Общая теория электросвязи. Передача и распространение электрических сигналов, помехи, искажения, качество сигналов

Рассмотрены известные подходы к синтезу широкополосных радиосигналов, используемых для передачи информации о диагностируемых объектах. Проанализированы их достоинства и недостатки. Обоснован метод формирования широкополосных радиосигналов на основе вейвлет-функций. Исследованы свойства нового класса сигналов и представлены результаты компьютерного моделирования, подтверждающие их высокую помехоустойчивость по отношению к широкополосным сигналам, используемым в системах передачи информации. Сформулированы рекомендации по практическому применению широкополосных сигналов на основе вейвлет-функций в инфокоммуникационных системах диагностируемых объектов

В данной статье рассмотрено решение задачи распознавания речевого сигнала с использованием иерархической динамической нейронной сети. Для уменьшения ее структурной сложности предложена функциональная схема устройства сокращения информационной избыточности речи. В статье представлен алгоритм исключения неинформативных параметров речевого сигнала, основанный на учете его статистических характеристик. Предлагаемое решение может быть использовано при построении систем верификации по голосу, функционирующих в реальном масштабе времени

Снижение скорости передачи и повышение качества синтезированного широкополосного речевого сигнала по показателям естественности его звучания и узнаваемости говорящего может быть достигнуто за счет учета особенностей восприятия речи человеком. В статье предложен новый метод использования свойств психоакустики. Показана возможность оптимизации распределения информационных ресурсов кодека с переменной структурой

В данной статье рассмотрено решение задачи выделения сегментов квазистационарности при анализе речевого сигнала в вокодерах с линейным предсказанием. Предлагаемый способ может быть использован для эффективного кодирования речевых сигналов в системах телеинформационных коммуникаций с переменной скоростью передачи

В статье рассмотрен подход к декодированию двоичной хаотической последовательности, закодированной с использованием дискретных хаотических отображений, с точки зрения критерия максимального правдоподобия

В статье рассмотрены аспекты формирования структур данных, описывающих технологическое обеспечение каналами связи объектов энергетики Западной Сибири

В статье рассматриваются методы обработки речевых данных, позволяющие повысить разборчивость записанных речевых сигналов при их воспроизведении за счет очистки от шума. В качестве нового подхода к очистке речи от шума рассмотрен метод субполосного преобразования, в котором применяется математический аппарат субполосных матриц и собственных чисел, позволяющий оказывать избирательное воздействие на частотные компоненты речевого сигнала в заданных частотных интервалах. Проведен анализ эффективности очистки русской речи от шумов рассмотренных методов

В статье предлагается новый метод оценки надежности элементов больших информационно-телекоммуникационных систем (ИТКС), основанный на концепции размена вычислительной сложности на точность измерений. Данный метод позволяет определять надежность информационных направлений (ИН) ИТКС как надежность параллельно-последовательных систем, состоящих из приоритетных путей этих ИН, что ведет к существенному снижению вычислительной сложности задач оценки надежности элементов ИТКС

В статье предложен новый подход к формированию требований к показателям надежности процесса функционирования телекоммуникационных систем на основе метода приоритетных путей, обеспечивающий значительное снижение затрат для достижения требуемого качества процесса функционирования телекоммуникационных систем

Рассмотрены свойства СОК-кодов, представляющие наибольший интерес при проектировании физических экспериментальных установок для исследования крайне редких процессов. Отмечается факт недостаточного исследования математических свойств СОК-кодов при условии использования современной двоичной элементной базы. Авторами вводятся понятия контрольной и модулярной избыточности и ставится математическая проблема построения кода. Предлагается практический алгоритм построения СОК-кода и приводится расчет помехоустойчивости на примере передачи 16-битного сообщения. Полученные результаты могут быть интересны при проектировании и исследовании систем передачи данных с использованием помехоустойчивых свойств модулярных кодов

Рассмотрены вопросы аналитического моделирования преобразований сигналов в дискретном канале связи с позиции теории статистической связи. Предложена модель, включающая в себя семь элементов, на основе которой оказывается возможным формулирование задачи оптимального синтеза функциональных узлов дискретных каналов связи по информационным критериям

