Исследование емкости нелинейных оптоволоконных каналов связи

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 16-11-10133

НазваниеИсследование емкости нелинейных оптоволоконных каналов связи

Руководитель Терехов Иван Сергеевич, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" , Новосибирская обл

Конкурс №13 - Конкурс 2016 года на получение грантов по приоритетному направлению деятельности РНФ «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах; 01-216 - Математические модели и методы защиты, преобразования и передачи информации

Ключевые слова Емкость нелинейных каналов связи, нелинейное уравнение Шредингера, интегралы по траекториям

Код ГРНТИ28.21.00

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Емкость нелинейного канала связи является одной из основных характеристик, исследуемых в теории информации. Первые оценки для емкости канала были получены Шенноном для линейного канала связи с гауссовым шумом много лет назад. В дальнейшем оценки для емкости были получены несколькими группами в основном в численном моделировании. Аналитическое продвижение в данной проблеме было осуществлено в частности и нами: так были получены важные результаты для бездисперсионного нелинейного канала. Для нелинейных оптоволоконных каналов связи с дисперсией на настоящий момент были получены лишь численные оценки для спектральной эффективности канала. В рамках данного проекта мы планируем найти емкость нелинейного оптоволоконного канала связи с нулевой и ненулевой дисперсией. Для этого мы вычислим как численно, так и аналитически функцию плотности условной вероятности P[Y|X], т.е. вероятность получить на выходе из канала связи сигнал Y(t), если на вход в канал подается заданный сигнал X(t). Вычисленная функция плотности условной вероятности позволит найти оптимальную функцию P[X] распределения входного сигнала, а также емкость канала связи. Оптимальная функция распределения позволит найти способы формирования сигнала, входящего в нелинейный канал, повышающие количество передаваемой информации через оптоволоконные линии связи. Поскольку наш проект направлен на исследование емкости нелинейного канала связи, которая является одной из основных характеристик теории информации, и кроме того, наше исследование поможет найти способы формирования входящего в канал сигнала, позволяющие повысить пропускную способность современных оптоволоконных линий связи, то наш проект является более чем актуальным. Современные методы квантовой теории поля, уже успешно использованные нами для исследований нелинейного канала связи, которые мы также планируем применять и в дальнейшем при анализе каналов связи с дисперсией, позволяют утверждать о существенной научной новизне наших подходов и запланированных результатов.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Е. Г. Шапиро, Д. А. Шапиро Assessment of the capacity of communication lines with finite nonlinear memory QUANTUM ELECTRONICS, 46 (12) (год публикации - 2016)
10.1070/QEL16223

2. И. С. Терехов, А. В. Резниченко, Я. А. Харьков, С. К. Турицын Optimal input signal distribution and per-sample mutual information for nondispersive nonlinear optical fiber channel at large SNR ArXiv, arXiv:1508.05774v2 (год публикации - 2016)

3. И. С. Терехов, А. В. Резниченко, С. К. Турицын Calculation of mutual information for nonlinear communication channel at large signal-to-noise ratio Physical Review E, Phys. Rev. E, 94, 042203 (год публикации - 2016)
10.1103/PhysRevE.94.042203

4. А. А. Панарин, А. В. Резниченко, И. С. Терехов Next-to-leading order corrections to capacity for nondispersive nonlinear optical fiber channel in intermediate power region ArXiv, arXiv:1610.00906 (год публикации - 2016)

5. А. В. Резниченко, И.С. Терехов, С.К. Турицын ПОПРАВКА К СТАТЬЕ «ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ КВАНТОВОЙ ТЕОРИИ ПОЛЯ В ИССЛЕДОВАНИИ НЕЛИНЕЙНОГО УРАВНЕНИЯ ШРЕДИНГЕРА И КАНАЛА СВЯЗИ С ГАУССОВСКИМ ШУМОМ» ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА И ИНЖИНИРИНГ. 2014. Т. 5. N 9-10. С. 829-832 ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА И ИНЖИНИРИНГ, ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА И ИНЖИНИРИНГ, 2015, том 6, No 9-10, с. 548 (год публикации - 2016)
10.1134/S2079562915050206

