林永強(qiáng)　唐露新　劉?！⌒芰?/p>

摘要：隨鉆測(cè)井系統(tǒng)需要提高速率和可靠性，常用的差分脈碼調(diào)制可去除數(shù)據(jù)時(shí)域冗余，但受干擾時(shí)會(huì)引發(fā)錯(cuò)誤擴(kuò)散。本文根據(jù)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及信道傳輸特性，提出一種改進(jìn)差分測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)壓縮編碼方法，先將測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行基準(zhǔn)值的動(dòng)態(tài)分段求差預(yù)處理，采用不等重保護(hù)策略，對(duì)處理的差值數(shù)據(jù)進(jìn)行量化和可逆變長(zhǎng)碼信源編碼、對(duì)基準(zhǔn)值進(jìn)行糾錯(cuò)信道編碼，并采用非等重保護(hù)的幀結(jié)構(gòu)和脈沖間隔調(diào)制進(jìn)行傳輸。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)表明，數(shù)據(jù)壓縮可以達(dá)到48%，數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃悦黠@提升。

關(guān)鍵詞：改進(jìn)差分；基準(zhǔn)值；可逆變長(zhǎng)碼

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2018）11-0254-04

A Kind of Inverse Variable Length Code Compression Method for Logging Data Based on Improved Difference

LIU Yong-qiang1， TANG Lu-xin1， LIU Hai2， XIONG Ling2

（1.Guangdong University of Technology， School of Electromechanical Engineering， Guangzhou 510006， China； 2.Zhongtian Qiming Petroleum Technology Co， Guangzhou 510535， China）

Abstract： While logging-while-drilling systems require increased speed and reliability， commonly used differential pulse code modulation removes data time-domain redundancy but causes false proliferation when disturbed. In this paper， based on the logging data and channel transmission characteristics， an improved differential logging data compression coding method is proposed. First， the logging data is pre-processed by dynamic subsection difference of reference value. The unequal weight protection strategy is adopted to deal with the difference The value data is quantized and reversibly variable length code source code， the error correction channel code is used for the reference value， and the frame structure and the pulse interval modulation which are not equal weight are used for protection. Simulation results show that the data compression can reach 48%， and the reliability of data transmission is obviously improved.

Keywords： improved difference； reference value； reversible variable length code

1 引言

目前最常用鉆井是隨鉆系統(tǒng)，隨鉆測(cè)井系統(tǒng)需將數(shù)千米的井下數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄?，常用?shù)據(jù)傳輸主要有鉆井液脈沖傳輸與電磁波數(shù)據(jù)傳輸，前者利用鉆井液壓力正/負(fù)脈沖傳輸信號(hào)比較穩(wěn)定可靠，國(guó)內(nèi)研發(fā)的鉆井液正脈沖發(fā)生器傳輸速率在0.5～3.0bit/s，國(guó)際主流的鉆井液正脈沖發(fā)生器傳輸速率一般在10bit/s[1]。目前油氣勘探開發(fā)向復(fù)雜地層發(fā)展，需要快速傳輸更多、更精確的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，但目前鉆井液脈沖傳輸難以滿足數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性和抗干擾的更高要求，因此提高測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸性能成為隨鉆測(cè)量技術(shù)的一個(gè)重點(diǎn)。

