Связь. Радио. Филателия

Представлены устройства синхронизации, используемые в радиосвязи и радионавигации. На основе моделей Стратоновича анализируется помехоустойчивость систем амплитудной, частотной и фазовой манипуляций (телеграфии). Рассматривается синхронизация в широкополосных системах. Приводятся статистические характеристики цифровых систем синхронизации при наличии шумовых и гармонических помех.

В четвертом томе задачника представлены задачи по оптимальному обнаружению и различению сигналов. Использованы непрерывные и дискретные версии сигналов и систем, а также различные критерии обнаружения (Байеса, Неймана-Пирсона и др.)

Книга посвящена истории, современному состоянию и перспективам развития систем спутниковой связи, которая в настоящее время является неотъемлемой и непрерывно растущей частью мирового инфокоммуникационного пространства. В ней дано современное представление о теоретических основах спутниковой связи, а также об аппаратных комплексах – от полезной нагрузки космических аппаратов, до характеристик космодромов и средств выведения на орбиты искусственных спутников Земли. Рассмотрены крупнейшие отечественные и зарубежные системы спутниковой связи с использованием геостационарных и других орбит космических аппаратов. Особое внимание уделяется спутниковому телерадиовещанию и перспективным технологиям спутниковой связи. Благодаря тому, что книга содержит большое количество актуальных справочных материалов, она будет полезна зрелым инженерам, специалистам, студентам радиотехнических и телекоммуникационных факультетов учебных заведений, а также всем тем, кто впервые желает ознакомиться с проблемами спутниковой связи и вещания.

В компактной форме изложены вопросы построения инфокоммуникационных сетей, обеспечивающих высокоскоростную передачу данных. Представлены разделы, которые необходимы для понимания того как можно обеспечить передачу не только с высокой скоростью, но и с другими показателями, характеризующими качество предоставляемой услуги. Приведено описание протоколов различных уровней эталонной модели взаимодействия открытых систем, технологий транспортных сетей. Рассмотрены вопросы передачи данных в беспроводных сетях связи и современные подходы, обеспечивающие передачу больших массивов информации за приемлемые отрезки времени. Уделено внимание набирающей все большую популярность технологии программно-конфигурируемых сетей.

Систематизированы сведения в области построения и функционирования различных систем вещательного и прикладного телевидения. Рассмотрены: специфика построения и современная аппаратурная реализация систем прикладного телевидения; стандарты ТВ вещания ATSC, DVB-T, ISDB, IP-TV; методы цифровой обработки сигналов изображения и повышения их информативности; способы формирования и применения испытательных сигналов для оценки качества ТВ изображений; характеристики цифрового сжатия спектра видеосигналов. Представлены функциональные схемы построения ТВ систем, рассмотрены особенности их работы и характеристики, даны рекомендации по применению. Уделено внимание вопросам построения отдельных узлов и устройств, используемых как в вещательном, так и в прикладном телевидении, принципам и специфике их реализации. Рассмотрены физические процессы цифрового преобразования сигналов и специфика современных преобразователей «свет-сигнал» и «сигнал-свет» (ПЗС- и КМОП-матрицы, жидкокристаллические, плазменные и FED-панели, OLED-дисплеи) и др.

Представлен анализ методов организации вещания в различных вариантах построения одночастотных сетей SFN со вставкой регионального контента и способов обеспечения их работоспособности. Отмечаются проблемы в реализации технологии распределенной модификации программ

Рассматриваются принципы построения систем связи с подвижными объектами, основные технологии беспроводных сетей доступа, способы взаимодействия между мобильными и базовыми станциями и схемы построения приемо-передающих устройств радиосвязи. Описываются принципы формирования канальных сигналов в системах с кодовым разделением, GSM, Wi-Fi, LTE, принципы помехоустойчивого кодирования для борьбы с пакетными ошибками, приводятся примеры расчета характеристик сотовых систем, уровней радиосигнала для систем связи с подвижными объектами и устройств, компенсирующих канальные искажения. Учебное издание печатается в авторской редакции Одобрено редакционно-издательским советом Поволжского государственного университета телекоммуникаций и информатики.

