輸速率。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于MIMO技術(shù)的測(cè)井電纜高速數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟：

A、選用七芯電纜中物理位置對(duì)稱但互不相鄰的任意三根外圍芯以及與各個(gè)外芯均毗鄰的中間纜芯進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

B、在發(fā)送數(shù)據(jù)前端中加入連續(xù)已知長(zhǎng)訓(xùn)練序列①、②、③、④，分別記作L₁、L₂、L₃、L₄，四個(gè)訓(xùn)練序列在四個(gè)信道中加入的順序不同，利用長(zhǎng)訓(xùn)練序列實(shí)現(xiàn)信道參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量，在數(shù)據(jù)傳輸一定時(shí)間后，再次發(fā)送長(zhǎng)訓(xùn)練序列，對(duì)信道參數(shù)重新測(cè)量實(shí)現(xiàn)信道參數(shù)的實(shí)時(shí)追 蹤；

C、根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)前端的長(zhǎng)訓(xùn)練序列進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道估計(jì)矩陣H(k)，具體步驟如下：

C1：長(zhǎng)訓(xùn)練序列L₁、L₂、L₃、L₄經(jīng)過信道傳輸后在接收端得到數(shù)據(jù)序列R₁、R₂、R₃、R₄；

C2：根據(jù)信道參數(shù)矩陣方程R(k)＝H(k)L(k)+N(k),計(jì)算信道矩陣方程，其中L(k)表示訓(xùn)練序列第k個(gè)子載波上的輸入數(shù)據(jù)，表達(dá)式為：L(k)＝[l₁,l₂,l₃,l₄]^T，N(k)＝[n₁,n₂,n₃,n₄]^T表示信號(hào)第k個(gè)子載波受到的干擾噪聲。四通道計(jì)算方程為其中載波標(biāo)號(hào)k省略；

C3：根據(jù)每個(gè)通道發(fā)送的四組訓(xùn)練序列的已知數(shù)據(jù)L和接收數(shù)據(jù)R計(jì)算出4*4信道響應(yīng)矩陣h_i,j表示第j個(gè)纜芯中的數(shù)據(jù)在第i個(gè)纜芯中的信道響應(yīng)，噪聲信號(hào)在計(jì)算過程中被抵消；

D、根據(jù)方程Y(k)＝H(k)X(k)+N(k)將各個(gè)纜芯的疊加數(shù)據(jù)分離，其中X(k)表示第k個(gè)子載波上的輸入數(shù)據(jù)，表達(dá)式為：X(k)＝[x₁,x₂,x₃,x₄]^T，N(k)＝[n₁,n₂,n₃,n₄]^T表示信號(hào)第k個(gè)子載波受到的干擾噪聲，Y(k)＝[y₁,y₂,y₃,y₄]^T為接收端接收到的各個(gè)纜芯的數(shù)據(jù)，噪聲可以通過噪聲抑制消除，經(jīng)過計(jì)算就可分離得到原始傳輸數(shù)據(jù)x₁,x₂,x₃,x₄。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

1.采用七芯鎧裝電纜的四個(gè)纜芯同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，大大提高了七芯電纜的利用率的同時(shí)有 效的提高了數(shù)據(jù)傳輸速率，7000米長(zhǎng)電纜傳輸速率可達(dá)2.5Mbps。

2.采用mimo技術(shù)在接收端恢復(fù)數(shù)據(jù)，將各個(gè)纜芯之間的遠(yuǎn)端串?dāng)_轉(zhuǎn)換為有益信號(hào)輔助信號(hào)解調(diào)，同時(shí)有效抑制近端串?dāng)_，提高了信號(hào)的準(zhǔn)確性，有效降低數(shù)據(jù)傳輸誤碼率，7000米長(zhǎng)電纜傳輸誤碼率為5E10-9。

附圖說明：

圖1多入多出(MIMO)總體結(jié)構(gòu)圖；

圖2七芯電纜的纜芯選擇示意圖；

圖3四根纜芯同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)示意圖；

圖4正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)結(jié)構(gòu)圖；

圖5數(shù)據(jù)編碼和刪余示意圖；

圖6數(shù)據(jù)16QAM映射方案示意圖；

圖7電纜單入單出(SISO)傳輸示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)例做進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