為提高隨鉆測(cè)量信息傳輸能力，發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)將數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)、信息傳輸技術(shù)引入地質(zhì)導(dǎo)向鉆井領(lǐng)域，取得較好效果，為了保密較少發(fā)表論文。斯倫貝謝公司利用圖像壓縮技術(shù)將井下井眼成像圖像壓縮50倍后傳輸至地面，很好地解決了信息傳輸能力不足的難題，保證了數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性[2]。國(guó)內(nèi)鉆井液脈沖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)編碼研究開展較晚，2010年，張煜提出了基于差分脈碼調(diào)制的數(shù)據(jù)壓縮編碼算法，可將實(shí)時(shí)傳輸數(shù)據(jù)量壓縮為原始數(shù)據(jù)量的一半以下，將數(shù)據(jù)傳輸效率提高一倍以上，但信道噪聲導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤時(shí)，會(huì)引起誤差擴(kuò)散導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤傳播[3]。2016年，李婷提出一種LZW壓縮編碼和RS糾錯(cuò)碼聯(lián)合編碼的算法LZW-RS，實(shí)現(xiàn)壓縮比為2：1～3：1的無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮，在信噪比為5.5dB時(shí)，LZW解碼能達(dá)到良好的重構(gòu)性能，使數(shù)據(jù)傳輸效率最高提升2/3倍，誤碼率降低為L(zhǎng)ZW編碼的1/4倍～1/8倍，但編譯碼表是動(dòng)態(tài)生成的，數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致譯碼錯(cuò)誤[4]。同年，江佩佩提出一種聯(lián)合卷織編碼與脈沖間隔調(diào)制（PIM）的網(wǎng)格編碼脈沖間隔調(diào)制（TC-PIM）方法，在相同信息速率條件下，在誤碼率為10-5的時(shí)候，3比特TC-PIM與2比特PIM相比有大約2.5dB的增益，相同速率下，在信噪比為-2dB時(shí)，3比特TC-PIM誤碼率降低為2比特PIM的1/102倍左右，但卷積編碼和Viterbi算法會(huì)造成傳輸延遲[5]。

針對(duì)上述差分易引起錯(cuò)誤傳播、動(dòng)態(tài)編譯碼表不一致和糾錯(cuò)碼帶來(lái)傳輸延遲問(wèn)題，本文提出一種改進(jìn)差分的可逆變長(zhǎng)碼壓縮編碼方法。對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行基于基準(zhǔn)值的求差預(yù)處理，采用不等重保護(hù)策略，對(duì)處理后的差值數(shù)據(jù)進(jìn)行可逆變長(zhǎng)碼信源編碼，對(duì)基準(zhǔn)值進(jìn)行糾錯(cuò)信道編碼，然后封幀傳輸。解碼端對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，對(duì)于錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)利用預(yù)測(cè)方式進(jìn)行恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)可靠傳輸。

2 隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)編碼及傳輸方式分析

隨鉆測(cè)井無(wú)需中斷正常鉆進(jìn)操作而將在鉆頭附近測(cè)量的多種信息傳輸?shù)降孛?，其?shù)據(jù)測(cè)量和環(huán)境具有相應(yīng)特性，數(shù)據(jù)編碼及傳輸方式應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)和傳輸因素進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2.1測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及傳輸特性分析

井下地質(zhì)測(cè)量參數(shù)有電阻率和方位伽馬，鉆井軌跡參數(shù)有井斜、方位、工具面，以8比特或12比特的數(shù)據(jù)形式進(jìn)行編碼。井下發(fā)射器將傳感器測(cè)量的地質(zhì)、軌跡等參數(shù)以0.5～3.0bit/s的傳輸速度通過(guò)泥漿信道傳輸?shù)降孛?。井下傳感器測(cè)量的每種數(shù)據(jù)都有其獨(dú)立性，但根據(jù)文獻(xiàn)[6]對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的分析，井下大部分參數(shù)變化趨勢(shì)相對(duì)保持平穩(wěn)，

泥漿脈沖信號(hào)在傳輸過(guò)程主要受到信號(hào)衰減和噪聲干擾的影響。泥漿信號(hào)的衰減與泥漿信號(hào)的工作頻率、井深深度以及泥漿的密度等因素有關(guān)。泥漿脈沖信號(hào)符合指數(shù)衰減規(guī)律，泥漿壓力脈沖波幅的衰減模型為：