В ходе курсового проектирования формируется схема сети с коммутацией пакетов, конфигурируются сетевые устройства и их защита в распределенной составной сети, реализованной на коммутаторах и маршрутизаторах и конечных узлах. Рассчитывается волоконно-оптическая система передачи. Выбирается оборудование систем передачи.

Рассматриваются основы построения цифровых систем вещательного телевидения: сети ТВ вещания ATSC, DVB-T, ISDВ,IP-TV, общие принципы построения спутниковых систем связи, кабельного и сотового телевидения. Более подробно рассмотрена структура кабельных систем, предложена методика расчёта распределительной сети КТВ, напряженности электрического поля в точке приёма головной станции. Приведена информация по передаче цифровых сигналов по каналам связи и системам цифрового телерадиовещания.

Обобщена модель развития структуры «классического» оператора, сущность которой заключается в максимизации экономического эффекта от реализации абонентам услуг связи. Исследование рынка информационных услуг выявило тенденцию к снижению стоимости радиционных услуг связи с дальнейшей перспективой достижения стоимости нулевого значения. Показано, что на рынке начинают преобладать модели, в которых компенсация затрат на их оказание производится за счет использования информации об абонентах при соблюдения норм законодательства. Выявлено, что эффективность бизнес-моделей, основанных на использовании информации об абонентах, увеличивается с повышением достоверности данных о пользователях информационных ресурсов. Показано, что оператор связи обладает наибольшим потенциалом в области сбора достоверной информацией о пользователях. Определен перечень сведений, которые необходимо собирать для дальнейшего развития подобных бизнес-моделей, выявлены их лучшие источники (устройства пользователей, системы мониторинга оборудования оператора, источники различных региональных социальноэкономических сведений). Для сбора и обобщения сведений о состоянии абонентского оборудования и других параметров региона, где развернута сеть оператора, предложено использовать измерительный комплекс Netmetrics с учетом дополнительных рекомендаций по расширению его функциональных возможностей. Разработана схема управления оператором, основанная на использовании сведений об абонентах и регионе, в котором развернута сеть. В качестве главной цели функционирования оператора предложено определить параметр «Выживание на рынке» с учетом компенсации внешних воздействий. Использование полученных результатов позволит повысить эффективность управления оператором мобильной связи с учетом изменения тенденций развития рынка инфокоммуникаций

Показана возможность корректировки топологии элементов и схемотехнической реализации микросхемы с использованием технологических и эксплуатационных погрешностей, что позволяет стабилизировать электрические параметры микросхемы

Рассматривается прием фазоманипулированного широкополосного сигнала (ФМШПС) корреляционным приемником в системах радиосвязи (СРС) в условиях взаимных помех, обусловленных многостанционным доступом, в общем случае, когда начальные фазы полезного и помеховых сигналов случайны, а амплитуды содержат регулярные и флуктуирующие составляющие. Синтезированы алгоритмы формирования выходных эффектов приемника, с использованием которых проведено статистическое моделирование приема ФМШПС в условиях взаимных помех и шумов аппаратуры. Получены оценки вероятности правильного обнаружения для различных априорных данных о параметрах принимаемых сигналов.

В работе предложен метод определения анизотропии изображений на основе анализа двумерных спектров сигналов и спектральных плотностей мощности. Предложены интегральные характеристики анизотропии. Приведены результаты эксперимента на текстурах с различным направлением анизотропии, которые подтвердили применимость предложенного метода

Рассмотрен алгоритм оценки дисперсии случайной компоненты и амплитуды регулярной компоненты узкополосного радиосигнала с неизвестной начальной фазой. Предполагается, что амплитуда и фаза случайной компоненты сигнала имеют соответственно релеевское и равномерное распределения вероятностей, а время корреляции этой компоненты много меньше длительности сигнала. Найдены аналитические выражения для смещений и рассеяний этих оценок, выполнен анализ точности оценок