Синтезированы дискретные отображения беспроводного канала связи в соответствии с критерием минимума среднеквадратической ошибки между сигналами на входе и на выходе образуемого дискретного канала при ограничении на энергию передаваемых сигналов. Вычислены матрицы модуляции и демодуляции для исследуемой модели беспроводного канала связи с использованием математического пакета MathCad. Проведена оценка технического эффекта линейных согласованных модуляции и демодуляции для беспроводного канала связи с замираниями, распределенными по закону Накагами. В качестве канала связи рассматривался канал с импульсной характеристикой идеального полосового фильтра в диапазоне от 1 ГГц до 1,1 ГГц и аддитивным белым гауссовским шумом. Продемонстрировано наличие энергетического выигрыша до 0,68 дБ предлагаемых решений относительно стандартной модуляции гармоническими несущими. Причем наибольший энергетический выигрыш, в том числе и по среднеквадратическому отклонению, наблюдается в области средних отношений средней энергии к спектральной плотности шума (около 10-30 дБ). Отмечено снижение среднеквадратической ошибки вследствие стабилизации коэффициента передачи канала связи и как результат – увеличение отношения сигнал-помеха на выходе демодулятора при заданной средней энергии к спектральной плотности шума.

В статье рассматриваются методики оценки защищенности информационнотелекоммуникационной сети различным воздействиям с использованием уязвимостей протоколов информационного обмена и обмена данными. Для этого конкретизируется понятие протокольного воздействия и протокольной защищенности информационно-телекоммуникационной сети. Вводится и показана зависимость оценки протокольной защищенности от информативности признаков протоколов. В качестве основного подхода используется метод анализа иерархий и распределения ресурса защиты. В качестве примера приводятся результаты оценки защищенности протоколов ИТКС в различных условиях. Делается вывод, что внедрение предлагаемого подхода позволит изменить существующие общепринятые взгляды и подходы к защите ИТКС

Рассмотрена проблематика метода прямого линейного предсказания речевого сигнала в контексте понижения скорости передачи с сохранением приемлемого качества на основе учета взаимозависимостей элементов декомпозиции речевого сигнала

Предложена модификация распределений Пирсона для аппроксимации законов распределения экспериментальных данных, которая позволяет получить более широкий класс законов распределений, чем существующая система распределений Пирсона.

Разработана модель закона распределения непрерывных случайных величин, принимающих как положительные, так и отрицательные значения, на основе гамма-распределения

В статье рассматривается проблема экспрессного контроля бензина, основанного на косвенном определении октанового числа бензина по емкости измерительного преобразователя. Предлагается решение задачи контроля бензина с учетом его температуры, а также выявление различных примесей по величине его электрической проводимости

В статье рассматривается модель системы передачи информации, использующая несколько электропроводных линий связи и учитывающая явления взаимного влияния между ними. Предлагается решение задачи формирования базисных функций на входе и выходе линий связи смоделированной системы, позволяющее повысить скорость передачи информации и/или её достоверность

Предлагается метод демодуляции сигналов на основе обработки их совместных распределений, модифицированных процедурами временного нормирования. Приводятся результаты практических экспериментов по демодуляции сигналов частотной манипуляции. Представляются теоретические обоснования применимости разработанного метода

Предлагается метод распознавания сигналов с близкой частотно!временной структурой на основе обработки их представле! ний в виде симметрических матриц. Обосновывается порядок формирования векторов признаков. Приводятся результаты теоре! тических и экспериментальных исследований, подтверждающих контрастность сформированных признаковых пространств Рассматриваются рекомендации по практической реализации разработанного подхода.