一種基于MIMO技術(shù)的測(cè)井電纜高速數(shù)據(jù)傳輸方法，包括以下步驟：

A、選用七芯電纜中物理位置對(duì)稱但互不相鄰的任意三根外圍芯以及與各個(gè)外芯均毗鄰的中間纜芯進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；

B、在發(fā)送數(shù)據(jù)前端中加入連續(xù)已知長(zhǎng)訓(xùn)練序列①、②、③、④，分別記作L₁、L₂、L₃、L₄，四個(gè)訓(xùn)練序列在四個(gè)信道中加入的順序不同，利用長(zhǎng)訓(xùn)練序列實(shí)現(xiàn)信道參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量，在數(shù)據(jù)傳輸一定時(shí)間后，再次發(fā)送長(zhǎng)訓(xùn)練序列，對(duì)信道參數(shù)重新測(cè)量實(shí)現(xiàn)信道參數(shù)的實(shí)時(shí)追蹤；

C、根據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)前端的長(zhǎng)訓(xùn)練序列進(jìn)行信道估計(jì)，得到信道估計(jì)矩陣H(k)，具體步驟如下：

C1：長(zhǎng)訓(xùn)練序列L₁、L₂、L₃、L₄經(jīng)過信道傳輸后在接收端得到數(shù)據(jù)序列R₁、R₂、R₃、 R₄；

C2：根據(jù)信道參數(shù)矩陣方程R(k)＝H(k)L(k)+N(k),計(jì)算信道矩陣方程，其中L(k)表示訓(xùn)練序列第k個(gè)子載波上的輸入數(shù)據(jù)，表達(dá)式為：L(k)＝[l₁,l₂,l₃,l₄]^T，N(k)＝[n₁,n₂,n₃,n₄]^T表示信號(hào)第k個(gè)子載波受到的干擾噪聲。四通道計(jì)算方程為其中載波標(biāo)號(hào)k省略；

C3：根據(jù)每個(gè)通道發(fā)送的四組訓(xùn)練序列的已知數(shù)據(jù)L和接收數(shù)據(jù)R計(jì)算出4*4信道響應(yīng)矩陣h_i,j表示第j個(gè)纜芯中的數(shù)據(jù)在第i個(gè)纜芯中的信道響應(yīng)，噪聲信號(hào)在計(jì)算過程中被抵消；

D、根據(jù)方程Y(k)＝H(k)X(k)+N(k)將各個(gè)纜芯的疊加數(shù)據(jù)分離，其中X(k)表示第k個(gè)子載波上的輸入數(shù)據(jù)，表達(dá)式為：X(k)＝[x₁,x₂,x₃,x₄]^T，N(k)＝[n₁,n₂,n₃,n₄]^T表示信號(hào)第k個(gè)子載波受到的干擾噪聲，Y(k)＝[y₁,y₂,y₃,y₄]^T為接收端接收到的各個(gè)纜芯的數(shù)據(jù)，噪聲可以通過噪聲抑制消除，經(jīng)過計(jì)算就可分離得到原始傳輸數(shù)據(jù)x₁,x₂,x₃,x₄。

下面將發(fā)明的方法和OFDM調(diào)制技術(shù)結(jié)合說明具體實(shí)現(xiàn)方法，如下：

數(shù)據(jù)總傳輸圖如圖3所示，地震數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)首先將待發(fā)送數(shù)據(jù)在發(fā)送端進(jìn)行調(diào)制以提高其抗干擾能力和傳輸數(shù)據(jù)量，調(diào)制后的數(shù)據(jù)經(jīng)過電纜傳至接收端，在接收端進(jìn)行數(shù)據(jù)解調(diào)處理，最終得到原始數(shù)據(jù)。在原有OFDM調(diào)制的基礎(chǔ)上，采用四根纜芯同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，在接收端引入MIMO技術(shù)，將四組互相串?dāng)_的數(shù)據(jù)進(jìn)行OFDM解調(diào)然后再分離為四組相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)，最后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)對(duì)地下結(jié)構(gòu)進(jìn)行判斷，為地下勘探工作提供技術(shù)支持。

