The 18 reference contexts in paper I. Gulakov R., A. Zenevich O., A. Timofeev M., A. Кosari G., И. Гулаков Р., А. Зеневич О., А. Тимофеев М., А. Косари Г. (2015) “ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОПУСКНОЙ СПОСОБНОСТИ АСИНХРОННОГО ОПТИЧЕСКОГО КАНАЛА СВЯЗИ С ПРИЕМНИКОМ НА ОСНОВЕ СЧЕТЧИКА ФОТОНОВ // INVESTIGATION OF ASYNCHRONOUS OPTICAL COMMUNICATION CHANNEL THROUGHPUT CONTAINING A RECEIVER ON THE BASIS OF PHOTON COUNTER” / spz:neicon:pimi:y:2013:i:2:p:80-87

  1. Start
    1446
    Prefix
    Для приема таких сигналов необходимо использовать высокочувствительные модули, например, счетчики фотонов. Отметим, что общим недостатком существующих квантово-криптографических систем является низкая пропускная способность
    Exact
    [1]
    Suffix
    , которая в основном ограничивается характеристиками приемных модулей. Ранее нами были выполнены экспериментальные исследования, в результате которых установлено влияние напряжения питания и интенсивности оптического излучения на пропускную способность канала связи, в котором для согласованной работы источника и приемника информации дополнительно передавались синхроимпульсы по отде
    (check this in PDF content)

  2. Start
    1869
    Prefix
    Ранее нами были выполнены экспериментальные исследования, в результате которых установлено влияние напряжения питания и интенсивности оптического излучения на пропускную способность канала связи, в котором для согласованной работы источника и приемника информации дополнительно передавались синхроимпульсы по отдельной линии связи
    Exact
    [2]
    Suffix
    . Организация отдельной линии для передачи синхроимпульсов, как в [2, 3], на практике иногда нецелесообразна либо невозможна, например, когда источник и приемник удалены друг от друга в космическом пространстве или горной местности.
    (check this in PDF content)

  3. Start
    1943
    Prefix
    экспериментальные исследования, в результате которых установлено влияние напряжения питания и интенсивности оптического излучения на пропускную способность канала связи, в котором для согласованной работы источника и приемника информации дополнительно передавались синхроимпульсы по отдельной линии связи [2]. Организация отдельной линии для передачи синхроимпульсов, как в
    Exact
    [2, 3]
    Suffix
    , на практике иногда нецелесообразна либо невозможна, например, когда источник и приемник удалены друг от друга в космическом пространстве или горной местности. В этих случаях передача информации может осуществляться асинхронным способом, когда синхроимпульсы не передаются.
    (check this in PDF content)

  4. Start
    4018
    Prefix
    отсутствия символа не зависит ни от того, какой символ был на входе канала, ни от ранее принятых символов; при передаче символа («0» или «1») на выходе канала ни символа «0», ни символа «1» может быть не зарегистрировано. Учитывая указанные особенности, рассматриваемый канал является дискретным двоичным несимметричным однородным без памяти и со стиранием
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Всеми потерями информации, за исключением потерь в счетчике фотонов, пренебрегаем. Пропускная способность определяется максимальной скоростью передачи информации. Скорость передачи информации С – это количество информации I, приходящееся на среднее время передачи одного бита (одного символа) b [4]: CI/,/)/()(bbABHBН (1) где H(B) – энтропия на выходе канала
    (check this in PDF content)

  5. Start
    4334
    Prefix
    Пропускная способность определяется максимальной скоростью передачи информации. Скорость передачи информации С – это количество информации I, приходящееся на среднее время передачи одного бита (одного символа) b
    Exact
    [4]
    Suffix
    : CI/,/)/()(bbABHBН (1) где H(B) – энтропия на выходе канала связи, H(B/A) – условная энтропия, определяющая «ненадежность» канала или потери информации при воздействии помех. Энтропия на выходе канала связи запишется в виде [4]: '()log'(). ()'(0)log'(0)'(1)log'(1)   PP HBPPPP (2) Входящие в формулу (2) вероятности P's(0), P's(1) и P's(-) равны соответственно
    (check this in PDF content)

  6. Start
    4566
    Prefix
    Скорость передачи информации С – это количество информации I, приходящееся на среднее время передачи одного бита (одного символа) b [4]: CI/,/)/()(bbABHBН (1) где H(B) – энтропия на выходе канала связи, H(B/A) – условная энтропия, определяющая «ненадежность» канала или потери информации при воздействии помех. Энтропия на выходе канала связи запишется в виде
    Exact
    [4]
    Suffix
    : '()log'(). ()'(0)log'(0)'(1)log'(1)   PP HBPPPP (2) Входящие в формулу (2) вероятности P's(0), P's(1) и P's(-) равны соответственно: P(0)(0)(0/0)(1)(0/1),PPPPsss P(1)(0)(1/0)(1)(1/1),PPPPsss P'()(0)(/0)(1)(/1),PPPPsss (3) где P(0/0) и P(0/1) – вероятности регистрации на выходе канала связи символа «0» при наличии на входе символов «0» и «1»,
    (check this in PDF content)