[P=P0*exp（-xL）] （1）

[L=Vd2ρπfu] （2）

式（1）中：P0為信源信號(hào)的脈沖幅度，單位為Pa；x為信號(hào)傳輸距離，單位為m；L為信號(hào)源衰減到1/e時(shí)的傳輸距離，單位為m；式（2）中：P為傳輸x距離后的信號(hào)強(qiáng)度，單位是Pa；V為信號(hào)的傳輸速度，單位為m/s；d為管路內(nèi)徑，單位為m；ρ為鉆井液密度，單位是kg/m3；u為鉆井液粘度，Pa*s；f為脈沖信號(hào)的頻率，單位是Hz。由上式分析可知信號(hào)頻率與鉆井液粘度對(duì)信號(hào)衰減有顯著的影響，尤其是信號(hào)頻率，頻率越高信號(hào)衰減越大，隨鉆測(cè)量系統(tǒng)需要提供更多的能量來(lái)補(bǔ)償信號(hào)衰減。

誤碼主要由噪聲產(chǎn)生，通常分以下幾類：1）泵沖噪聲。其為多頻噪聲，其基波頻率與有用信號(hào)的基頻很接近，具有周期性。2）扭矩噪聲。由堅(jiān)硬的巖層、鉆頭、穩(wěn)定器等產(chǎn)生，可以通過(guò)改變鉆進(jìn)參數(shù)使其噪聲頻率遠(yuǎn)離有用信號(hào)頻率而消除。3）其他噪聲，其他噪聲可以近似為白噪聲。

2.2數(shù)據(jù)采集編碼和傳輸方式

為提高速率和可靠性，可以分別從數(shù)據(jù)采集編碼和傳輸過(guò)程采取措施。

數(shù)據(jù)采集編碼采用基于基準(zhǔn)值的動(dòng)態(tài)分段差分處理方式，經(jīng)進(jìn)一步量化處理后進(jìn)行可逆變長(zhǎng)碼壓縮編碼。因參數(shù)變化相對(duì)平穩(wěn)考慮采用鄰值差分方式去除數(shù)據(jù)時(shí)域冗余，但泥漿信道噪聲復(fù)雜易造成錯(cuò)誤傳播，因而需對(duì)差分方式進(jìn)行改進(jìn)，采用基于基準(zhǔn)值的動(dòng)態(tài)分段差分處理。壓縮編碼中LZW編碼和動(dòng)態(tài)統(tǒng)計(jì)編碼的編解碼表是動(dòng)態(tài)生成的，數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致譯碼錯(cuò)誤，因而考慮使用固定的編解碼表，算術(shù)編碼實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，變長(zhǎng)碼有唯一可譯的特性因而可以做錯(cuò)誤自檢，不用對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)加額外一個(gè)比特進(jìn)行奇偶校驗(yàn)，傳統(tǒng)的變長(zhǎng)碼抗誤碼性能較差，因而考慮采用可逆變長(zhǎng)碼方式進(jìn)行壓縮編碼。

傳輸采用非等重保護(hù)的幀結(jié)構(gòu)和脈沖間隔調(diào)制?？紤]到基準(zhǔn)值和差值的重要性不均等，因而采用不等重保護(hù)策略對(duì)幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)關(guān)鍵幀和非關(guān)鍵幀兩種幀結(jié)構(gòu)，其中，關(guān)鍵幀用前向糾錯(cuò)碼方式保護(hù)基準(zhǔn)值，而非關(guān)鍵幀利用可逆變長(zhǎng)碼自身的抗誤碼能力對(duì)差值進(jìn)行保護(hù)。目前泥漿波隨鉆傳輸系統(tǒng)中井下采用的是Drilog脈沖發(fā)生器，該發(fā)生器采用的編碼方式主要有曼切斯特編碼和脈沖間隔編碼[7]。考慮到曼切斯特編碼傳輸速率只能達(dá)到0.5～0.8bit/s，傳輸速率過(guò)低，因而采用脈沖間隔編碼進(jìn)行調(diào)制。

3基于改進(jìn)差分的可逆變長(zhǎng)碼壓縮方法

改進(jìn)差分采用基于基準(zhǔn)值的動(dòng)態(tài)分段差分方式對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)預(yù)處理，經(jīng)進(jìn)一步對(duì)差值量化處理后進(jìn)行可逆變長(zhǎng)碼壓縮。