本發(fā)明的調(diào)制基礎(chǔ)技術(shù)采用正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)，其總體結(jié)構(gòu)圖如圖4所示，OFDM技術(shù)將信道分成若干正交子信道，將高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成并行的低速子數(shù)據(jù)流，調(diào)制到在每個(gè)子信道上進(jìn)行傳輸。

如圖2所示，四根纜芯選用七芯電纜中物理位置對(duì)稱但互不相鄰的任意三根外圍芯以及與各個(gè)外芯均毗鄰的中間纜芯進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如中間芯為0，外圍芯為1、2、3，或者中間芯為0，外圍芯為4、5、6。

發(fā)送端調(diào)制過程如下：

(1)、OFDM技術(shù)采用IFFT/FFT實(shí)現(xiàn)，為了進(jìn)一步提高長(zhǎng)纜傳輸中數(shù)據(jù)的傳輸速率和抗干擾能力，發(fā)射機(jī)部分在IFFT調(diào)制前需要加入擾碼、交織、編碼、QAM映射模塊，在IFFT之后加入循環(huán)前綴和長(zhǎng)短訓(xùn)練序列模塊。

(2)、以長(zhǎng)度為64，位寬為8的待傳輸數(shù)據(jù)為例，采集到的數(shù)據(jù)為并行數(shù)據(jù)，首先經(jīng)過并串轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為64個(gè)串行數(shù)據(jù)，將并串轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)經(jīng)過擾碼器，有效的將輸入數(shù)據(jù)擾亂，擾碼器多項(xiàng)式為：S(x)＝x⁷+x⁴+1，其中x為待擾碼數(shù)據(jù)。

(3)、隨后數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼和交織，本發(fā)明采用1/2碼率的編碼，每輸入一位數(shù)據(jù)編碼后都將并行輸出2位編碼數(shù)據(jù)A、B。其中A、B的輸出表達(dá)為：

其中x為待編碼數(shù)據(jù)。為了提高傳輸速率，在編碼后需要進(jìn)行刪余，刪余示意圖如圖5所示,每輸入A₀到B₂6個(gè)編碼比特?cái)?shù)據(jù)，刪去其中兩個(gè)，剩余4個(gè)數(shù)據(jù)順序輸出。

(4)、交織器選用分組交織器，利用數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的標(biāo)號(hào)實(shí)現(xiàn)交織，其交織深度為192，交換公式為：i＝(N_CBPS/16)(kmod16)+floor(k/16)

其中k＝0,1,...N_CBPS-1，表示交織前的數(shù)據(jù)比特編號(hào)，i是交織后的數(shù)據(jù)編號(hào)，N_CBPS＝48，將編號(hào)為k的位置的數(shù)據(jù)防止到數(shù)組中的編號(hào)為i的位置中。

(5)、OFDM的子載波需要經(jīng)過16QAM調(diào)制方式調(diào)制，其編碼表如圖6所示，將串行數(shù)據(jù)每4個(gè)比特分成一組，根據(jù)圖中對(duì)應(yīng)關(guān)系，高兩位映射到實(shí)部，低兩位映射到虛部，將 二進(jìn)制數(shù)映射到對(duì)應(yīng)的矢量狀態(tài)。

(6)映射后的數(shù)據(jù)進(jìn)行IFFT變換，實(shí)現(xiàn)OFDM調(diào)制。將64個(gè)串行8位數(shù)據(jù)共軛對(duì)稱為128個(gè)串行數(shù)據(jù)，利用IFFT運(yùn)算調(diào)制到頻率不同且頻譜相互正交的子載波上，實(shí)現(xiàn)正交頻分復(fù)用，隨后在數(shù)據(jù)在每個(gè)OFDM符號(hào)的首端加入循環(huán)前綴，以防止在傳輸過程中的頻移。