В статье на примере тренажной подготовки специалистов радиоэлектронных средств управления воздушным движением рассмотрены вопросы системного анализа построения модели организации тренажной подготовки операторов сложных эргатехнических систем

Представлены результаты разработки тепловизионного прибора на базе ФПУ ФЭМ10М производства АО «НПО «Орион». В результате выполнения мероприятий по доработке конструкции ТПК-З под отечественный фотоприемник был разработан, настроен и испытан тепловизионный прибор ТПК-ЗР на базе отечественной многорядной линейки. Прибор не уступает в характеристиках МРРТ и РТЭШ тепловизору, использующему импортный фотоприемник. Используемый в приборе ТПК-ЗР комплекс алгоритмов обработки изображения позволяет получить качество тепловизионного изображения не хуже изображения, получаемого с прибора ТПК-З. Развитием полученного результата может стать выполнение комплекса мероприятий, направленных на достижение полной автоматизации калибровочных процессов в ТВП

На основе принципов организации тренажной подготовки операторов информационных радиоэлектронных систем (ИРС) с применением средств их автоматизированного освоения исследован механизм формирования перцептивных образов у специалистов. Показано, что в ходе тренажей элементы сенсорной, моторной и интеллектуальной системы каждого человека подстраиваются друг под друга в соответствии с конкретным видом деятельности. Такая подстройка может осуществляться также по типовым ситуациям, которые отличаются приоритетами в использовании элементов систем оператора. Процесс формирования навыков операторов по применению ИРС представлен в виде аналитической модели. Исследованы причинные факторы возникновения конфликта навыков. Рассмотрены конфликтные ситуации формирования и реализации навыков. Показано, что современная система тренажной подготовки (ТП) операторов ИРС подвержена конфликтам, которые являются объективной действительностью как в организационно-технических, так и в психолого-физиологических аспектах. Причем организационно-техническая и психолого-физиологическая стороны конфликтов ТП взаимосвязаны между собой.

в работе описаны пиксельные и спектральные алгоритмы обнаружения структурных различий изображений. Приведены экспериментальные характеристики алгоритмов и выполнено их сравнение. Получены аналитические аппроксимации распределений пиксельных и спектральных статистик, описывающих структурные различия при наличии квазигауссовской и импульсной помех. Сравнение эмпирических гистограмм и их теоретических аппроксимаций позволило выбрать гамма и бета распределения для задания вероятностных законов спектральных и пиксельных статистик. При наличии импульсной помехи распределения имеют δ-образную компоненту

В представленной статье отражены результаты разработки алгоритмов декомпозиции и редукции исходного множества показателей качества функционирования инфокоммуникационных систем (ИКС) с целью создания экспертных систем показателей качества (ЭСПК), обладающих свойствами оптимальности (безызбыточности), состоятельности, адекватности условиям функционирования и задачам стоящим перед перспективными ИКС. Реализация сформированных ЭСПК в моделях процессов (подпроцессов) функционирования проектируемых ИКС, позволит существенно снизить вычислительные затраты и обеспечить рост степени объективности процесса формирования экспертных оценок качества проектно-технических решений, реализуемых на различных этапах разработки инфокоммуникационных систем

В работе рассмотрены методы определения координат источников радиоизлучения MUSIC и BS-MUSIC, методы снижение вычислительной сложности и размерности антенной решетки. Приведены численные оценки точности определения координат источников радиоизлучения классическим методом MUSIC, а также после предварительного преобразования ортогональными диаграммами направленности в зависимости от отношения сигнал/шум, числа лучей и времени усреднения корреляционной матрицы

Разработан способ определения длительности суперфрейма обратного канала спутниковой сети стандарта DVB-RCS, обеспечивающий эффективное использование выделенной сети частотной полосы. Основное отличие разработанного способа от известных ранее заключается в определении длительности суперфрейма, позволяющее сократить время на процедуру формирования частотно-временного плана и нахождения пакетных данных в буфере спутникового терминала

