Відкриті оптичні канали зв'язку найчастіше реалізуються на основі лазерних систем в інфрачервоному діапазоні. Незважаючи на фізичні успіхи в галузі розробки теорії програмних та апаратних засобів маніпуляції сигналів, подальше вдосконалення каналів зв'язку в телекомунікаційних системах визначає актуальність розробки нових методів маніпуляції на основі різних теоретико-числових базисів. При цьому головною метою є адаптація до умов передавання сигналів в оптичних каналах зв'язку, максимальне використання енергії сигналів та їх ефективне кодування для забезпечення високої завадозахищеності.

При застосуванні лазерних оптичних генераторів в існуючих системах передавання даних як правило використовують три методи:

· з амплітудною маніпуляцією (АМ)

· з фазовою маніпуляцією(ФМ)

· з амплітудно-фазовою маніпуляцією (АФМ), які формують ШПС

· по формі сигналу(ФРН)

Дальність передавання інформації змінюється в залежності від початкової потужності та коефіцієнту затухання лінії зв'язку.

Віддалі L1, L2, L3 відповідно визначаються на основі фундаментального обмеження Шеннона, тобто:

для АМ для ФМ для ШПС

Рис.1.5 Залежність віддалі передавання оптичних сигналів від способу маніпуляції.

Таким чином, розглянуті фундаментальні положення теорії передавання оптичних сигналів в відкритих лініях зв'язку показують, що максимально можлива віддаль L приймання сигналів досягається при використанні ШПС сигналів. Тому подальший їх розвиток, дослідження та ефективне застосування в оптичних лініях є перспективним.

Для виявлення помилок використовують стандартні методи на основі рекурентних надлишкових коректуючих кодів.

Аналіз світової практики, створення системи передавання даних показує, що дане застосування отримали стандартні методи кодування і передавання даних (протоколи).

Для того, щоб в даних не з'являвся код флага виконується процедура біт-стаффінга після кожних п'яти одиниць, які потім вилучаються. В результаті код-фрейм має змінну довжину, що ускладнює процедур) виявлення помилок і перевантажує трафік передачі даних.

Тому задача вдосконалення методів кодування є актуальна, особливо для оптичних каналів зв’язку.

2. ДОСЛІДЖЕННЯ МЕТОДІВ ФОРМУВАННЯ ТА ПЕРЕДАВАННЯ ОПТИЧНИХ СИГНАЛІВ У ВІДКРИТИХ ОПТИЧНИХ КАНАЛАХ ЗВ’ЯЗКУ.

2.1 Класифікація методів формування та перетворення сигналу.

Методи модуляції сигналів базуються на зміні системних характеристик носіїв фізичного сигналу. Якщо ці зміни є неперервні, то цей метод називається модуляцією, якщо стрибкоподібно - маніпуляцією. В загальному випадку сигнал можна представити у вигляді:

(2.1)

де А - амплітуда сигналу;

- базисна функція ;

- частота в базисі;

- фаза сигналу;

- час.

Вказані 5 параметрів є основою для організації методів модуляції та маніпуляції в різних теоретико-числових базисах.

В таблиці 2.1 подані символи моделюючих функцій в залежності від вибору базису.

Таблиця 2.1 - Базисні функції.

= cos | базис Фур`є

= var | базис Уолша

= rad | базис Радемахера

= car | базис Крейга

= gal | базис Галуа

Вибір базисної функції виконується в залежності від системних характеристик різних каналів зв'язку та умов експлуатації телекомунікаційних систем.

Таблиця 2.2 - Основні базові модуляції сигналу.

Модуляція | Функція | Графічне представлення

Амплітудна модуляція | Fн = const;

T = const;

A = var.

Частотна модуляція | = rad (частоти слідування імпульсів)

= cos (несучої частоти)

А = const

= const

T = const

F = var

Тривалісна (часова) модуляція | А = const

= const

F = const

T = var

Фазова модуляція | А = const

T = const

F = const

= var

Класичні методи багатовимірної маніпуляції цифрових сигналів представлено у таблиці 2.3.

Таблиця 2.3 – Методи багатовимірної маніпуляції цифрових сигналів.

Одновимірні | Двовивимірні | Трьохвимірні | Чотирьохвимірні

АМ (АІМ) | АЧМ | АФЧМ | АЧФTМ

ЧМ (ЧІМ) | АФМ | АЧTМ

ФМ (ФІМ) | АТМ | АФTМ

ВФМ (ШІМ) | ЧФМ | ФЧTМ

ТМ (ІКМ) | ЧTМ

На практиці в сучасних телекомунікаційних системах найширше застосування отримали двомірні методи імпульсної маніпуляції.

Відносна ефективність одновимірних методів маніпуляції сигналів.

Рn – ймовірність помилки.

Рс/Рш - оцінка ефективності.

АМ – використовується для високоякісних каналів

ЧМ – для каналів середньої якості

ФМ – для каналів низької якості.

Рис.2.1 Оцінка ефективності методів маніпуляції сигналів з урахуванням затухання та зміни характеристик сигналів в каналі зв’язку.

потужність на вході сигналу:

(2.2)

потужність сигналу на виході: (2.3)

N0 – потужність шумів в смузі частот сигналу .

Рис.2.2 Діаграма затухання сигналів в каналі зв’язку при різних методах маніпуляції.

З діаграми та графіка затухання сигналів в каналі зв’язку слідує, що при великому h2 найбільш ефективними є ЧМ. При найменшому і відємному h2 найбільш ефективними є ФМ. При максимальному обмеженні амплатуди сигналу є АМ.

Рис.2.3 Оцінка ефективності методів маніпуляції сигналів до границі Шенона.

На практиці в сучасних телекомунікаційних системах найширше застосування отримали двомірні методи імпульсної та потенціальної маніпуляції.

В таблиці 2.4 показані методи імпульсної маніпуляції сигналів [5] .

Таблиця 2.4 – Представлення імпульсних методів маніпуляції.

Амплітудно-імпульсна маніпуляція (АІМ) | F = const; T = const;

= const; = const ; Ax = var

ma = A/A0 ,

A0 – max. амплітуда

A – крок маніпуляції

ma – індекс модуляції.

Частотно-імпульсна маніпуляці (ЧІМ) | А = const; T = const;

= const; = const ;

Fx = var

Фазо-імпульсна маніпуляція (ФІМ): | А = const; T = const;

F = const; = var.

Т = к = 1 - крок

2 = 1 + к; к = 1,2,3,..,Т-1.

Тривалісно-імпульсна маніпуляція (ТІМ) |

А = const; F = const;

= const; T = var

2 = 1 + к; = 1

Імпульсно - кодова маніпуляція (ІКМ) |

t-

t-крок дискретизації

- крок квантування

A-

Імпульсні методи маніпуляції сигналів найчастіше використовують на низових рівнях компютерних мереж, в цифровій телефонії, а в стандартних каналах компютерних систем не знайшли широкого застосування. В зв’язку з тим, що дані методи використовують обмежену частину енергії на інтервалі тривалості сигналу, а також потребують широкої смуги частот в