Одними из перспективных средств охраны периметров большой протяженности являются системы, основанные на регистрации сейсмического сигнала нарушителя. Такие системы обладают рядом преимуществ, основные из которых – пассивный принцип работы и высокая степень маскировки (чувствительные датчики устанавливаются в грунте). Для неподготовленного нарушителя они делают невозможным обнаружение точного места установки и, следовательно, препятствуют его незаметному проникновению на охраняемую территорию. Сейсмические сигналы обладают высокой информативностью. Анализируя сигналы, записанные пространственно разнесенными датчиками, можно определить параметры движения нарушителя – скорость и угол наклона траектории в локальной системе координат. Для оценки параметров движения случайного нарушителя в статье предложен алгоритм, основанный на анализе моментов времени, соответствующих минимальному удалению объекта от чувствительного датчика (траверзный метод). Траектория движения нарушителя при этом аппроксимируется прямой. В статье приведен анализ влияния параметров движения (скорости, угла наклона траектории), а также точности измерения первичных (временных) параметров на точность траверзного метода. Определен интервал углов наклона траектории, в пределах которого оценки обладают приемлемой точностью. Даны рекомендации по корректировке алгоритма в случае выхода величины угла наклона траектории движения за пределы этого интервала.

В данной статье рассматривается задача сегментации изображений в условиях непараметрической априорной неопределенности относительно распределений яркостных классов. Отсчеты изображения предполагаются независимыми. В таких условиях применимы ранговые алгоритмы сегментации, но недостатком таких алгоритмов, оценивающих порог по одной рабочей выборке с фиксированным положением или подбором положения, является значительная чувствительность к взаимному расположению области класса и выборки. В отличие от существующих ранговых методов предлагаемый алгоритм использует критерий максимального правдоподобия, вычисляемого по нескольким выборкам. Также в статье изложен способ эффективного вычисления решающей статистики для предлагаемого метода и метода, использующего подбор положения выборки. Способ заключается в предварительном сопоставлении номера выборки каждому рангу и использовании номера выборки для вычисления приращения логарифмической функции правдоподобия. Работа алгоритма была проверена на моделях изображений с нормальными распределениями классов. Приведены зависимости вероятности ошибки по критерию Котельникова от дисперсии распределений классов, количества наблюдений классов в рабочих выборках и расположения пространственно сгруппированных наблюдений класса относительно выборок. Характеристики подтверждают возможность решения задач сегментации полутоновых изображений устойчиво к изменению положения сгруппированных наблюдений.

Сейсмические системы охраны протяженных периметров функционируют, как правило, в нестационарных и неоднородных условиях. Параметры сейсмических сигналов, возбуждаемых человеком при движении по поверхности грунта, изменяются в зависимости от типа грунта, а также от сезонных природно-климатических факторов. Поэтому одной из важных задач при разработке таких систем является реализация процедур автоматической настройки алгоритмов обработки сигналов при изменении внешних условий. Реализация автоматической или полуавтоматической настройки позволит ускорить процесс развертывания системы на новых объектах, а также повысить надежность уже существующих систем. Одним из параметров сейсмического сигнала, которые зависят от свойств среды, является длительность импульса. В статье предложен алгоритм статистической оценки длительностей импульсов, основанный на анализе функций максимального правдоподобия. Его реализация позволит осуществлять обработку сигналов в режиме реального времени. Алгоритм исследован методом статистического моделирования, полученные результаты позволяют говорить о достаточно высокой точности его работы. Кроме того, проведены исследования, моделирующие работу алгоритма в условиях априорной неопределенности, даны рекомендации по выбору входных параметров алгоритма.