3.1測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)預(yù)處理

為了減少數(shù)據(jù)變化范圍，在編碼前對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，主要包括基于基準(zhǔn)值的差分預(yù)處理和差值量化兩部分。

3.1.1基于基準(zhǔn)值的差分預(yù)處理

鄰值差分在數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤時(shí)會(huì)引起錯(cuò)誤傳播，除此之外，如果對(duì)差值量化，還會(huì)存在量化誤差，其積累可能導(dǎo)致解碼值偏離原始數(shù)據(jù)過(guò)大。因而對(duì)鄰值差分進(jìn)行改進(jìn)，提出一種基于基準(zhǔn)值的動(dòng)態(tài)分段差分處理方法，預(yù)設(shè)基準(zhǔn)值和閾值，以后續(xù)數(shù)據(jù)和基準(zhǔn)值的差值替代原始數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，當(dāng)差值超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)對(duì)基準(zhǔn)值進(jìn)行更新處理。這里的基準(zhǔn)值根據(jù)不同參數(shù)變化特點(diǎn)選取。

對(duì)于升/降、平穩(wěn)趨勢(shì)的數(shù)據(jù)，如圖1（a），存10個(gè)相鄰的歷史數(shù)據(jù)，以最鄰近3個(gè)數(shù)據(jù)為起始數(shù)據(jù)，采用滑動(dòng)窗口法按時(shí)間點(diǎn)從近到遠(yuǎn)依次查找最值點(diǎn)，當(dāng)查找到最值點(diǎn)時(shí)停止查找，以時(shí)間鄰近值點(diǎn)和最值點(diǎn)計(jì)算斜率，當(dāng)大于45度時(shí)判為升/降趨勢(shì)，以時(shí)間鄰近值加/減半?yún)^(qū)間為基準(zhǔn)值，否則判為平穩(wěn)趨勢(shì)，對(duì)窗內(nèi)數(shù)據(jù)取平均作為基準(zhǔn)值，當(dāng)下一數(shù)據(jù)點(diǎn)不在基準(zhǔn)值區(qū)間時(shí)視為趨勢(shì)誤判，以另外兩種方式取基準(zhǔn)值，當(dāng)都不在區(qū)間時(shí)，視為斷層做進(jìn)一步處理。對(duì)于斷層，如圖1（b）所示，初判此點(diǎn)為異常點(diǎn)，以時(shí)間相鄰值替代輸出。當(dāng)下一個(gè)數(shù)據(jù)在基準(zhǔn)值區(qū)間時(shí)，此點(diǎn)判定為異常點(diǎn)，否則視為斷層點(diǎn)。下一個(gè)數(shù)據(jù)與此點(diǎn)絕對(duì)差值少于半?yún)^(qū)間時(shí)，以下一數(shù)據(jù)與此數(shù)據(jù)求取均值作為基準(zhǔn)值。當(dāng)不在半?yún)^(qū)間，但與此點(diǎn)值絕對(duì)差值大于半?yún)^(qū)間時(shí)，以下一個(gè)數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)值。

對(duì)于基本呈上升趨勢(shì)如圖1（c）的數(shù)據(jù)，根據(jù)鄰值加/減半?yún)^(qū)間范圍為基準(zhǔn)值對(duì)此時(shí)數(shù)據(jù)是否在基準(zhǔn)值區(qū)間范圍進(jìn)行判斷以確定基準(zhǔn)值，如果都不在區(qū)間范圍，以斷層方式進(jìn)行處理。