  7. Start
    5588
    Prefix
    Полученные выражения (3) подставим в формулу (2), тогда энтропия на выходе канала связи: (1)(/1]. [(0)(/0)(1)(/1)]log2[(0)(/0) (1/1)]log2[(0)(1/0)(1)(1/1)] (0/0)(1)(0/1)][(0)(1/0)(1) ()[(0)(0/0)(1)(0/1)]log2[(0)      PsP PsPPsPPsP PPsPPsP PPsPPsPPs HBPsPPsPPs (4) Условная энтропия H(B/A)
    Exact
    [4]
    Suffix
    :   .1/2log1/1/12log1/1 /0log2/0(1)0/1log20/1 (/)(0)0/0log20/01/0log21/0    PPPP PPPsPP HBAPsPPPP (5) Скорость передачи информации определяется подстановкой формул (4) и (5) в выражение (1) и достигает своего максимального значения (пропускной способности) Сmax при Ps(0) = Ps(1) = = 0,5 [4].
    (check this in PDF content)

  8. Start
    5908
    Prefix
    HBPsPPsPPs (4) Условная энтропия H(B/A) [4]:   .1/2log1/1/12log1/1 /0log2/0(1)0/1log20/1 (/)(0)0/0log20/01/0log21/0    PPPP PPPsPP HBAPsPPPP (5) Скорость передачи информации определяется подстановкой формул (4) и (5) в выражение (1) и достигает своего максимального значения (пропускной способности) Сmax при Ps(0) = Ps(1) = = 0,5
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Поэтому формулу пропускной способности можно записать в следующем виде:       log2./]}1/ log20/11/1log21/1/1 log21/0./0log2/0]0,5[0/1 (/1)]]0,5[0/0log20/01/0 (1/1)][0,5[(/0)(/1)]]log2[0,5[(/0) (0/1)][0,5(1/0)(1/1)]log2[0,5(1/0) max{0,5(0/0)(0/1)log2[0,5((0/0) Pb PPPP PPPP PPPP PPPP PPPP CPPP        (6) Численные значения в
    (check this in PDF content)

  9. Start
    6595
    Prefix
    CPPP        (6) Численные значения вероятностей P(0/0), P(-/0), P(1/0), P(0/1), P(-/1), P(1/1) можно определить на основании статистических распределений числа импульсов на выходе счетчика фотонов Pst0(N) и Pst1(N), обозначив числа N1 и N2 нижним и верхним пороговыми уровнями регистрации, соответственно, по аналогии как описано в работах
    Exact
    [2, 5–7]
    Suffix
    . Поэтому вероятности P(0/0), P(-/0), P(1/0), P(0/1), P(-/1), P(1/1) равны соответственно: (0/0)(), 2 1 0   N NN PPstN,)()0/( 1 0 0 1     N N PPstN (1/0)1(), 2 0 0   N N PPstN (7) P(0/1)(),NP,)()1/( 11 0 1    N N PPstN P(1/1)1().
    (check this in PDF content)

  10. Start
    8283
    Prefix
    Для различных структур ЛФП напряжения лавинного пробоя p-n перехода Uпр могут отличаться, поэтому при сравнении зависимостей их характеристик от напряжения питания Uпит использовалась величина перенапряжения U = Uпит – Uпр. Напряжение пробоя определялось на основании вольтамперных характеристик ЛФП по методике, описанной в
    Exact
    [8]
    Suffix
    . Структурная схема установки для определения пропускной способности асинхронного оптического канала связи представлена на рисунке 1. Для реализации режима счета фотонов ЛФП включался по схеме пассивного гашения лавинного пробоя [9].
    (check this in PDF content)

  11. Start
    8523
    Prefix
    Структурная схема установки для определения пропускной способности асинхронного оптического канала связи представлена на рисунке 1. Для реализации режима счета фотонов ЛФП включался по схеме пассивного гашения лавинного пробоя
    Exact
    [9]
    Suffix
    . На ЛФП от источника постоянного напряжения питания И через ограничивающий резистор Rогр подается напряжение обратного смещения Uпит, близкое или превышающее напряжение лавинного пробоя p-n перехода Uпр, которое контролируется вольтметром В.
    (check this in PDF content)