Сегментация изображений на основе текстурных признаков играет важную роль в задачах обработки и анализа изображений. Для сегментации анизотропных текстур широко используется градиентный структурный тензор, представляющий собой матрицу вторых моментов производных первого порядка по вертикальному и горизонтальному направлениям двумерной функции яркости. Обычно в алгоритме сегментации на основе градиентного структурного тензора используется нормированная мера когерентности, принимающая значения от 0 до 1. Мера когерентности использует различие собственных значений градиента структурного тензора. Однако применение этой меры когерентности вместо компонент матрицы вторых моментов потенциально ведет к увеличению уровня ошибок сегментации. Для решения проблемы автоматической сегментации анизотропных изображений используется гауссовская аппроксимация совместного распределения компонент градиентного структурного тензора. Оценки параметров гауссовой модели смеси получены с помощью ЕМ-алгоритма, представляющего собой итерационный алгоритм вычисления оценок максимального правдоподобия. EM-алгоритм в значительной степени зависит от начальных условий. Он может сходиться к локальным минимумам и давать ошибочные решения. Для автоматического выбора начальных условий предлагается использовать метод Оцу. Этот метод выбирает оптимальный порог для разделения анизотропных текстур путем максимизации межклассовой дисперсии. Экспериментальные данные показали, что предложенный алгоритм приводит к значительному улучшению точности сегментации анизотропных изображений на основе градиентного структурного тензора.

The task of developing a method and information presentation algorithm for the exchange of complex hierarchical management system in terms of information overload. The criteria of inclusion of information aggregation algorithm. Finding of fact overload the system asked to carry out by comparing the distances between aircraft objects with preset thresholds, the amount of air objects in the processing system of the automated control system components and for each region of space, covert interference – the operator of the complex automation.

Рассмотрена задача идентификации радиочастотных (РЧ) условий функционирования объектов радиомониторинга для оперативного и объективного выявления таких причинноследственных РЧ-отношений между радиоэлектронными средствами (РЭC) и средой, по которым бы определялся факт возникновения конфликта применения РЭC на основе механизма формирования и идентификации одноместных радиочастотных отношений.

Представлены практические работы, демонстрирующие использование различных методов оптимизации в программном обеспечении радиотехнических устройств и систем. Разработка программного обеспечения практических работ производится в программной среде Matlab.

Представлены основные теоретические положения формирования, оценки качества и обработки фазомодулированных и частотно-дискретных широкополосных сигналов на основе линейных и нелинейных псевдослучайных последовательностей, а также сверхширокополосных сигналов. Эти положения необходимы для решения задач синтеза и анализа перспективных помехозащищенных систем связи, радионавигации и радиолокации. Пособие содержит примеры решения задач и перечень задач для самостоятельной работы студентов.

Рассмотренывариантыипутисовершенствованиявосходящихлинийсвязиспутниковыхтелекоммуникационных систем с использованием коротких LDPC-кодов. Приведены особенности построения коротких LDPC-кодов, заключающиеся в поиске циклов длины 4 и 6 в проверочных матрицах, что позволяет повысить энергетический выигрыш более чем на 0,5 дБ при вероятности ошибки менее 10-4. Выбраны оптимальные варианты проверочных матриц для коротких кодов LDPC (128,64), (256,128) и (512, 256). Представлены результаты имитационного моделирования, подтверждающие, что короткие LDPC-коды демонстрируют существенный энергетический выигрыш по сравнению с кодами БЧХ и могут быть использованы в перспективных спутниковых системах связи

Материал методического пособия представляет собой часть курса лекций для студентов очной и очно-заочной форм обучения физического факультета. В разделах учебного пособия на основе монографий, учебников, научных статей, различных электронных источников рассматриваются основные современные и перспективные направления функциональной электроники.

Разработана универсальная установка измерения и контроля параметров электронных блоков фотоприемных устройств, позволяющая проводить тестирование сложных электронных блоков без монтажа специального оборудования и оснастки. Высокая универсальность установки заключается в наличии широкого набора средств для работы с цифровыми и аналоговыми сигналами, а также гибко настраиваемым программным обеспечением. Для подключения к измерительному тракту достаточно разработки жгутов и программного обеспечения, использующего модули АЦП, ЦАП, порты цифрового ввода-вывода и стандартное контрольно-измерительное оборудование, размещенное в 19’ серверной стойке, управляемое по интерфейсам IVI, NI DAQ, SCPI и VISA. В качестве примера применения измерительной установки представлены исследования характеристик электронного тракта блока телеметрии

Приводится анализ статистических оценок повреждаемости подземных оптических кабелей связи при различных способах прокладки. Показано, что за пределами городской черты повреждаемость оптических кабелей облегченной конструкции, проложенных в защитных полимерных трубах, более чем в два раза ниже по сравнению с бронированными оптическими кабелями в земле.