3.1.2 差值量化

不同參數(shù)精度要求不一，因而可以通過(guò)量化方式變更差分范圍。設(shè)定量化因子k，對(duì)于不同的輸入x有不同的輸出y，如式（3）所示。

y=kx （3）

3.2可逆變長(zhǎng)碼

可逆變長(zhǎng)碼（RVLC）是指在滿足前后綴條件下可正反向解碼的變長(zhǎng)碼，根據(jù)碼字是否滿足對(duì)稱條件，其可分為對(duì)稱和非對(duì)稱形式，對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼在進(jìn)行雙向解碼時(shí)只需要單一碼表，而非對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼雙向解碼時(shí)需要兩套碼表，需要占用多一倍的存儲(chǔ)容量[8]。在目前的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)傳輸中，最大的瓶頸是傳輸帶寬而并非編解碼器設(shè)備的存儲(chǔ)容量，相對(duì)于對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼，非對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼的構(gòu)造更為靈活，效率也更高，因此采用非對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。

在RVLC碼樹的自頂向下的構(gòu)造過(guò)程中，核心問(wèn)題有兩個(gè)：第一個(gè)是各層應(yīng)選取多少個(gè)葉子節(jié)點(diǎn)，第二個(gè)是葉子節(jié)點(diǎn)位置又該如何選取[9]。

考慮到要實(shí)現(xiàn)8比特和12比特?cái)?shù)據(jù)的碼表統(tǒng)一以及壓縮性能，只根據(jù)非對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼的前后綴條件對(duì)-12～+12差值進(jìn)行編碼，如表1所示。對(duì)于8位數(shù)據(jù)只用到-7～+7范圍的差值，而對(duì)于12位數(shù)據(jù)用到-12～+12范圍的差值。

4幀結(jié)構(gòu)與信道調(diào)制

4.1幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)不等重保護(hù)策略設(shè)置非關(guān)鍵幀和關(guān)鍵幀兩種不同的幀結(jié)構(gòu)類型。非關(guān)鍵幀的結(jié)構(gòu)如圖2所示，同步字節(jié)（FSB）包含1bit關(guān)鍵幀標(biāo)志（KF）、1bit帶關(guān)鍵幀標(biāo)志（CKF）、4bit序列號(hào)（SN）和2bit幀未填零個(gè)數(shù)（FTZN）四部分，其中關(guān)鍵幀標(biāo)志位為0時(shí)表示非關(guān)鍵幀，為1時(shí)表示關(guān)鍵幀，帶關(guān)鍵幀標(biāo)志為0時(shí)表示下一幀不是關(guān)鍵幀，否則下一幀為關(guān)鍵幀，序列號(hào)表示不同的參數(shù)組合，最大組合類型為16種，幀未填零個(gè)數(shù)是由于變長(zhǎng)碼碼字長(zhǎng)度的不確定，由于幀長(zhǎng)是4的倍數(shù)，因而需要在尾部填零，從而有利于可逆變長(zhǎng)碼的反向解碼，接下來(lái)的可變長(zhǎng)傳輸數(shù)據(jù)（VLTD）是不同參數(shù)的差值的變長(zhǎng)碼字的組合，DC1～DCn各表示4bit數(shù)據(jù) ，F(xiàn)B表示的是填零比特?cái)?shù)，范圍從1～4。關(guān)鍵幀的結(jié)構(gòu)如圖3所示，同步字節(jié)包含1bit的關(guān)鍵幀標(biāo)志（KF）、3bit的基準(zhǔn)值個(gè)數(shù)（NDV）、2bit的CRC校驗(yàn)位（CRC）、2bit的幀未填零個(gè)數(shù)（FTZN）四部分，3bit的基準(zhǔn)值個(gè)數(shù)代表幀內(nèi)數(shù)據(jù)的基準(zhǔn)值個(gè)數(shù)，2bit的CRC校驗(yàn)位用于檢驗(yàn)幀內(nèi)數(shù)據(jù)正確性，接下來(lái)的數(shù)據(jù)是多個(gè)基準(zhǔn)值在參數(shù)組合中的位置和對(duì)應(yīng)的值的組合（PBC），糾錯(cuò)碼（FEC）和填零比特?cái)?shù)（FB），其中糾錯(cuò)碼用于保護(hù)基準(zhǔn)值的數(shù)值和位置。

