Разработка и исследование методов и алгоритмов обработки оптических сигналов в адаптивных фазосопряженных малопараметрических системах передачи информации

• Автор: Решетникова, Ирина Витальевна
• Шифр специальности: 05.12.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 166 с. : ил.

1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПЕРЕДАЧИ ИНФОРМАЦИИ
1.1 Развитие оптических систем передачи информации в России и за рубежом
1.2 Анализ влияния погодных условий на функционирование систем в оптическом диапазоне
] .3 Влияние турбулентной атмосферы на эффективность
функционирования оптических систем передачи информации
1.4 Принципы адаптивной компенсации в оптическом канале
1.5 Математические модели лазерного сигнала в возмущенных каналах
1.6 Математическая постановка научной задачи и основные направления ее решения
1.7 Выводы
2 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И АЛГОРИТМОВ ОБРАБОТКИ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ В АДАПТИВНЫХ СИСТЕМАХ ФАЗОВОГО СОПРЯЖЕНИЯ
2.1 Адаптивные оптические системы фазового сопряжения
2.2 Анализ физических и статистических свойств оптических полей
2.3 Вывод основных соотношений для случая плоского фазового фронта
2.4 Апостериорная плотность распределения
2.5 Свойства полученных плотностей распределения
2.6 Оптимальная по критерию Байеса оценка
2.7 Метод восстановление плотности распределения на основе аппарата сглаживающих В - сплайнов
2.8 Алгоритмы субоптимального оценивания на основе сплайн-аппроксимации
2.9 Оценка потенциальной точности синтезированного алгоритма
2.10 Выводы
3 АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МАЛОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ АДАПТИВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
3.1 Использование полиномов Цернике для описания фазового

фронта в малопараметрических системам
3.2 Атмосферная статистика полиномов Цернике
3.3 Метод восстановления фазового фронта по результатам измерений датчика фазового фронта
3.4 Оценка шумовых ошибок малопараметрических систем фазового сопряжения
3.5 Анализ остаточных ошибок восстановления фазового фронта сглаживающими кубическими нормализованными В-сплайнами
3.6 Оценка вычислительной эффективности разработанных алгоритмов
3.5 Выводы
4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ И НАУЧНО- ОБОСНОВАННЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ СИНТЕЗИРОВАННЫХ АЛГОРИТМОВ
4.1 Анализ метода обработки результатов измерений фазового фронта по малому объему измерений
4.2 Численный анализ алгоритмов восстановления фазового фронта оптического излучения
4.3 Радиальный датчик фазового фронта адаптивной малопараметрической оптической системы
4.4 Реализация устройства определения плотности распределения на базе аналоговых функциональных узлов 1Р-модулей
4.5 Практические рекомендации по применению синтезированных алгоритмов в оптических системах передачи информации
4.6 Выводы ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение А Исследование влияния погоды на помехоустойчивость системы передачи информации Приложение Б Программа моделирования алгоритма оптимального оценивания
Приложение В Программа оценки плотности вероятности на базе сплайн-аппроксимации функции накопления частот Приложение Г Исследование алгоритма оптимального оценивания Приложение Д Программа восстановления фазового фронта по результатам измерений радиальных производных в датчике фазового фронта

Современное развитие систем передачи информации нового поколения основано на использовании широкополосных и сверхширокополосных сигналов с большой информационной емкостью. В системах связи широкая полоса частот несущих сигналов позволяет, как увеличить скорость передачи информации, так и повысить устойчивость работы систем при наличии возмущающих факторов.
Задача создания систем со скоростью передачи информации более 1 Гбит/с решается путем перехода в оптический диапазон волн. Помимо возможности существенного увеличения скорости передачи, оптическая связь позволяет повысить помехозащищенность передаваемых сообщений, снизить габариты приемо-передающих устройств при сохранении больших коэффициентов усиления антенн и снизить чувствительность к влиянию ионизации атмосферы.
Оптическая связь осуществляется путем передачи информации с помощью электромагнитных волн оптического диапазона. В качестве примера оптической связи можно привести применяемую в прошлом передачу сообщений с помощью костров или семафорной азбуки. В 60-е годы XX века были созданы лазеры и появилась возможность построения широкополосных систем оптической связи, передающих не только телефонные, но и телевизионные и компьютерные сигналы. Оптические системы связи делятся на открытые, где сигнал передается в атмосфере или космосе, и закрытые, то есть использующие световоды. В настоящей работе рассматриваются только открытые атмосферные линии связи [108, 115, 147, 148, 152, 158, 168].
С целью устранения ограничений на ширину полосы широкое применение для внутригородской и междугородней связи находят открытые наземные оптические линии связи (ОЛС). Примером этому служит функционирующая в Москве с шестидесятых годов оптическая связь между несколькими почтамтами. В ФРГ создана ОЛС между двумя заводами фирмы Siemens в Мюнхене. Усилиями специалистов фирмы NEG (Япония) разработана и установлена двусторонняя ОЛС между городами Иокогамой и Тамагавой. Много внимания уделяется разработке ОЛС и другими фирмами России, Японии, Германии, США и т.д. [3, 7, 50, 54, 72, 76]

пространственного распределения амплитуды и фазы на апертуре оптической системы. Построение оптимального по заданному критерию алгоритма, в этом случае позволяет в значительной степени компенсировать вредное влияние турбулентности и обеспечить устойчивое функционирование системы в условиях шумов и внешних воздействий.