  12. Start
    12290
    Prefix
    Экспериментальные результаты и их обсуждение Для получения максимально возможной пропускной способности оптического канала связи необходимо подбирать такое перенапряжение, при котором величина динамического диапазона регистрируемых интенсивностей оптического излучения J счетчика фотонов максимальна
    Exact
    [10]
    Suffix
    . Зависимость величины динамического диапазона ns (ns = nstmax – nt, где nstmax – максимальная скорость счета смеси темновых и сигнальных импульсов, при которой зависимость ns(J) линейная; nt – скорость счета темновых импульсов) от перенапряжения показана на рисунке 2.
    (check this in PDF content)

  13. Start
    13115
    Prefix
    Наибольшее значение ns в исследуемом диапазоне перенапряжений получено для ЛФП со структурой p+n-ν-n+ и составило ≈ 1,4∙105 с-1. Наличие максимума зависимости ns(U) обусловлено характером изменения скоростей счета темновых nt и сигнальных импульсов ns с увеличением перенапряжения. Объяснение этому дано в работах
    Exact
    [2, 7]
    Suffix
    : с увеличением перенапряжения вначале происходит рост как nt, так и ns. Однако при дальнейшем увеличении перенапряжения скорость счета темновых импульсов продолжает расти, а зависимость ns(U) достигает насыщения и практически не изменятся.
    (check this in PDF content)

  14. Start
    15976
    Prefix
    Дальнейшее увеличение ∆tс увеличивает длительность передачи одного бита τb, что приводит к уменьшению Cmax. Для того чтобы отделить передачу одного символа от другого, используется защитный временной интервал tз по аналогии с защитным частотным интервалом, описанным в работе
    Exact
    [4]
    Suffix
    . Длительность защитного интервала tз = τb – ∆tс необходимо выбирать, с одной стороны, как можно меньшим. Это связано с тем, что с увеличением tз увеличится вероятность образования темновых импульсов, поэтому увеличится общая вероятность ошибочной регистрации за счет увеличения вероятности P(1/0).
    (check this in PDF content)

  15. Start
    18795
    Prefix
    Отметим, что полученные в результате измерений статистические распределения – Pst0(N) и Pst1(N) – соответствовали распределению Пуассона и имели выраженный максимум, что нами наблюдалось ранее и обсуждалось в
    Exact
    [2]
    Suffix
    . Увеличение интенсивности оптического излучения J0 приводило к смещению максимального значения вероятности в Pst0(N) в сторону больших значений N. При малых интенсивностях излучения J0 статистическое распределение Pst0(N) практически совпадало со статистическим распределением темновых импульсов, описанным в [2], поэтому наблюдалась достаточно большая вероятность P(-/0),
    (check this in PDF content)

  16. Start
    19130
    Prefix
    Увеличение интенсивности оптического излучения J0 приводило к смещению максимального значения вероятности в Pst0(N) в сторону больших значений N. При малых интенсивностях излучения J0 статистическое распределение Pst0(N) практически совпадало со статистическим распределением темновых импульсов, описанным в
    Exact
    [2]
    Suffix
    , поэтому наблюдалась достаточно большая вероятность P(-/0), что не позволяет достичь максимального значения пропускной способности. Последующее увеличение интенсивности излучения J0 приводило к смещению максимального значения вероятности в Pst0(N) в сторону больших значений N, за счет чего уменьшалась вероятность P(-/0), увеличивалась вероятность P(0/0) и пропускная способность
    (check this in PDF content)

  17. Start
    22071
    Prefix
    При этом максимальная пропускная способность счетчика фотонов на основе такого фотоприемника обусловлена тем, что для него наблюдался наибольший динамический диапазон за счет более высокой квантовой эффективности регистрации по сравнению со счетчиком фотонов, построенном на базе других типов исследуемых ЛФП. Отметим, что в
    Exact
    [10]
    Suffix
    нами было экспериментально установлено, что пропускная способность увеличивается с уменьшением мертвого времени счетчика фотонов. Для проведения экспериментальных исследований, выполненных в данной работе, счетчик фотонов был построен на основе ЛФП, включенных по схеме пассивного гашения микроплазменного лавинного пробоя.
    (check this in PDF content)

  18. Start
    22588
    Prefix
    Для проведения экспериментальных исследований, выполненных в данной работе, счетчик фотонов был построен на основе ЛФП, включенных по схеме пассивного гашения микроплазменного лавинного пробоя. Мертвое время счетчика фотонов при такой схеме включения ЛФП много больше, чем при использовании схемы активного гашения микроплазменного лавинного пробоя
    Exact
    [9]
    Suffix
    . Оценка пропускной способности рассматриваемого канала при включении исследуемых ЛФП по схеме активного гашения показала, что ее значение равно 100 кбит/с, что превышает пропускную способность канала со счетчиком фотонов на основе ЛФП, включенного по схеме пассивного гашения лавины.
    (check this in PDF content)