Публикации

1. Е. Г. Шапиро, Д. А. Шапиро Влияние нелинейного взаимодействия на пропускную способность оптического канала с компенсацией дисперсии Квантовая электроника, Том 47(11), с. 1049 (год публикации - 2017)

2. А. А. Панарин, А. В. Резниченко, И. С. Терехов Next-to-leading-order corrections to capacity for a nondispersive nonlinear optical fiber channel in the intermediate power region PHYSICAL REVIEW E, Vol. 95, Iss. 1, p. 012127 (год публикации - 2017)
10.1103/PhysRevE.95.012127

3. Е.Г. Шапиро, Д. А. Шапиро Influence of nonlinear interaction on the capacity of an optical dispersion-compensated channel QUANTUM ELECTRONICS, Vol 47(11), p. 1049 (год публикации - 2017)
10.1070/QEL16394

4. А.В. Резниченко, И.С. Терехов, С.К. Турицын Calculation of mutual information for nonlinear optical fiber communication channel at large SNR within path-integral formalism Journal of Physics Conference Series, Том: 826, 012026 (год публикации - 2017)
10.1088/1742-6596/826/1/012026

5. И. С. Терехов, А. В. Резниченко, Я. А. Харьков, С. К. Турицын Log-log growth of channel capacity for nondispersive nonlinear optical fiber channel in intermediate power range PHYSICAL REVIEW E, Vol. 95, Iss. 6, p. 062133. (год публикации - 2017)
10.1103/PhysRevE.95.062133

Публикации

1. А. В. Резниченко, И. С. Терехов Channel Capacity Calculation at Large SNR and Small Dispersion within Path-Integral Approach Journal of Physics: Conference Series, том 999, стр. 012016 (год публикации - 2018)
10.1088/1742-6596/999/1/012016

2. И. С. Терехов, А. В. Резниченко, С. К. Турицын Optimal input signal distribution and capacity for nondispersive nonlinear optical fiber channel at large signal-to-noise ratio Proceedings of SPIE, Том: 10684, UNSP 106840W (год публикации - 2018)
10.1117/12.2307299

3. Шапиро Е. Г., Шапиро Д. А. Optimization of the Capacity of a Fiber Communication Line with Nonlinear Memory OPTOELECTRONICS INSTRUMENTATION AND DATA PROCESSING, Том: 54, Выпуск: 4, Стр. 411 (год публикации - 2018)
10.3103/S8756699018040143

4. А. В. Резниченко, И. С. Терехов Channel capacity and simple correlators for nonlinear communication channel at large SNR and small dispersion 2017 IEEE Information Theory Workshop (ITW), Volume 2018-January, 31 January 2018, Pages 186-1902017, код: 134496 (год публикации - 2018)
10.1109/ITW.2017.8277950

5. А. В. Резниченко, А. И. Черных, С. В. Смирнов, И. С. Терехов The loglog growth of channel capacity for nondispersive nonlinear optical fiber channel in intermediate power range. Extension of the model. ArXiv, eprint arXiv:1810.00513 (год публикации - 2018)

6. Резниченко А.В., Терехов И.С. Investigation of Nonlinear Communication Channel with Small Dispersion via Stochastic Correlator Approach Arxiv, arXiv:1811.10315 (год публикации - 2018)

7. Шапиро Е.Г., Шапиро Д.А. Подавление нелинейного взаимодействия в высокоскоростном оптическом канале с компенсацией дисперсии Quantum Electronics (год публикации - 2018)

8. А. В. Резниченко, И. С. Терехов Investigation of Nonlinear Communication Channel with Small Dispersion via Stochastic Correlator Approach (год публикации - 2019)

9. А.В, Резниченко, А.И. Черных, С.В. Смирнов, И.С. Терехов Log-log growth of channel capacity for nondispersive nonlinear optical fiber channel in intermediate power range: Extension of the model PHYSICAL REVIEW E, N 99, стр. 012133 (год публикации - 2019)
10.1103/PhysRevE.99.012133