Предложена многоступенчатая пирамидальная структура системы анализа/синтеза сигналов с формированием группового сигнала на нескольких поднесущих. Предполагается, что на каждой ступени преобразования объединение и разъединение частотных каналов с четными и нечетными номерами выполняется с помощью цифровых гребенчатых фильтров, отличающихся «прореженностью» импульсной характеристики с коэффициентом децимации, кратным степени двойки. Показано, что переход от одноступенчатой к многоступенчатой пирамидальной структуре системы анализа/синтеза сигналов позволяет уменьшить приведенные вычислительные затраты в десятки раз.

Рассмотрены основные цели, ожидаемые результаты и проблемы развития широкополосного доступа (ШПД) в России в рамках принятых программ и решений, дана оценка вкладу ШПД в экономику страны. Исходя из международного опыта, предложены рекомендации для успешного внедрения ШПД на территории РФ.

Проанализированы основные положения плана развития широкополосного доступа в США до 2020 г., реализация которого, по мнению руководства страны, будет способствовать повышению экономической конкурентоспособности США, созданию новых рабочих мест, совершенствованию качества жизни американцев и обеспечению инновационной бизнес-среды. Раскрыты способы, задачи и показатели результатов внедрения этого плана, приведены затраты на его реализацию, даны рекомендации по совершенствованию регулирования РЧС в интересах развития широкополосного доступа.

Приведены тенденции развития широкополосной связи и ее роль в решении таких социально-экономических проблем, как удовлетворение потребностей в пище и жилье, снижение уровня смертности, всеобщего цифрового образования, устойчивого состояния окружающей среды и др. Отражены задачи политического руководства стран в области эффективного регулирования и управления, инновационного и инвестиционного обеспечения условий развития широкополосной связи.

Развитие систем связи последних десятилетий привело к появлению архитектуры IMS. Одной из наиболее важных ее задач является поддержка качества услуг, в первую очередь минимизация задержек доступа к услугам. Однако пока данный вопрос изучен недостаточно хорошо. Предлагается математическая модель оценки качества услуг, предоставляемых сетью IMS.

Предложен новый алгоритм выбора головного кластерного узла с использованием нечеткой логики и диаграмм Вороного для всепроникающих сенсорных сетей (CHSFL–VD). Проведено сравнение с известными алгоритмами LEACH и Fuzzy C–Means. Результаты моделирования показывают, что предложенный алгоритм уменьшает потребление энергии и продлевает жизненный цикл сети по сравнению с известными алгоритмами.

Предлагается модель источника трафика для сенсорных сетей слежения за целью. Доказывается, что для узлов таких сетей удобно использовать ON/OFF модель, приводятся параметры распределения длин ON- и OFF-интервалов, полученные в результате имитационного моделирования.

Всепроникающие сенсорные сети (ВСС) являются технологической базой для реализации концепции Интернета Вещей. Множество приложений Интернета Вещей предусматривает создание ВСС с разной плотностью размещения узлов. Последнее приводит к необходимости сравнения протоколов маршрутизации для ВСС и выбора конкретного протокола для построения сенсорной сети в зависимости от этой плотности. В статье проведено сравнение протоколов AODV и RPL и определена область их применения для построения ВСС.

Предложена методика расчета уровней угроз фрода и DoS в находящейся в эксплуатации системе SIP оператора связи, основанная на методах анализа иерархий (Analytic Hierarchy Process, AHP) и анализа пар (Set Pairs Analysis, SPA). В расчетах по этой методике, как и по предложенным авторами двум другим методикам (см. «ЭС» № 6, 2014, с. 35), учитываются уровни защищенности от угроз безопасности. Эти значения определяются по результатам тестирования с имитацией угроз на действующей сети оператора связи.

