RU2359421C2 - Method for information transfer by means of linear-polarised electromagnet waves and system for its realisation - Google Patents
Method for information transfer by means of linear-polarised electromagnet waves and system for its realisation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2359421C2 RU2359421C2 RU2008123112/09A RU2008123112A RU2359421C2 RU 2359421 C2 RU2359421 C2 RU 2359421C2 RU 2008123112/09 A RU2008123112/09 A RU 2008123112/09A RU 2008123112 A RU2008123112 A RU 2008123112A RU 2359421 C2 RU2359421 C2 RU 2359421C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- polarization
- information
- orientation
- electromagnetic waves
- pulses
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Optical Communication System (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретения относятся к передаче импульсов электромагнитных волн через передающую среду в форме сигналов и соответствующей передаче информации.The invention relates to the transmission of pulses of electromagnetic waves through a transmitting medium in the form of signals and the corresponding transmission of information.
Под способом понимается процесс осуществления действий над материальным объектом с помощью материальных средств. Под технической системой понимается «совокупность взаимосвязанных технических объектов (приборов, машин, систем, процессов), объединенных единой целью и общим алгоритмом функционирования» («Политехнический словарь»./ Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - 656 с.; с.483), т.е. устройство. Система передачи (трансляции) в данном аспекте включает в себя три основных компонента: передатчик, приемник и сигнал.Under the method refers to the process of performing actions on a material object using material means. A technical system is understood as “a set of interconnected technical objects (devices, machines, systems, processes), united by a common goal and a common functioning algorithm” (Polytechnical Dictionary ./ Edited by A.Yu. Ishlinsky. - M.: Soviet Encyclopedia, 1989 .-- 656 p .; p. 483), i.e. device. A transmission (broadcast) system in this aspect includes three main components: a transmitter, a receiver, and a signal.
Под сигналом понимается - «…знак, физический процесс или явление, несущие сообщение о каком-либо событии, явлении, состоянии объекта наблюдения либо передающие команды управления, оповещения и т.д… Совокупностью сигналов можно отобразить любое сколь угодно сложное событие. Сигнал может быть механическим (деформация, перемещение), тепловым (повышение температуры), световым (вспышка света, зрительный образ), электрическим (импульс тока, радиоволны) и др. Информация, содержащаяся в сообщении, обычно представляется изменением одного или нескольких параметров сигнала - его амплитуды (интенсивности), длительности, частоты, ширины спектра, поляризации и т.д. Сигналы могут преобразовываться (без изменения содержания сообщения) из одного вида в другой, например непрерывные - в дискретные (квантование сигнала), звуковые в электрические, электрические в световые» («Политехнический словарь»./ Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - 656 с.; с.478-479). «Импульсный сигнал (импульс) изменение какой-либо физической величины (электромагнитного поля, механического смещения и т.п.) в течение некоторого конечного промежутка времени. С распространением импульсного сигнала обычно связан перенос энергии и, следовательно, передача определенной информации. Одиночные импульсные сигналы называют видеоимпульсами; форма их может быть различной. … Последовательность импульсных сигналов характеризуется также скважностью - безразмерной величиной, равной отношению периода повторения импульсного сигнала к длительности одиночного импульсного сигнала. … Импульсный сигнал применяется в технике связи. Передача информации в этом случае осуществляется путем модуляции колебаний. …» («Физика - большой энциклопедический словарь»./ Под ред. A.M.Прохорова. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. - 944 с.; с.218).A signal is understood as “... a sign, a physical process or a phenomenon that carries a message about any event, phenomenon, state of the object being monitored, or transmitting control commands, notifications, etc. ... Any arbitrarily complex event can be displayed by a set of signals. The signal can be mechanical (deformation, movement), thermal (increase in temperature), light (flash of light, visual image), electrical (current pulse, radio waves), etc. Information contained in a message is usually represented by a change in one or more signal parameters - its amplitude (intensity), duration, frequency, spectrum width, polarization, etc. Signals can be converted (without changing the content of the message) from one type to another, for example, continuous — into discrete (quantization of a signal), sound into electrical, electrical into light ”(Polytechnic Dictionary ./ Edited by A.Yu. Ishlinsky. - M .: Soviet Encyclopedia, 1989 .-- 656 p .; p. 478-479). “A pulse signal (impulse) is a change in a physical quantity (electromagnetic field, mechanical displacement, etc.) over a finite period of time. The propagation of a pulse signal is usually associated with the transfer of energy and, therefore, the transmission of certain information. Single pulse signals are called video pulses; their shape may be different. ... The sequence of pulse signals is also characterized by duty cycle - a dimensionless quantity equal to the ratio of the repetition period of the pulse signal to the duration of a single pulse signal. ... The pulse signal is used in communication technology. Information transfer in this case is carried out by modulation of oscillations. ... ”(“ Physics is a large encyclopedic dictionary ”./ Edited by A.M. Prokhorov. - M.: Big Russian Encyclopedia, 1999. - 944 p.; P.218).
Импульсный сигнал в данном аспекте рассматривается как физическая (материальная) сущность, регистрируемая техническими средствами, как физическая величина, параметры которой меняются для отображения содержащейся в сигнале информации.The pulsed signal in this aspect is considered as a physical (material) entity recorded by technical means, as a physical quantity whose parameters are changed to display the information contained in the signal.