(7)、加入長(zhǎng)短訓(xùn)練序列，本發(fā)明在發(fā)送數(shù)據(jù)前端中加入短訓(xùn)練序列和連續(xù)已知長(zhǎng)訓(xùn)練序列①、②、③、④，分別記作L₁、L₂、L₃、L₄，其長(zhǎng)度為64，四個(gè)訓(xùn)練序列在四個(gè)信道中加入的順序不同，具體順序如圖1所示。利用長(zhǎng)訓(xùn)練序列實(shí)現(xiàn)信道參數(shù)的實(shí)時(shí)測(cè)量，在數(shù)據(jù)傳輸一定時(shí)間后，再次發(fā)送長(zhǎng)訓(xùn)練序列，對(duì)信道參數(shù)重新測(cè)量，以實(shí)現(xiàn)信道參數(shù)的實(shí)時(shí)追蹤，至此，整個(gè)OFDM信號(hào)打包完成。

本發(fā)明方法采用四根纜芯同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)纜芯傳輸不同的OFDM數(shù)據(jù)包，在接收端，雖然各纜芯之間的數(shù)據(jù)相互干擾，但是各個(gè)纜芯外圍包有絕緣層，所以串?dāng)_占數(shù)據(jù)的較小部分，而本芯傳輸?shù)臄?shù)據(jù)仍然占據(jù)主導(dǎo)地位。本系統(tǒng)中，一個(gè)發(fā)射信號(hào)會(huì)經(jīng)過若干獨(dú)立的信道，在接收端，一條纜芯接收信號(hào)是經(jīng)過獨(dú)立衰落的來自不同纜芯的OFDM符號(hào)的線性疊加，所以，在接收機(jī)接收到數(shù)據(jù)后要對(duì)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行解調(diào)和分離。

接收端具體步驟如下：

(1)、首先根據(jù)數(shù)據(jù)前端的短訓(xùn)練序列進(jìn)行數(shù)據(jù)同步。短序列為已知偽隨機(jī)序列，其位置為傳輸數(shù)據(jù)的段首，在接收端利用相關(guān)能量算法，當(dāng)數(shù)據(jù)到來時(shí)其首段的短序列和接收端的序列進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，當(dāng)相關(guān)性達(dá)到最大時(shí)，表示數(shù)據(jù)到來，準(zhǔn)確的確定數(shù)據(jù)位置，才能有效提取數(shù)據(jù)和導(dǎo)頻信號(hào)。

(2)、去除循環(huán)前綴。為了有效抑制相位頻移對(duì)數(shù)據(jù)的干擾，將數(shù)據(jù)的首端16個(gè)數(shù)據(jù)復(fù)制到尾端，即使出現(xiàn)部分相位偏移，但是總體數(shù)據(jù)仍然不變，在接收端去除循環(huán)前綴，恢復(fù)128個(gè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

(3)、數(shù)據(jù)進(jìn)行傅里葉變換(FFT)，實(shí)現(xiàn)OFDM解調(diào)。OFDM的調(diào)制與解調(diào)原理和IFFT、FFT變換原理相似，在實(shí)際操作中，考慮到實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度以及可行性，常用正逆傅里葉變換 代替OFDM調(diào)制。其變換方程為：其中Y(k)待解調(diào)數(shù)據(jù)，也就是去循環(huán)前綴后的數(shù)據(jù)，d_k為解調(diào)后的數(shù)據(jù)，其中T為數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹芷?，IFFT變換后數(shù)據(jù)經(jīng)過去共軛對(duì)稱處理，恢復(fù)64個(gè)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。

(4)、數(shù)據(jù)解調(diào)及信道估計(jì)。數(shù)據(jù)解調(diào)過程和調(diào)制過程原理基本相同，只是調(diào)制過程的一個(gè)逆過程，這里不再詳細(xì)描述。根據(jù)長(zhǎng)訓(xùn)練序列數(shù)據(jù)估計(jì)電纜傳輸?shù)男诺绤?shù)。信道估計(jì)方法如下：