Предложен способ формирования запроса динамического резервирования пропускной способности частотно-временного плана суперфрейма, обеспечивающий эффективное использование ресурса выделенного спутниковой сетью интерактивного доступа

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

Разработан и изготовлен стенд для исследования качества формирователей сигналов изображения на основе многорядных матричных фотонриемных устройств с временной задержкой и накоплением. Для оценки качества формирователей сигналов изображения использован критерий: уширение функции рассеяния линии, возникающее при различных ошибках несогласованной работы сканера и блока цифровой обработки сигналов.

Разработан СВЧ-плазмотрон атмосферного давления с мощностью питания 600 Вт для прикладных задач. Выполнен расчет, оптимизация, настройка и исследование резонаторной рабочей камеры плазмотрона штыревого типа. Проведено экспериментальное исследование рботы СВЧ-плазмотрона

Приведены результаты разработки светосильного двухдиапазонного инфракрасного объектива, построенного на основе четырех сферических компонентов. Объектив обладает качеством изображения, близким к дифракционному, и высоким пропусканием без просветления компонентов объектива. Одновременно в статье приведены результаты расчетных исследований по применению объектива с современными двухдиапазонными фотоприемными устройствами на основе КРТ и QWIP (SLS II type).

Статистические исследования подтверждают самоподобную природу мультимедийного трафика. Вследствие этого корректной моделью теории массового обслуживания, описывающей узлы мультисервисной сети, будет модель типа G/G/1 или G/G/n. Одним из способов представления узла мультисервисной сети при его исследовании как системы массового обслуживания является нахождение распределения времени ожидания и среднего времени ожидания пакетов мультимедийного трафика в очереди с помощью решения интегрального уравнения Линдли.

Предложен структурный метод защиты беспроводной сенсорной сети от потоков ложных событий. Доказано, что существует оптимальное значение плотности (числа) узлов в первой и второй областях сенсорного поля, обеспечивающее максимальное время жизни сенсорной сети. Определены соответствующие численные характеристики сенсорных полей разной плотности.

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.

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).

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.

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).

Исторически построение сетей связи общего пользования (ССОП) ориентировалось на обслуживание трафика передачи речи. Это было естественным для гомогенной телефонной сети общего пользования (ТфОП), а для гетерогенной пакетной сети связи следующего поколения (NGN) передача речи стала приложением, к которому предъявлялись более жесткие условия по задержкам [1]. Так продолжалось до появления приложений, требующих меньших задержек, чем передача речи поверх IP. Эти приложения оказали существенное влияние на характеристики NGN. Авторы выделили их в новый класс сетей и назвали сетями с малыми задержками.

Появление в последнее время термина «Интернет вещей» ознаменовало новый этап развития Интернета [1]. Концепция Интернета вещей является не чисто технологической, но во многом социально-технологической, что обусловлено влиянием на общество XXI века современных информационных технологий. Его прорывной потенциал ничуть не меньше, чем у самой Всемирной паутины. В рамках этой концепции, которая на международном уровне уже обретает черты сформировавшейся технологии, ведутся активные работы в области стандартизации архитектуры, технических компонентов, приложений.

Поддержка высоких стандартов качества обслуживания абонентов уровня «операторского класса» ставит перед разработчиками сетей связи нового поколения задачи частотно-временного обеспечения (ЧВО) [1, 2]. Высокое качество частотной и временной синхронизации необходимо для многих важных приложений пакетной сети операторского класса, в частности, для работы систем мобильной связи стандарта LTE, Wi-Max, W-CDMA [3].

Исследование процессов обмена IP-пакетами в сети следующего поколения (NGN) связано с изучением распределения заявок в сети массового обслуживания (СеМО). Характер распределения потока заявок (IP-пакетов), определяемый матрицей коэффициентов тяготения между узлами коммутации (УК), обычно стабилен [1], но может существенно меняться при возникновении внешних воздействий, типичным примером которых служат чрезвычайные ситуации (ЧС).