Под информацией понимается - «совокупность каких-либо сведений, данных, передаваемых людьми устно (в форме речи), письменно (в виде текста, таблицы, рисунков, чертежей, условных обозначений) либо другим способом (например, с помощью звуковых или световых сигналов, электрических и нервных импульсов, перепадов давления или температуры...) Информация может иметь непрерывный (аналоговая) или прерывистый (дискретный) характер» («Политехнический словарь»./ Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - 656 с.; с.199).Information is understood as “the totality of any information, data transmitted by people orally (in the form of speech), in writing (in the form of text, tables, figures, drawings, symbols) or in another way (for example, using sound or light signals, electrical and nerve impulses, pressure or temperature drops ...) Information can be continuous (analog) or intermittent (discrete) in nature ”(Polytechnical Dictionary ./ Edited by A.Yu. Ishlinsky. - M .: Soviet Encyclopedia, 1989 .-- 656 p .; p.199).
Под электромагнитными волнами понимаются - «возмущения электромагнитного поля (т.е. переменное электромагнитное поле), распространяющиеся в пространстве с конечной скоростью (скорость света). Электромагнитные волны, кроме некоторых специальных случаев, - поперечные волны: в каждой точке поля электромагнитных волн векторы Е и Н напряженностей электрического и магнитного полей колеблются, оставаясь в плоскости, перпендикулярной к направлению распространения электромагнитных волн. Кроме того, в каждой точке векторы Е и Н колеблются в одной фазе и всегда взаимно перпендикулярны. … В зависимости от частоты (или длины волны в вакууме), а также от источников излучения и способов возбуждения различают следующие виды электромагнитных волн: радиоволны, оптическое излучение, рентгеновское излучение и гамма-излучение» («Политехнический словарь»./ Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - 656 с.; с.616).By electromagnetic waves we mean - “perturbations of the electromagnetic field (ie, an alternating electromagnetic field) propagating in space at a finite speed (speed of light). Electromagnetic waves, except for some special cases, are transverse waves: at each point of the field of electromagnetic waves, the vectors E and H of the electric and magnetic field intensities oscillate, remaining in a plane perpendicular to the direction of propagation of electromagnetic waves. In addition, at each point, the vectors E and H oscillate in the same phase and are always mutually perpendicular. ... Depending on the frequency (or wavelength in a vacuum), as well as on radiation sources and excitation methods, the following types of electromagnetic waves are distinguished: radio waves, optical radiation, x-ray radiation and gamma radiation ”(Polytechnic Dictionary ./ Ed. A .U. Ishlinsky. - M .: Soviet Encyclopedia, 1989 .-- 656 p .; p.616).
Под поляризацией волн понимается - «нарушение осевой симметрии поперечной волны относительно направления распространения этой волны. В неполяризованной волне колебания векторов s и v смещения и скорости в случае упругих волн или векторов Е и Н напряженностей электрического и магнитного полей в случае электромагнитных волн в каждой точке пространства по всевозможным направлениям в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, быстро и беспорядочно сменяют друг друга, так что ни одно из этих направлений колебаний не является преимущественным. Поперечную волну называют поляризованной, если в каждой точке пространства направление колебаний сохраняется неизменным или изменяется с течением времени по определенному закону. Плоскополяризованной (линейно-поляризованной) называют волну с неизменным направлением колебаний соответственно векторов s или Е. Если концы этих векторов описывают с течением времени окружности или эллипсы, то волну называют циркулярно- или эллиптически-поляризованной» («Политехнический словарь»./ Под ред. А.Ю.Ишлинского. - М.: Советская энциклопедия, 1989. - 656 с.; с.404). Плоскостью поляризации называют плоскость, в которой лежат Е и световой луч («Советский энциклопедический словарь»./ Под ред. A.M.Прохорова. - М.: Советская энциклопедия, 1987. - 1600 с.; с.1037).Under the polarization of the waves is understood - "violation of the axial symmetry of the transverse wave relative to the direction of propagation of this wave. In an unpolarized wave, the oscillations of the displacement and velocity vectors s and v in the case of elastic waves or the electric and magnetic field vectors E and H in the case of electromagnetic waves at each point in space in all possible directions in the plane perpendicular to the direction of wave propagation quickly and randomly replace each other so that none of these directions of oscillation is predominant. A transverse wave is called polarized if, at each point in space, the direction of oscillation remains unchanged or changes over time according to a certain law. A plane-polarized (linearly polarized) wave is called a wave with the same direction of oscillation, respectively, of the vectors s or E. If the ends of these vectors describe circles or ellipses over time, then the wave is called circular or elliptically polarized ”(Polytechnical Dictionary ./ Ed. A.Yu. Ishlinsky. - M.: Soviet Encyclopedia, 1989 .-- 656 p.; P. 404). The plane of polarization is the plane in which E and the light beam lie ("Soviet Encyclopedic Dictionary" ./ Edited by A.M. Prokhorov. - M.: Soviet Encyclopedia, 1987. - 1600 p.; P.1037).
Импульсы линейно-поляризованных электромагнитных волн в данном аспекте рассматриваются как прерывное испускание линейно-поляризованных электромагнитных волн, т.е. последовательное чередование конечных временных промежутков отсутствия излучения и конечных временных промежутков непрерывного испускания вышеуказанных волн.The pulses of linearly polarized electromagnetic waves in this aspect are considered as the discontinuous emission of linearly polarized electromagnetic waves, i.e. sequential alternation of finite time intervals of the absence of radiation and finite time periods of continuous emission of the above waves.
Повышение пропускной способности каналов передачи электронной информации является, по-прежнему, актуальной задачей (Десурвир Э. «Световая связь: пятое поколение». Журнал «В мире науки», №3 за 1992 г., с.58-66, с.60; журнал "Наука и жизнь", подписной индекс 70601, №11 за 2004 г., с.38).Increasing the bandwidth of electronic information transmission channels is, as before, an urgent task (Desurvir E. “Light Communication: Fifth Generation.” Magazine “In the World of Science”, No. 3 for 1992, p. 58-66, p. 60 ; journal "Science and Life", subscription index 70601, No. 11 for 2004, p.38).