長(zhǎng)訓(xùn)練序列L₁、L₂、L₃、L₄經(jīng)過信道傳輸后在接收端得到數(shù)據(jù)序列R₁、R₂、R₃、R₄。根據(jù)信道參數(shù)矩陣方程R(k)＝H(k)L(k)+N(k),計(jì)算信道矩陣方程，其中L(k)表示訓(xùn)練序列第k個(gè)子載波上的輸入數(shù)據(jù)，表達(dá)式為：L(k)＝[l₁,l₂,l₃,l₄]^T，N(k)＝[n₁,n₂,n₃,n₄]^T表示信號(hào)第k個(gè)子載波受到的干擾噪聲。四通道計(jì)算方程為 其中載波標(biāo)號(hào)k省略。根據(jù)每個(gè)通道發(fā)送的四組訓(xùn)練序列的已知數(shù)據(jù)L和接收數(shù)據(jù)R計(jì)算出信道響應(yīng)為：信道響應(yīng)矩陣 h_i,j表示第j個(gè)纜芯中的數(shù)據(jù)在第i個(gè)纜芯中的信道響應(yīng)，噪聲信號(hào)在計(jì)算過程中被抵消。在本發(fā)明中，采用長(zhǎng)訓(xùn)練序列進(jìn)行信道估計(jì)，測(cè)量信道過程是單工測(cè)量。

(5)、根據(jù)信道矩陣對(duì)四根纜芯數(shù)據(jù)進(jìn)行分離。在接收端，一條纜芯接收信號(hào)是經(jīng)過獨(dú)立衰落的來自不同纜芯信號(hào)的線性疊加，由于OFDM將信道劃分為多個(gè)平坦子信道，因此MIMO可以對(duì)各個(gè)子載波逐個(gè)進(jìn)行分離。第k個(gè)子載波接收信號(hào)向量Y(k)表達(dá)式為：Y(k)＝H(k)X(k)+N(k)，其中X(k)表示第k個(gè)子載波上的輸入數(shù)據(jù)，表達(dá)式為： X(k)＝[x₁,x₂,x₃,x₄]^T，N(k)＝[n₁,n₂,n₃,n₄]^T表示信號(hào)第k個(gè)子載波分別受到的干擾噪聲。Y(k)＝[y₁,y₂,y₃,y₄]^T為接收端接收到的各個(gè)纜芯的數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算就可以分離得到原始傳輸數(shù)據(jù)x₁,x₂,x₃,x₄。

其中h_i,j表示第j個(gè)纜芯中的數(shù)據(jù)在第i個(gè)纜芯中的信道響應(yīng)。此矩陣在(4)步驟中已經(jīng)根據(jù)長(zhǎng)訓(xùn)練序列計(jì)算得出，因此，可以直接通過數(shù)學(xué)運(yùn)算分離出各個(gè)纜芯數(shù)據(jù)。至此，整個(gè)數(shù)據(jù)傳輸過程結(jié)束。

電纜信道參數(shù)矩陣H包含電纜的衰減損耗和各纜芯的相互串?dāng)_。長(zhǎng)電纜傳輸中的信號(hào)相互串?dāng)_被視作為不利因素，但是本發(fā)明的方法中，將信號(hào)串?dāng)_作為有利因素，提高信號(hào)解調(diào)的準(zhǔn)確性。本發(fā)明提出的MIMO系統(tǒng)中，其接收端接收信號(hào)為經(jīng)過不同路徑衰落的各個(gè)纜芯信號(hào)的疊加，通過相應(yīng)的解碼算法可從混疊的信號(hào)中獲得發(fā)射信息。由于數(shù)據(jù)通過OFDM技術(shù)被調(diào)制在正交子載波上，各個(gè)子載波之間互不干擾，所以，針對(duì)四條纜芯中第k個(gè)子載波上的疊加數(shù)據(jù)采用MIMO技術(shù)分離，將互相干擾的信道轉(zhuǎn)換為圖7所示的獨(dú)立傳輸數(shù)據(jù)的SISO信道。本技術(shù)不僅保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，同時(shí)也大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，為電纜數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)提供一定的技術(shù)支持。

另外，本發(fā)明的基于MIMO技術(shù)的測(cè)井電纜高速數(shù)據(jù)傳輸方法與也可以基于其他調(diào)制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)以上四根纜芯同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的過程。