1.Преобразование аналогового сигнала в цифровой (дискретизация, квантование) Для преобразования любого аналогового сигнала (звука, изображения) в цифровую форму необходимо выполнить три основные операции: дискретизацию, квантование и кодирование. Дискретизация  Представление непрерывного аналогового сигнала последовательностью его значений (отсчетов ). Эти отсчеты берутся в моменты времени, отделенные друг от друга интервалом, который называется интервалом дискретизации. Величину, обратную интервалу между отсчетами, называют частотой дискретизации. Понятно, что чем меньше интервал дискретизации и, соответственно, выше частота дискретизации, тем меньше различия между исходным сигналом и его дискретизированной копией. Ступенчатая структура дискретизированного сигнала может быть сглажена с помощью фильтра нижних частот. Таким образом и осуществляется восстановление аналогового сигнала из дискретизированного. Но восстановление будет точным только в том случае, если частота дискретизации по крайней мере в 2 раза превышает ширину полосы частот исходного аналогового сигнала (это условие определяется известной теоремой Котельникова). Если это условие не выполняется, то дискретизация сопровождается необратимыми искажениями Квантование Представляет собой замену величины отсчета сигнала ближайшим значением из набора фиксированных величин - уровней квантования. Другими словами, квантование - это округление величины отсчета. Уровни квантования делят весь диапазон возможного изменения значений сигнала на конечное число интервалов - шагов квантования. Расположение уровней квантования обусловлено шкалой квантования. Используются как равномерные, так и неравномерные шкалы. На рис. 3 показаны исходный аналоговый сигнал и его квантованная версия, полученная с использованием равномерной шкалы квантования, а также соответствующие сигналам изображения. Искажения сигнала, возникающие в процессе квантования, называют шумом квантования.

2. Оптические коды rz, mrz, dmi и смi.

NRZ - основополагающий двухуровневый код без возвращения к нулю, может быть как двуполярным, так и однополярным. 

Недостатки кода: 

- Безызбыточность исключает возможность контроля за качеством работы регенераторов без прерывания связи и использования специальных испытательных сигналов, т.к. любые комбинации импульсов и пауз при таком кодировании являются разрешенными. 

- В спектре сигнала отсутствуют дискретные составляющие на тактовой частоте fТ =1/Т, либо кратных ей частотах. Затрудняется синхронизация приемного устройства установление границ тактовых интервалов. 

- Возможность группирования импульсов и пауз в любом их сочетании приводит к значительному содержанию низкочастотных составляющих, вплоть до нулевой частоты, что усложняет обработку сигнала в приемном устройстве.

RZ - основополагающий трехуровневый код с возвращением к нулю.

В нем «1» передается импульсом, причем его длительность в два разa меньше (чтобы обеспечить запретные интервалы между элементарными сигналами). «0» - пауза. Формально полученный сигнал можно рассматривать, и как избыточный двоичный сигнал с тактовой частотой fТ =2/Т .

Недостатки кода: 

- Необходимость использования широкой полосы частот передачи из-за применения импульсов меньшей длительности. 

- Преимущество кода в том, что источник оптического излучения работает меньше времени, поэтому степень деградации его параметров снижается. 

- Первые два кода используются на линиях небольшой протяженности при отсутствии регенерационных участков.

В кодах DMI и СМI 1 передается интервал времени Т группами 00 и 11 чередующихся а 0 - группами 01 и 10, выбор которых определяется значением уровня предыдущего ссылки. В коде DMI передача 0 начинается с уровня, противоположного уровню предыдущего ссылки, а в коде СМI - из того же уровня.

Код DMI обеспечивает снижение низкочастотных компонентов спектра передаваемого сигнала, а при коде СМI сужается весь спектр сообщение передаваемой информации.

3. Кодирование натуральным двоичным и симметричным линейным кодом.

Кодирование натуральным кодом: при кодировании квантованным сигналом поочерёдно сопоставляется с эталонными токами в зависимости их соотношений пишется единица или ноль. В натуральном типе кода количество I_эт равно количеству разрядов.

Недостаток кода: пригоден для кодирования только однополярного сигнала.

При кодировании линейным сим­метричным кодом, в старшем разряде кодируется полярность, в остальных разрядах амплитуда. При кодировании полярности сигнал сравнивается с нулевым потенциалом. Положительная полярность закодируется 1, отрицательная 0. В линейном восьмиразрядном коде I _{эт max}=64

4. Оптические коды mBnB и mB1c.

К классу блочных кодов   с m≥2 принадлежит большое число различных линейных кодов, алгоритмы формирования которых обычно даются кодовыми таблицами (алфавитами). Чаще всего используются две кодовые таблицы, что позволяет обеспечить равенство (балансирование) числа «1» и «0» в коде. В кодах этого класса последовательность исходного ИКМ-сигнала разбивается на отрезки (блоки), состоящие из m бит, и каждый из них преобразуется в определенную последовательность (блок) кодовых символов (из n бит). К кодам этого класса относятся коды 2ВЗВ 2В4В, ЗВ4В, 5В6В и др.

Отдельно выделяются коды со вставками (mB1C, mB1P, DmB1M). При формировании кодов mB1C к информационным символам добавляется один дополнительный (инвертированный символ-вставка), обозначаемый С. Если последний переданный символ является «1», то символ С примет значение «0», если же m-й символ имел значение «0», то символ С примет значение «1». Используются следующие коды этого класса: ЗВ1С, 8В1С и др. При m=1 как частный случай получается биимпульсный код BI-L класса 1В2В, который можно записать в виде 1В1С.