Известны способы и системы передачи информации, в которых при передачи модулируется интенсивность света, его частота или фаза (Десурвир Э. «Световая связь: пятое поколение». Журнал «В мире науки», №3 за 1992 г., с.58-66, с.60). Модуляция колебаний - это медленное по сравнению с периодом колебаний изменение амплитуды, частоты или фазы колебаний по определенному закону. Соответственно различаются амплитудная, частотная и фазовая модуляция колебаний. Возможна и смешанная модуляция (например, амплитудно-фазовая). При любом способе модуляции колебаний скорость изменения амплитуды, частоты или фазы должна быть достаточно малой, чтобы за период Т колебаний модулируемый параметр почти не изменился. Модуляция колебаний применяется для передачи с помощью электромагнитных волн радио- или оптических диапазонов, а также акустических волн. «Передатчиком» сигнала является синусоидальные колебания высокой частоты w. Амплитуда, частота или фаза этих колебаний, а в случае света и поляризация модулируются передаваемым сигналом («Физика - большой энциклопедический словарь»./ Под ред. А.М.Прохорова. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. - 944 с.; с.428).Known methods and systems for transmitting information in which light intensity, frequency or phase is modulated during transmission (Desurvir E. “Light Communication: Fifth Generation.” Magazine “In the World of Science”, No. 3, 1992, pp. 58-66 , p.60). Modulation of oscillations is a slow change in amplitude, frequency or phase of oscillations in accordance with a certain law compared to the period of oscillations. Accordingly, the amplitude, frequency and phase modulation of the oscillations are distinguished. Mixed modulation is also possible (for example, amplitude-phase). With any method of modulating oscillations, the rate of change of the amplitude, frequency, or phase should be sufficiently small so that the modulated parameter remains almost unchanged during the period T of the oscillations. Oscillation modulation is used to transmit radio or optical bands using electromagnetic waves, as well as acoustic waves. The "transmitter" of the signal is the high frequency sinusoidal oscillations w. The amplitude, frequency or phase of these oscillations, and in the case of light and polarization are modulated by the transmitted signal ("Physics - a large encyclopedic dictionary" ./ Edited by A.M. Prokhorov. - M .: Big Russian Encyclopedia, 1999. - 944 p. ; p. 428).
Недостатком модулирующих способов, систем и импульсных сигналов является принципиальное ограничение по модулирующей частоте, которая всегда меньше модулируемой составляющей сигнала. Например, для излучений видимого и ближнего ИК-диапазонов света с частотами 100-800 ТГц (Терагерц) возможны частоты модуляции с верхним пределом до 0,1-1 ТГц («Физика - большой энциклопедический словарь»./ Под ред. А.М.Прохорова. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. - 944 с.; с.429). То есть изменение передающее информацию происходит примерно в 1000 раз медленнее изменения несущего излучения.The disadvantage of modulating methods, systems and pulsed signals is a fundamental limitation on the modulating frequency, which is always less than the modulated component of the signal. For example, modulation frequencies with an upper limit up to 0.1-1 THz are possible for visible and near-infrared light ranges with frequencies of 100-800 THz (Terahertz) ("Physics is a large encyclopedic dictionary." / Ed. A.M. Prokhorova. - M.: Big Russian Encyclopedia, 1999 .-- 944 p .; p. 429). That is, a change in transmitting information occurs about 1000 times slower than a change in carrier radiation.
Ближайшими аналогами являются следующие способ, система и импульсный сигнал для передачи информации:The closest analogues are the following method, system and pulse signal for transmitting information:
- отдельный бит информации кодируется наличием или отсутствием светового импульса, в частности солитона длительностью 10 пс;- a separate bit of information is encoded by the presence or absence of a light pulse, in particular a soliton of 10 ps duration;
- световые импульсы могут быть двух различных ориентаций плоскости поляризации;- light pulses can be of two different orientations of the plane of polarization;
- система включает в себя передатчик и приемник световых импульсов; в частности кодирующие и декодирующие устройства преобразования входной информации в электрические сигналы и обратно, передатчик и приемник для преобразования электрических сигналов в свет и обратно, световод (оптическое волокно) (Десурвир Э. «Световая связь: пятое поколение». Журнал «В мире науки», №3 за 1992 г., с.58-66, с.65-66). Следует отметить, что поляризация в прототипе используется для удвоения каналов передачи информации на одной частоте, поскольку два световых луча с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации непосредственно не интерферируют (см. «Физика - большой энциклопедический словарь»./ Под ред. A.M.Прохорова. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. - 944 с.; с.575).- the system includes a transmitter and a receiver of light pulses; in particular, coding and decoding devices for converting input information into electrical signals and vice versa, a transmitter and a receiver for converting electrical signals into light and vice versa, a light guide (optical fiber) (Desurvir E. “Light Communication: Fifth Generation.” Magazine “In the world of science” , No. 3 for 1992, p. 58-66, p. 65-66). It should be noted that the polarization in the prototype is used to double the information transmission channels at the same frequency, since two light beams with mutually perpendicular planes of polarization do not directly interfere (see "Physics - a large encyclopedic dictionary" ./ Ed. AM Prokhorov. - M. : Big Russian Encyclopedia, 1999 .-- 944 p .; p.575).
Недостатком прототипа является ограниченность информации, которую несет один импульсный сигнал. В прототипе эту проблему решают с помощью организации дополнительных каналов на соседних, близлежащих частотах излучения.The disadvantage of the prototype is the limited information that carries a single pulse signal. In the prototype, this problem is solved by organizing additional channels at neighboring, nearby radiation frequencies.