В программно-конфигурируемых сетях процессы непосредственной передачи данных отделены от процессов организации сети и управления передачей данных. Предполагается, что переход к сетям SDN позволит существенно сократить число используемых протоколов при повышении управляемости сети.Рассматриваются предлагаемые различными стандартизирующими организациями подходы к реализации концепции сетей SDN и протоколы из числа как уже существующих, так и разрабатываемых специально для построения сетей SDN, в частности архитектуры и протоколы ONF (OpenFlow, OF-CONFIG) и IETF (I2RS, PCEP, ForCES).

Анализируется состояние международной стандартизации программно-конфигурируемых сетей (Software-Defined Network, SDN), архитектура которых, в отличие от традиционной, предполагает отделение плоскости управления от плоскости передачи данных, а также использование специализированного протокола для обмена управляющей информацией между двумя плоскостями, например протокола OpenFlow.

Описываются варианты построения системы автоматизированного управления комплексом средств связи (САУК) авиационных объектов. Рассмотрены основные принципы построения структур системы управления. Выбрана схема построения САУК, обеспечивающая выполнение заявок пользователей на настройку и контроль аппаратуры связи.

Описан подход к построению АСУС объединенной автоматизированной цифровой системы связи ВС РФ и систем автоматизированного управления конкретным узлом связи. Указаны соответствующие нормативные документы и предложения по применению стандартов и рекомендаций. Приводится обоснование использования концепции TMN и краткая ее характеристика. Предлагается вариант схемы построения САУК на базе концепции TMN.

Знание уровня риска угроз информационной безопасности (ИБ) позволяет при проектировании, испытаниях и эксплуатации сети связи принимать решения по повышению ИБ за счет усиления защиты от угроз, которым соответствует наиболее высокий уровень риска. В работе анализируются математические модели оценки уровней угроз, принятые для нескольких сетей связи. Анализ проводится на основе материалов ETSI, работ отечественных и зарубежных специалистов. Все модели разделены на модели, построенные с использованием предварительного расчета риска угрозы ИБ и без предварительного расчета. Обоснована возможность использования двух из рассмотренных моделей для оценки уровня угроз ИБ фрода в системе сигнализации протокола SIP при передаче речи и данных по сетям IP.

Приведен синтез рекуррентных цифровых m-фильтров скользящего окна произвольного динамического порядка, согласованных с базисом функций Виленкина-Крестенсона. Предлагаемый фильтр является многоканальным, т. е. приспособленным к рекуррентной обработке не только скалярных, но и векторных сигналов. Показано, что данные фильтры допускают эффективную вычислительную реализацию и хорошо аппроксимируют желаемую амплитудно-частотную характеристику (АЧХ).

Рассмотрена работа ключевого формирователя гармонических сигналов, имитирующего работу усилителя, использующего усиление в классе «А». Показано существенное снижение уровней гармоник четных порядков по сравнению с формирователями, работающими в двухтактном режиме усиления.

C 6 по 17 июля 2013 г. в Казани прошла XXVII Всемирная летняя универсиада, на которой был разыгран 351 комплект медалей по 27 видам спорта среди почти 12 тыс. представителей из 160 стран, что стало рекордом за всю историю проведения студенческих игр. Во время универсиады работали 64 спортивных объекта, из которых 33 использовались непосредственно для проведения соревнований. Правопорядок обеспечивали 24 тыс. сотрудников силовых ведомств. На универсиаду приехали более 120 тыс. гостей. Прямой эфир был организован с помощью трех российских и тринадцати международных телекомпаний. Ежедневно работали 15 передвижных телевизионных станций, более 200 телекамер, более 30 телекомментаторов [1]. Столь масштабные мероприятия неизбежно сопровождаются резким увеличением концентрации радиопередатчиков на ограниченной территории. Дополнительно используются радиоэлектронные средства (РЭС) самых разнообразных типов, применяемые для радио и телевизионных трансляций, оперативной связи организаторов

Предложен способ вычисления границ пропускной способности каналов связи с замираниями на основе оценок ряда параметров случайного процесса, соответствующих мгновенным значениям огибающей наблюдаемого сигнала.