4.2 脈沖間隔調(diào)制

脈沖間隔調(diào)制（PIM）是一種利用兩個(gè)脈沖之間的時(shí)間間隔攜帶信息的調(diào)制方式，其符號(hào)如圖4所示。

在圖4中，TPW（ pulse width）表示脈沖寬度；TMP（min pulse time）表示最小脈沖間隔時(shí)間，用于減少碼間干擾，對(duì)應(yīng)的數(shù)值M為0，TBW（bit width）表示位寬度，是數(shù)據(jù)編碼的時(shí)間間隔最小分辨值。PI碼編碼中脈沖間隔的計(jì)算公式如下：

Interval=TMP+M×TBW （4）

式4表明，當(dāng)傳輸一個(gè)數(shù)值為M的數(shù)據(jù)時(shí)，經(jīng)過(guò)PI編碼后，數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的脈沖間隔的時(shí)長(zhǎng)Interval的值為TMP與M個(gè)TBW時(shí)長(zhǎng)的和。脈沖間隔通常分為兩類，一類是普通的數(shù)據(jù)位，用4比特表示，數(shù)據(jù)的取值范圍為0～15，可看作一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，另一類是同步字節(jié)，用8比特表示，取值范圍為16～255。

假設(shè)M在0，1，...，2N-1中等概率分布，N比特PIM的傳輸碼率為

Tr（N，TMP，TBW）=[NTMP+2N-12TBW] （5）

非等重的幀結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了差值和基準(zhǔn)值的不等重保護(hù)，以脈沖間隔調(diào)制方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，與曼切斯碼相比提升了數(shù)據(jù)的傳輸速率。

5仿真與分析

5.1壓縮比仿真與分析

在Matlab仿真平臺(tái)上，通過(guò)基于改進(jìn)差分的可逆變長(zhǎng)碼壓縮算法分別對(duì)三口井的井斜角、方位角、電阻率和方位伽馬各2000個(gè)左右數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，從而對(duì)壓縮比和壓縮時(shí)間進(jìn)行性能分析。

通過(guò)表2可以看出，8bit的電阻率和伽馬數(shù)據(jù)壓縮比在60%左右，12bit井斜角和方位角的壓縮比在50%左右，表明壓縮性能隨著數(shù)據(jù)比特位數(shù)的增大而有所提升。文獻(xiàn)[3]中提出的差分脈碼調(diào)制壓縮編碼，8比特?cái)?shù)據(jù)以3比特、4比特、5比特編碼時(shí)壓縮率分別是37.5%、50%、62.5%，12比特?cái)?shù)據(jù)以5比特、6比特、7比特編碼時(shí)壓縮率分別是41.7%，50%，58.3%。與文獻(xiàn)[3]提出的方法對(duì)比，本壓縮算法在8比特?cái)?shù)據(jù)時(shí)，和5比特編碼壓縮性能相當(dāng)，12比特?cái)?shù)據(jù)時(shí)，和6比特編碼壓縮性能相當(dāng)。在壓縮時(shí)間方面，數(shù)據(jù)壓縮時(shí)間和壓縮比是成反比關(guān)系的，這是由于壓縮比越高，其基準(zhǔn)值個(gè)數(shù)越少，從而減少了基準(zhǔn)值變更所消耗的時(shí)間，由于井斜角是基本呈上升趨勢(shì)的，其基準(zhǔn)值選取耗時(shí)較低，遠(yuǎn)小于方位角、電阻率和伽馬值參數(shù)數(shù)據(jù)壓縮時(shí)間。

5.2誤碼率仿真與分析

為驗(yàn)證非對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼的抗誤碼性能，將非對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼和常規(guī)變長(zhǎng)碼編碼方案進(jìn)行對(duì)比。發(fā)送端把可逆變長(zhǎng)碼的4比特碼字轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制，組合一個(gè)數(shù)字序列，每次隨機(jī)從序列中抽取一個(gè)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4比特?cái)?shù)，每抽取32次為一幀，共抽取500幀數(shù)據(jù)，信道模型采用高斯白噪聲（AWGN）疊加周期為5Hz的泵沖噪聲信道，接收濾波器采用FIR濾波器。驗(yàn)證在不同信噪比下的噪聲對(duì)常規(guī)變長(zhǎng)碼和可逆變長(zhǎng)碼編碼方式下的誤符號(hào)率，最終的抗誤碼性能用誤符號(hào)率（Pe）來(lái)衡量。