Задачей заявляемых изобретений является повышение пропускной способности отдельного канала для передачи электронной информации. Достигаемый технический результат - увеличение информации, передаваемой одним импульсным сигналом без снижения частотных характеристик импульсных сигналов.The task of the claimed invention is to increase the throughput of a separate channel for transmitting electronic information. The technical result achieved is an increase in the information transmitted by a single pulse signal without reducing the frequency characteristics of the pulse signals.
Указанный технический результат достигается тем, что используют способ передачи информации с помощью последовательности импульсных сигналов электромагнитных волн одинаковых частотных характеристик и различной линейной поляризации, включающий излучение сопоставленных с передаваемыми значениями информации импульсов, прохождение ими передающей среды и их прием с определением сопоставленных значений, отличающийся тем, что, по меньшей мере, части импульсных сигналов задают индивидуальную ориентацию поляризации в одном из, по меньшей мере, трех различных дискретных угловых положений, определяющих сопоставленные значения информации, прием этих импульсных сигналов производят с определением индивидуальной ориентации поляризации и соответствующего сопоставленного значения информации, а для получения импульсного сигнала с необходимой индивидуальной ориентацией поляризации используют один из, по меньшей мере, трех согласованно управляемых источников импульсов различных линейно-поляризационных электромагнитных волн, фиксированная ориентация поляризации которого находится в угловом положении, соответствующем сопоставленному передаваемому значению информации.The specified technical result is achieved by using a method of transmitting information using a sequence of pulsed signals of electromagnetic waves of the same frequency characteristics and different linear polarization, including radiation associated with the transmitted values of the information pulses, their transmission medium and their reception with the determination of the mapped values, characterized in that at least part of the pulse signals specify an individual orientation of the polarization in one of at least Here, of three different discrete angular positions that determine the mapped information values, the reception of these pulse signals is carried out with the determination of the individual polarization orientation and the corresponding mapped information value, and to obtain a pulse signal with the necessary individual polarization orientation, use one of at least three coordinated pulse sources of various linearly polarized electromagnetic waves, a fixed polarization orientation of which ahoditsya in the angular position corresponding to the mapped value of the transmitted information.
Кроме того, между соседними дискретными угловыми положениями ориентации поляризации импульса могут устанавливать одинаковые угловые промежутки.In addition, between adjacent discrete angular positions of the orientation of the polarization of the pulse can set the same angular gaps.
Кроме того, дискретные угловые положения ориентации поляризации импульса и фиксированные ориентации поляризаций согласованно управляемых источников импульсов выбирают в идентифицируемом интервале.In addition, the discrete angular positions of the orientation of the polarization of the pulse and the fixed orientation of the polarizations of the coordinated sources of pulses are selected in the identified interval.
Кроме того, в качестве согласованно управляемых источников импульсов электромагнитных волн с фиксированными ориентациями поляризации могут использовать лазеры.In addition, lasers can be used as coordinated sources of pulses of electromagnetic waves with fixed polarization orientations.
Кроме того, для прохождения импульсов могут использовать оптическое волокно (световод).In addition, an optical fiber (optical fiber) can be used to pass pulses.
Технический результат достигается тем, что в системе передачи информации с помощью последовательности импульсов электромагнитных волн одинаковых частотных характеристик и различной линейной поляризации, включающей кодирующее устройство преобразования входной информации в электрические сигналы, передатчик преобразования электрических сигналов в последовательность импульсов линейно-поляризованных электромагнитных волн, передающую среду, приемник преобразования последовательности импульсов линейно-поляризованных электромагнитных волн в электрические сигналы, декодирующее устройство преобразования электрических сигналов в выходную информацию, передатчик содержит устройство излучения, по меньшей мере, части импульсов с индивидуальными ориентациями поляризации в одном из, по меньшей мере, трех различных дискретных угловых положений, определяющих сопоставленные значения информации, выполненное в виде, по меньшей мере, трех согласованно управляемых источников импульсов различно фиксировано ориентированных линейно-поляризационных электромагнитных волн, а приемник снабжен средством распознавания индивидуальной ориентации поляризации импульса электромагнитных волн.The technical result is achieved in that in an information transmission system using a sequence of pulses of electromagnetic waves of the same frequency characteristics and different linear polarization, including a coding device for converting input information into electrical signals, a transmitter for converting electrical signals into a pulse sequence of linearly polarized electromagnetic waves, transmitting medium, linearly polarized electromagnet pulse sequence conversion receiver waves into electrical signals, a decoding device for converting electrical signals into output information, the transmitter comprises a radiation device for at least a portion of pulses with individual polarization orientations in one of at least three different discrete angular positions defining the mapped information values in the form of at least three coordinated controlled sources of pulses of variously fixed oriented linearly polarized electromagnetic waves, and p The receiver is equipped with a means of recognizing the individual orientation of the polarization of the pulse of electromagnetic waves.
Кроме того, система может быть снабжена средством распознавания индивидуальной ориентации поляризации импульса электромагнитных волн, выполненным в виде, по меньшей мере, трех параллельно соединенных детекторов излучения, каждый из которых снабжен входным поляризационным фильтром с различной фиксированной ориентацией в одном из, по меньшей мере, трех различных дискретных угловых положений.In addition, the system can be equipped with a means of recognizing the individual orientation of the polarization of the electromagnetic wave pulse, made in the form of at least three parallel-connected radiation detectors, each of which is equipped with an input polarizing filter with a different fixed orientation in one of at least three various discrete angular positions.
