Разработка эффективных методов кодирования для повышения пропускной способности современных линий волоконно-оптической связи

• Автор: Скидин, Антон Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Оглавление
Введение.
Глава 1 Теоретикоинформационный аспект проявления нелинейных эффектов в волоконнооптических линиях связи

1.1 Паттернэффект его виды и причины появления

1.2 Методы снижения влияния нелинейностей в канале

Глава 2 Кодирование с ограничениями для подавления паттерн

эффекта

2.1 Теоретические основы

2.2 Уменьшение степени псрекрываемости соседних импульсов

в канале с помощью триплетных ограниченных кодов . .

2.3 Аналитическое построение триплетных ограниченных кодов

в общем случае
2.4 Адаптивное кодирование для подавления паттернэффекта
в общем случае
2.5 Построение блочных адаптивных кодов с блоками большой
Глава 3 Оценка результатов применения предложенных методов кодирования
3.1 Энергетическая эффективность кодов
3.2 Результаты практического применения ограниченных кодов
3.3 Сочетаемость ограниченных кодов с кодами, корректирую
щими ошибки
Заключение
Список литературы


Проведённая работа по реализации алгоритмов кодирования позволяет их применить в реальных системах связи, в частности при модернизации уже функционирующих линий волоконно-оптической связи, что является практически значимым результатом в силу того, что стоимость прокладки нового волоконного кабеля многократно превосходит стоимость замены приёмно-передающего оборудования в уже проложенной линии. Методы исследований. При построении и анализе алгоритмов кодирования применялись идеи и методы теории вероятностей, комбинаторики, дискретной математики, теории алгоритмов и теории случайных процессов. Алгоритмы кодирования были реализованы в виде библиотечных процедур для ЭВМ. В ходе выполнения работы также использовалась модель оптоволоконного канала связи, разработанная сотрудниками ИВТ СО РАН. С помощью модели были проведены численные эксперименты, позволившие найти характеристики построенных автором алгоритмов, наблюдаемые при применении алгоритмов на практике. Достоверность результатов, полученных в работе, основана на строгом математическом описании разработанных алгоритмов и на их теоретическом анализе. Обоснованность выводов прикладного характера подтверждается результатами практического применения разработанных алгоритмов. Рекуррентные соотношения для определения количества СЛОВ ДЛИНЫ , содержащих заданное количество триплетов а. Метод определения ёмкости кода со слабыми ограничениями, основанный на определении матрицы перехода цепи Маркова, вероятностные характеристики которой соответствуют асимптотически оптимальному ограниченному коду. Методы и алгоритмы адаптивного блочного кодирования, ориентированные на улучшение качества передачи информации по каналам связи с паттерн-эффектом. Апробация работы. Основные результаты докладывались автором на конференции ICUMT- (International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems, Санкт-Петербург, - октября г. АСПЧСТ (The IASTED International Conference on Automation, Control, and Information Technology — Information and Communication Technology, Новосибирск, - июня г. Институте математики СО РАН ( г. IV-m Российском семинаре но волоконным лазерам (Ульяновск, - апреля г. Il-м Российско-британском семинаре «Потоковая обработка данных и программирование» (- сентября , г. Личный вклад автора. Проведённое в работе исследование является самостоятельным авторским исследованием, в том числе разработка методов и алгоритмов ограниченного и слабоограниченного кодирования, теоретический анализ свойств методов, а также их программная реализация. В ходе выполнения работы использовалась модель оптоволоконного канала связи, разработанная сотрудниками ИВТ СО РАН. С помощью модели были проведены численные эксперименты, позволившие найти характеристики построенных автором алгоритмов, наблюдаемые при применении алгоритмов на практике. Структура диссертации. Данная работа состоит из введения, трёх глав, заключения и списка литературы. Работа содержит рисунков, таблиц, количество источников в библиографическом списке равно 9. Объём диссертации — 1 страницы. Проведённое в работе исследование является самостоятельным авторским исследованием. Глава 1 посвящена постановке задач, методы решения которых разрабатываются в последующих главах. В ней вводятся основные положения о влиянии нелинейных эффектов на передачу данных по оптоволоконным линиям связи, а также раскрывается суть данного влияния с точки зрения особенностей статистики ошибок в канале связи. В разделе 1. Проводится анализ влияния нелинейностей в канале на основе уравнения, описывающего распространение импульса по оптическому волокну. Раздел 1. Среди таких методов есть как физические методы, заключающиеся в предотвращении чрезмерного перекрытия соседних передаваемых импульсов, так и методы, относящиеся к кодированию информации. Описана возможность подавления влияния нелинейностей при помощи кодов RLL (run-length limited — коды с ограничением длины серий одинаковых битов), а также с помощью других кодов, изложенных в научной литературе за последние годы.