Data Compression and Transform Coding for Improved Performance in Optical-Fiber Communication

الملخص

تتطلب الكميات المتزايدة من البيانات حلولاً فعالة للتخزين والاتصال الموثوق. إن ضغط المعلومات دون المساس بالجودة هو تحد حاسم تواجهه الأنظمة الحديثة. في الوقت نفسه، لا يزال هناك حاجة متزايدة لنقل البيانات بسرعة عالية وعلى مسافات طويلة عبر تقنيات الإرسال البصري. التغلب على هذين العائقين أمر بالغ الأهمية لتمكين التطبيقات المبتكرة في مختلف القطاعات. في هذا البحث، تم استخدام خوارزميات هافمان و(LZW) التي حققت نتائج جيدة. حيث تم الحصول على متوسط ضغط بمعدل (1:47) للملفات النصية بينما تم الحصول على متوسط ضغط (1:10) للملفات الصوتية، ترميز هافمان، وهو طريقة ضغط بيانات بدون فقد، قد وفر معدل معالجة أعلى، مما جعله مناسبًا للتطبيقات التي يكون فيها سرعة المعالجة ذات أولوية. من ناحية أخرى، وفرت خوارزمية LZW، وهي أيضًا تقنية بدون فقد، نسبة ضغط أعلى بدون اضافة ترميزات اضافية للملفات، على الرغم من أنه جاء على حساب استهلاك ذاكرة عشوائية أعلى. في مجال ضغط الصوت، تم استخدام خوارزمية التخفيض مع تحويل فوريير السريع (FFT) لتقليل معدل أخذ العينات للملفات الصوتية بفعالية. أسفر هذا النهج عن نسب ضغط جيدة مع الحفاظ على خصائص الصوت بجودة جيدة، كما يتضح من قيم نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) والخطأ المربع المتوسط (MSE) للإشارة والنسبة الإشارة إلى الضوضاء المكتسبة (PSNR) التي تم الحصول عليها. من خلال التعديل الدقيق على معامل التخفيض، الذي وجد أنه يعطي نتائج جيدة عندما تكون قيمته بين 3 و10، هذه القيم اعطت توازن ممتاز بين كفاءة الضغط وجودة الصوت. أيضا أظهر رابط ألياف البصرية ثنائي الاتجاه. أداءً جيدا في نقل البيانات، مع قيم فقد منخفضة، وقيم BER اقل من (1 ) ومعامل جودة Q ممتاز اعلى من 7، وقيم OSNR اعلى من dB18، يمكن أن يجد هذا النظام الاتصالي البصري تطبيقات في نقل البيانات عالية السرعة والاتصالات طويلة المدى والمجالات الأخرى التي تتطلب نقل بيانات موثوق وعالي النطاق الترددي. على الصعيد الإجمالي، يسلط هذا البحث الضوء على قدرات متعددة الجوانب في كل من ضغط البيانات والاتصالات البصرية. من خلال الدمج السلس لخوارزميات هافمان وLZW وتخفيض معدل اخذ العينات للملفات الصوتية وتكنولوجيات الألياف البصرية، حيث تم تنفيذ ومحاكاة النظام بحيث يقدم حلاً يمكن أن يلبي مجموعة واسعة من التطبيقات، بدءًا من التخزين والإرسال الفعال للبيانات وصولاً إلى أنظمة الاتصالات عالية الأداء.