Кроме того, согласованно управляемые источники импульсов различно фиксировано ориентированных линейно-поляризационных электромагнитных волн могут быть выполнены с равными угловыми промежутками между соседними дискретными угловыми положениями поляризации передаваемых импульсов.In addition, coherently controlled pulse sources of differently fixed linearly-polarized electromagnetic waves can be made with equal angular gaps between adjacent discrete angular polarization positions of the transmitted pulses.
Кроме того, согласованно управляемые источники импульсов различно фиксировано ориентированных линейно-поляризационных электромагнитных волн могут быть выполнены с расположением ориентации поляризаций в идентифицируемом интервале.In addition, coherently controlled pulse sources of differently fixed linearly-polarized electromagnetic waves can be made with the polarization orientation in the identified interval.
Кроме того, согласованно управляемые источники импульсов различно фиксировано ориентированных линейно-поляризационных электромагнитных волн могут быть выполнены в виде лазеров.In addition, coherently controlled pulse sources of differently fixedly oriented linearly polarized electromagnetic waves can be made in the form of lasers.
Кроме того, передающая среда может быть выполнена в виде оптического волокна (световода).In addition, the transmission medium can be made in the form of an optical fiber (fiber).
Под дискретностью понимается прерывность, в отличие от непрерывности («Советский энциклопедический словарь»./ Под ред. A.M.Прохорова. - М.: Советская энциклопедия, 1987. - 1600 с.; с.395). Угловые ориентации плоскости поляризации импульсов занимают в идентифицируемом диапазоне определенные положения, а иные между этими согласованными - не занимают. Это позволяет установить однозначное соответствие передаваемым значениям информации и однозначно распознавать их при приеме.Discreteness is understood as discontinuity, as opposed to continuity (“Soviet Encyclopedic Dictionary” ./ Edited by A.M. Prokhorov. - M.: Soviet Encyclopedia, 1987. - 1600 p.; P. 395). The angular orientations of the plane of polarization of the pulses occupy certain positions in the identifiable range, while others between these matched ones do not. This allows you to establish a unique correspondence to the transmitted values of information and uniquely recognize them when receiving.
Суть заявляемых изобретений в том, что в качестве импульсного сигнала используется кратковременный импульс линейно-поляризованных электромагнитных волн, а параметр, служащий для отображения содержащейся в сигнале информации, - ориентация плоскости поляризации (вектора Е), которая может принимать для отдельного сигнала одно из фиксированных ориентационных угловых положений. Эти угловые положения (положение вектора Е в плоскости, поперечной направлению излучения) имеют ряд дискретных (прерывных) значений, которые сопоставлены (взаимосвязаны) со значениями передаваемой импульсом информации. При этом для получения сигнального импульса с необходимой ориентацией поляризации используется ряд взаимосвязанных и согласованно управляемых источников линейно-поляризационного излучения. Для передачи конкретного значения информации используется в момент передачи тот импульсный источник, фиксированная ориентация которого совпадает с ориентацией, вытекающей из значения передаваемой информацией. Используется набор (матрица) источников с неизменными, фиксированными ориентациями линейной поляризации. Этот набор источников используется для последовательного их включения/выключения в порядке, который определяет передаваемая информация, которая отображена в ориентациях поляризации импульсов. Прием последовательности импульсов осуществляется с распознаванием их положений поляризации и, соответственно, с несомой сигнальными импульсами значениями информации.The essence of the claimed inventions is that a short-term pulse of linearly polarized electromagnetic waves is used as a pulse signal, and the parameter used to display the information contained in the signal is the orientation of the plane of polarization (vector E), which can take one of the fixed orientational signals angular positions. These angular positions (the position of the vector E in the plane transverse to the radiation direction) have a number of discrete (discontinuous) values that are compared (interconnected) with the values of the information transmitted by the pulse. In this case, to obtain a signal pulse with the necessary polarization orientation, a number of interconnected and harmoniously controlled sources of linearly polarized radiation are used. To transmit a specific value of information, the pulse source is used at the time of transmission, the fixed orientation of which coincides with the orientation resulting from the value of the transmitted information. A set (matrix) of sources with unchanged, fixed orientations of linear polarization is used. This set of sources is used to turn them on / off sequentially in the order that determines the transmitted information, which is displayed in the polarization orientations of the pulses. A sequence of pulses is received with recognition of their polarization positions and, accordingly, with information values carried by signal pulses.
В заявляемых изобретениях отсутствует модулирование (изменение, управление) направлением поляризации источника излучения, когда осуществляется изменение исходной поляризации модулирующим воздействием, что и медленно по определению (см. модуляции) и достаточно сложно, когда речь идет об изменении ориентации поляризации на десятки градусов.In the claimed inventions, there is no modulation (change, control) of the direction of polarization of the radiation source when the initial polarization is changed by a modulating effect, which is slow by definition (see modulations) and quite difficult when it comes to changing the polarization orientation by tens of degrees.
Заявляемые изобретения могут позволить достичь (в частотных диапазонах прототипа или видимого диапазона света с примыкающими областями УФ и ИК) весьма близких между собой абсолютных значений параметров импульсного сигнала:The claimed invention can allow to achieve (in the frequency ranges of the prototype or the visible range of light with adjacent regions of UV and IR) very close to each other absolute values of the parameters of the pulse signal:
- период повторения импульсного сигнала (см. скважность);- repetition period of the pulse signal (see duty cycle);
- период излучения самого импульсного сигнала (см. скважность);- the period of emission of the pulse signal itself (see duty cycle);
- период изменения между «крайними» значениями ориентации поляризации для соседних импульсных сигналов (этот параметр зависит лишь от быстродействия/темпа включения соответствующего источника);- the period of change between the "extreme" values of the polarization orientation for adjacent pulse signals (this parameter depends only on the speed / rate of inclusion of the corresponding source);
и, даже, для периода колебаний электромагнитных волн в самом импульсном сигнале в сравнении с тремя вышеуказанными характеристиками, поскольку нет ограничений модулирования колебаний.and, even, for the period of oscillations of electromagnetic waves in the pulse signal itself in comparison with the three above characteristics, since there are no restrictions on the modulation of oscillations.