從圖5可以看出，非稱可逆變長(zhǎng)碼的誤符號(hào)性能明顯優(yōu)于常規(guī)的變長(zhǎng)碼的。在疊加噪聲信道下，相同誤符號(hào)率下，非對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼的信噪比變長(zhǎng)碼低1～2dB，也就是說(shuō)在相同誤符號(hào)率要求的條件下，非對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼編碼可以增加傳輸距離，或者在相同的傳輸距離條件下，其可以降低誤符號(hào)率。

6結(jié)論

測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集編碼采用基于基準(zhǔn)值的動(dòng)態(tài)分段差分的可逆變長(zhǎng)碼壓縮方法，克服了鄰值差分的錯(cuò)誤傳播和動(dòng)態(tài)編譯碼的譯碼錯(cuò)誤，經(jīng)仿真實(shí)驗(yàn)得出壓縮率最大可達(dá)48%，提升了數(shù)據(jù)的傳輸速率。傳輸采用不等重保護(hù)策略對(duì)基準(zhǔn)值進(jìn)行糾錯(cuò)編碼，對(duì)差分值利用可逆變長(zhǎng)碼的自身抗誤碼能力編碼，減少了數(shù)據(jù)的傳輸延遲，利用脈沖間隔調(diào)制提升了數(shù)據(jù)的傳輸速率。雖然變長(zhǎng)碼有錯(cuò)誤自檢的功能，但也存在抗誤碼性能差的特性，經(jīng)過(guò)對(duì)變長(zhǎng)碼和可逆變長(zhǎng)碼抗誤碼性能分析可知，在同誤符號(hào)率下，非對(duì)稱可逆變長(zhǎng)碼降低1～2dB的信噪比。因此，本算法在提高數(shù)據(jù)傳輸速率的同時(shí)也提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

參考文獻(xiàn)：

[1] 張煜.基于新型編碼技術(shù)的隨鉆測(cè)井實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸方法研究[D].北京交通大學(xué)，2013.

[2] 秦緒英，肖立志，索佰峰.隨鉆測(cè)井技術(shù)最新進(jìn)展及其應(yīng)用[J].勘探地球物理進(jìn)展，2003，26（4）：313-322.

[3] 張煜，裘正定，熊軻，等.基于差分脈碼調(diào)制的隨鉆測(cè)量數(shù)據(jù)壓縮編碼算法[J].石油勘探與開發(fā)，2010，37（6）：748-754.

[4] 李婷，史曉鋒.泥漿信道數(shù)據(jù)壓縮和糾錯(cuò)聯(lián)合編碼研究[J].電子測(cè)量技術(shù)，2016，39（4）；133-135.

[5]陳偉，江佩佩，顧慶水，等.用于MWD遙傳系統(tǒng)的聯(lián)合編碼調(diào)制方法[J].測(cè)控技術(shù)，2016，35（9）：33-35.

[6]李忠偉，王瑞和，房軍.無(wú)線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議[J].石油學(xué)報(bào)，2011，32（5）；887-892.

[7]江佩佩.泥漿波隨鉆傳輸系統(tǒng)中信號(hào)處理方法的研究[D].電子科技大學(xué)，2016.

[8]S Kumar，L Xu.RVLC decoding scheme for improved data recovery in MPEG-4 video coding standard[J]Real-Time Imaging ， 2004 ，10（5） ：315-323.

[9]范晨，崔慧娟，唐昆.一種高效可逆變長(zhǎng)碼的構(gòu)造算法[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2002，42（7）：860-862.