Рост информационной пропускной способности канала будет во столько раз больше, на сколько частей удастся разделить диапазон задаваемой и определяемой ориентации поляризации сигнального импульса электромагнитных волн. Так при четырех фиксированных дискретных углах получим два бита в одном сигнале, при восьми - четыре бита и т.д. Соответственно в два и четыре раза увеличится количество передаваемой информации при тех же частотных характеристиках, что у прототипа, т.к. сигнал прототипа несет один бит.The growth of the channel’s information throughput will be so many times greater than how many parts it will be possible to divide the range of the specified and determined polarization orientations of the signal pulse of electromagnetic waves. So at four fixed discrete angles we get two bits in one signal, at eight - four bits, etc. Accordingly, the amount of transmitted information will increase two and four times with the same frequency characteristics as the prototype, because the prototype signal carries one bit.
Отличия и преимущества заявляемых изобретений отражены в таблицах.The differences and advantages of the claimed invention are reflected in the tables.
- ориентация поляризации определяет значение информации, передаваемое импульсным сигналомAs a physical quantity, it is characterized by the following set of parameters: - the information content of one pulse signal from 1.5 bits (3 bits per two consecutive pulses) to infinity (determined by the recorded polarization orientation in the identified range) - duty cycle from 2 to tending to 1 (a value may be promising duty cycle 1.618, the so-called "golden ratio") - the ratio of the period of the pulse signal to the period of oscillations of the carrier electromagnetic radiation: from 200 to tending to 0.5
- polarization orientation determines the value of information transmitted by a pulse signal
- отношение периода импульсного сигнала к периоду колебаний несущего электромагнитного излучения: от 200 до стремящегося к 0,5 (минимальное значение для возможного варианта прототипа с когерентным источником, а не солитонным пакетом) - ориентация поляризации определяет канал информации для передаваемого импульсного сигнала, в канале значение поляризации информации не определяет и не несетAs a physical quantity is characterized by the following set of parameters: - information content of one
- the ratio of the period of the pulse signal to the period of oscillations of the carrier electromagnetic radiation: from 200 to tends to 0.5 (the minimum value for a possible prototype with a coherent source, not a soliton packet) - the polarization orientation determines the information channel for the transmitted pulse signal, in the channel value does not determine and does not bear the polarization of information
- не менее нескольких десятков единиц
- отношение периода импульсного сигнала к периоду колебаний несущего электромагнитного излучения: ~ 1000
- ориентация поляризации определяет значение информации, передаваемое импульсным сигналомAs a physical quantity, it is characterized by the following set of parameters: - information content of one pulse signal from 1.5 bits (3 bits per two consecutive pulses) to infinity (determined by the registration of polarization orientation in the identified range)
- at least a few dozen units
- the ratio of the period of the pulse signal to the period of oscillations of the carrier electromagnetic radiation: ~ 1000
- polarization orientation determines the value of information transmitted by a pulse signal
- период излучения самого импульсного сигнала;
- период изменения между «крайними» значениями ориентации в идентифицируемом диапазоне поляризации для соседних импульсных сигналов;
- период колебаний электромагнитных волн импульсного сигналаpulse signal;
- period of emission of the pulse signal itself;
- the period of change between the "extreme" orientation values in the identified polarization range for adjacent pulse signals;
- period of oscillations of the electromagnetic waves of the pulse signal
Изобретения иллюстрируются чертежами, на которых изображено: на фиг.1 - принципиальная схема заявляемого способа, на фиг.2 - система передачи информации, на фиг.3 - положения вектора Е напряженности электрического поля в одном из вариантов исполнения.The invention is illustrated by drawings, in which: FIG. 1 is a schematic diagram of the inventive method, FIG. 2 is an information transmission system, FIG. 3 is a position of an electric field strength vector E in one embodiment.
Система передачи информации включает в себя кодирующее устройство 1 преобразования входной информации в электрические сигналы, выход которого соединен со входом передатчика 2 преобразования электрических сигналов в последовательность импульсов линейно-поляризованных электромагнитных волн, передатчик 2 содержит устройство излучения из источников 3, 4, 5, 6 импульсов линейно-поляризованного излучения (каждый со своим фиксированным углом ориентации поляризации; значения углов дискретны и находятся в диапазоне распознавания), передатчик 2 согласованно управляет источниками 3, 4, 5, 6 для их последовательной работы в нужной последовательности, выходы источников 3, 4, 5, 6 сопряжены с передающей средой, в изображенном варианте это оптическое волокно 7, своим другим концом оптическое волокно 7 сопряжено с детекторами 8, 9, 10, 11 излучения параллельно, детекторы 8, 9, 10, 11 снабжены каждый своим поляризационным фильтром со своей фиксированной осью поляризации, выходы детекторов связаны с приемником 12 преобразования импульсов в электрические сигналы, выход приемника 12 связан со входом устройства 13 декодирования электрических сигналов в выходную информацию.The information transmission system includes an
На Фиг.3 изображены положения вектора Е - напряженности электрического поля в плоскости, перпендикулярной направлению распространения электромагнитных волн по образцу диаграмм поляризации света (см. «Физика - большой энциклопедический словарь»./ Под ред. А.М.Прохорова. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. - 944 с.; с.575). Импульсные сигналы линейно-поляризованы, линейная поляризация в изображенном варианте может быть в дискретных фиксированных положениях Е1, Е2, Е3, Е4, которые выбираются в диапазоне распознавания. Угловые промежутки между соседними положениями вектора Е могут быть установлены одинаковыми. Вектору Е1 соответствует значение передаваемой (принимаемой) информации «00», вектору Е2-«01», вектору Е3-«10», вектору Е4-«11» в системе двоичной кодировки. Таким образом, один импульсный сигнал в зависимости от своей индивидуальной ориентации поляризации вектора Е может передать два бита информации.Figure 3 shows the position of the vector E - the electric field in a plane perpendicular to the direction of propagation of electromagnetic waves along the pattern of polarization of light (see "Physics - a large encyclopedic dictionary" ./ Edited by A.M. Prokhorov. - M .: Big Russian Encyclopedia, 1999 .-- 944 p .; p.575). Pulse signals are linearly polarized, linear polarization in the depicted embodiment can be in discrete fixed positions E1, E2, E3, E4, which are selected in the recognition range. The angular gaps between the adjacent positions of the vector E can be set the same. Vector E1 corresponds to the value of the transmitted (received) information “00”, vector E2- “01”, vector E3- “10”, vector E4- “11” in the binary coding system. Thus, one pulse signal, depending on its individual polarization orientation of the vector E, can transmit two bits of information.
Заявленные изобретения осуществляются следующим образом. Входящую информацию преобразовывают в электрические импульсы и делят на последовательность значений по два бита, в зависимости от значения информации передатчик 2 излучает одним из источников 3, 4, 5, 6 сигнальный импульс. Источники могут быть выполнены в виде лазеров, излучение лазеров может быть полностью поляризованным (см. «Физика - большой энциклопедический словарь»./ Под ред. A.M.Прохорова. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. - 944 с.; с.576). Излучает импульс тот источник, чье фиксированное положение поляризации соответствует значению передаваемой информации. Источники соединены с оптическим волокном 7 своими выходами. Это могут быть плечи оптического волокна одинаковой длины, сопрягаемые с волокном 7 параллельно. Оптическое волокно или световод способно сохранять поляризацию распространяющегося по нему излучения (см. прототип или журнал «Техника молодежи», №7 за 2004 год, с.6; подписной индекс 70973). Полученные по оптическому волокну (световоду) импульсы принимают приемником 12 с детекторами 8, 9, 10, 11 определения импульсного сигнала и его индивидуальной поляризации. Распознавание индивидуальной ориентации импульсного сигнала производят с помощью известных физических средств, например, поляриметров, чувствительность которых достигает 0,0000001 град (см. «Физика - большой энциклопедический словарь»./ Под ред. A.M.Прохорова. - М.: Большая Российская энциклопедия, 1999. - 944 с.; с.578). Могут быть также использованы волоконно-оптические сенсоры (см. прототип или журнал «Техника молодежи», №7 за 2004 год, с.6-7; подписной индекс 70973). Ввод из нескольких оптоволокон в одно с сохранением поляризации и, наоборот, распределение оптического импульса из одного оптоволокна в несколько с сохранением поляризации известен из уровня техники (журнал «Техника молодежи», №7 за 2004 год, с.6-7; подписной индекс 70973). По ориентациям поляризации определяют сопоставленные значения информации и декодируют их в выходной форме. Идентифицируемый угловой интервал (диапазон), в котором устанавливается конечное множество дискретных угловых положений ориентации поляризаций импульсных сигналов, может составлять 90 или 180 градусов в зависимости от используемых технических решений. Большие значения этот интервал не может составлять, так как невозможно отличить в чистом виде поляризационную волну от «перевернутой» на 180 градусов. Эффективность описываемой системы (количество бит информации в одном импульсном сигнале) напрямую зависит от количества распознаваемых дискретных угловых положений в идентифицируемом диапазоне.The claimed invention is carried out as follows. The incoming information is converted into electrical pulses and divided into a sequence of values of two bits, depending on the value of the information, the
Вместе с тем, заявляемые изобретения могут быть использованы в комбинации с другими известными на сегодня технологиями:However, the claimed invention can be used in combination with other currently known technologies:
- мультиплексирование, работа на нескольких близких между собой волн (частот); каждая частота (волна) независима и отсутствует взаимное наложение (интерференция); помимо прототипа эта технология описана в журнале «КомпьютерПресс», №1 за 2001 г. / технология DWDM (dense wavelength-division multiplexing) /;- multiplexing, work on several waves (frequencies) close to each other; each frequency (wave) is independent and there is no mutual overlap (interference); in addition to the prototype, this technology is described in the journal ComputerPress, No. 1, 2001 / DWDM technology (dense wavelength-division multiplexing) /;
- амплитудная модуляция; импульсным сигналам помимо индивидуально заданной ориентации поляризации может придаваться несколько значений уровня (амплитуды); соответственно амплитуда также может нести дополнительную информацию; например при двух уровнях (помимо нулевого) произойдет удвоение информации, несомой одним импульсным сигналом и т.д.;- amplitude modulation; pulse signals, in addition to individually specified polarization orientations, can be given several level values (amplitudes); accordingly, the amplitude can also carry additional information; for example, at two levels (in addition to the zero), information doubled by one pulse signal, etc .;
- фазовая модуляция также принципиально не противоречит описываемой системе,- phase modulation also does not fundamentally contradict the described system,
- частотная модуляция возможна, но, очевидно, менее выгодна по сравнению с комбинированной с мультиплексированием.- frequency modulation is possible, but, obviously, less profitable than combined with multiplexing.
В качестве передающей среды может быть использовано распространение электромагнитных волн по оптическому волокну (световоду), а также в открытом пространстве по примеру радиорелейной и/или спутниковой связи.As the transmission medium, the propagation of electromagnetic waves through an optical fiber (optical fiber) can be used, as well as in an open space following the example of radio relay and / or satellite communications.
Главное требование к передающей среде - сохранение ориентации плоскости линейной поляризации.The main requirement for the transmission medium is to maintain the orientation of the plane of linear polarization.
Заявленные изобретения могут быть осуществлены с помощью известных в области техники средств и компонентов и соответствуют условию патентоспособности "промышленная применимость".The claimed invention can be carried out using means and components known in the art and meet the patentability condition "industrial applicability".
Claims (11)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008123112/08K RU2463724C2 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method of transmitting information using linearly polarised electromagnetic waves and system for realising said method |
| RU2008123112/09A RU2359421C2 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method for information transfer by means of linear-polarised electromagnet waves and system for its realisation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008123112/09A RU2359421C2 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method for information transfer by means of linear-polarised electromagnet waves and system for its realisation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008123112A RU2008123112A (en) | 2008-12-20 |
| RU2359421C2 true RU2359421C2 (en) | 2009-06-20 |
Family
ID=41026149
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008123112/09A RU2359421C2 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method for information transfer by means of linear-polarised electromagnet waves and system for its realisation |
| RU2008123112/08K RU2463724C2 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method of transmitting information using linearly polarised electromagnetic waves and system for realising said method |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008123112/08K RU2463724C2 (en) | 2008-06-10 | 2008-06-10 | Method of transmitting information using linearly polarised electromagnetic waves and system for realising said method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (2) | RU2359421C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543525C1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Method of transmitting voice message and device therefor |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU736841A1 (en) * | 1975-04-07 | 1991-07-15 | Центральный Научно-Исследовательский Институт Связи | Device for transferring information by optronic communication line |
| US5587830A (en) * | 1993-05-28 | 1996-12-24 | Lucent Technologies Inc. | High capacity optical fiber network |
| IT1277397B1 (en) * | 1995-07-31 | 1997-11-10 | Pirelli Cavi S P A Ora Pirelli | WAVE LENGTH MULTIPLATION TELECOMMUNICATION SYSTEM AND METHOD WITH CONTROLLED OUTPUT CHANNEL SEPARATION |
| RU2286647C1 (en) * | 2005-04-12 | 2006-10-27 | Федеральный научно-производственный центр Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Марс" (ФНПЦ ОАО "НПО "Марс") | Digital optical signal transmission line |
-
2008
- 2008-06-10 RU RU2008123112/09A patent/RU2359421C2/en not_active IP Right Cessation
- 2008-06-10 RU RU2008123112/08K patent/RU2463724C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2543525C1 (en) * | 2013-08-07 | 2015-03-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина)" | Method of transmitting voice message and device therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2463724C2 (en) | 2012-10-10 |
| RU2008123112A (en) | 2008-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Quantum dense coding exploiting a bright Einstein-Podolsky-Rosen beam | |
| CN110383205B (en) | Robustness of quantum communication links to photon losses | |
| GB2579474A (en) | Optical scanner and detector | |
| US10972187B1 (en) | Light source for quantum communication system, and encoding device | |
| CA2295390A1 (en) | Methods of and apparatus for optical signal transmission | |
| US9787409B1 (en) | High-speed optical quantum communication system based on mode-locked laser pulses | |
| CN110620655B (en) | Polarization multiplexing bidirectional quantum key distribution method and system | |
| CN110880970A (en) | Quantum key distribution method based on indication single photon source and orbital angular momentum | |
| US11888516B2 (en) | Method for transmitting/receiving signal in optical wireless communication system, and transmission terminal and reception terminal therefor | |
| CN112422190B (en) | Underwater optical communication method, system and terminal adopting polarization-PPM (pulse position modulation) combined modulation | |
| CN210839602U (en) | Quantum key transmitter and quantum key distribution system | |
| CN210839583U (en) | Time phase encoding device, quantum key transmitter and quantum key distribution system | |
| KR102238186B1 (en) | CV QKD system using optical interferometer phase lock scheme for optical homodyne detection | |
| CN108933663A (en) | The quantum key distribution system and its component of time phase coding | |
| US11621780B2 (en) | Emitter, communication system and method | |
| RU2359421C2 (en) | Method for information transfer by means of linear-polarised electromagnet waves and system for its realisation | |
| CN209517162U (en) | A kind of palarization multiplexing two-way quantum key dissemination system | |
| CN110620619B (en) | Quantum communication system, transmitting end thereof and quantum communication method | |
| RU119194U1 (en) | INFORMATION TRANSMISSION SYSTEM USING LINEAR-POLARIZED ELECTROMAGNETIC WAVES | |
| Illing | Digital communication using chaos and nonlinear dynamics | |
| CN110460441B (en) | Continuous variable quantum key distribution method and system based on orbital angular momentum | |
| Tarantino et al. | Feasibility of quantum communications in aquatic scenario | |
| Chandrasekaran et al. | Photon information efficient communication through atmospheric turbulence—Part II: Bounds on ergodic classical and private capacities | |
| CN114844561B (en) | Pilot-assisted self-coherent laser communication system based on Airy light beam | |
| CA3212999A1 (en) | Quantum key distribution transmitter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MF4A | Cancelling an invention patent |