6 ноября 2012 года в Московском техническом университете связи и информатики (МТУСИ) состоялись торжества, посвященные юбилею электронного телевидения в России, у истоков которого стоял Семен Исидорович Катаев. Это событие связано с тем, что 80 лет назад, 6 ноября 1932 г., в стенах Всесоюзного электротехнического института (ВЭИ) С.И. Катаев представил работающую систему электронного телевидения, посредством которой – с довольно высокой для того времени четкостью – были осуществлены передача и прием изображения движущегося объекта.

В последнее время в деятельности регуляторных органов всех уровней отчетливо прослеживаются намерения реформировать систему регулирования использования и лицензирования радиочастотного спектра (РЧС). Особого внимания заслуживают последние предложения Рабочей группы по формированию в Российской Федерации системы «Открытое правительство», разработанные в мае 2012 г. Наряду с анализом этих предложений, в статье также представлено экспертное мнение по вопросу целесообразности и возможных вариантов практической реализации предложенных механизмов.

Функционирование современных цифровых телекоммуникаций в значительной степени зависит от качественных характеристик синхроинформации, передаваемой по сети. Синхронизация территориально распределенных объектов цифровых телекоммуникаций обеспечивается сетью тактовой синхронизации. Для формирования и распределения тактового синхросигнала по сети используются первичный эталонный генератор и ведомые устройства синхронизации (ВУС). Устройства прецизионного контроля (УПК) выполняют функции мониторинга синхроинформации.

Сервис тестирования представляет собой набор разнотипных приложений, работающих на образовательном ресурсе и реализующих процесс учебного тестирования. При разработке сервиса тестирования необходимо изучать различные параметры проектируемого сервиса. Важной частью анализа параметров является анализ поступающего на сервис потока заявок. Заявками для сервиса служат поступающие за тестовыми заданиями запросы. В данной работе с помощью методов математической статистики исследуется входящий поток заявок на сервис тестирования.

При частотном планировании вещательных систем с большими зонами обслуживания возникают области пространства, в которых возможно повторное использование частот вещательной системы с ограниченным уровнем излучения [1]. В международной практике такие зоны называют белыми пятнами (White Spaces) или сокращенно ТВ БП. Однако возможности по использованию ТВ БП ограничиваются сложностью обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС) с вещательной сетью, а также тем, что параметры ТВ БП (свободная полоса частот и размер территории) нестационарны. В связи с этим мощность излучения и рабочая частота для работы сетей подвижной связи в ТВ БП должны определяться динамически. Эффективно использовать ТВ БП позволяют когнитивные системы связи [1], так как они способны автоматически подстраиваться под условия радиоэлектронной обстановки. Когнитивные системы связи, работающие в «белых пятнах» телевизионных диапазонов частот, составляют отдельный класс устройств, называемых WSD-устройствами.

Рассмотрены способы организации, классификация и технологии создания виртуальной частной сети (VPN). Показано, что современные технологии VPN позволяют организовать наложенные сети с необходимым набором заданных свойств: с независимой системой адресации, с заданной пропускной способностью, надежностью и информационной безопасностью.

Широкое распространение беспроводных сенсорных сетей, сетей автомобильного транспорта, предстоящее внедрение летающих сенсорных сетей превращают территорию зоны обслуживания системы длительной эволюции в гетерогенную. В статье предложен и исследован новый класс задач — использование мобильных узлов иных сетей в качестве временных головных узлов беспроводной сенсорной сети.

Показано, что процессы перехода от аналогового к цифровому наземному телевизионному (ТВ) вещанию и между различными профилями (этапами) цифрового вещания носят многовариантный характер. Представлены наиболее вероятные стратегии переходов на более сложные профили цифрового вещания. Приведен анализ факторов, присущих периоду смешанного аналогового и цифрового вещания. Систематизированы статистические данные по четкости изображения, стандартам сжатия и спектральной эффективности, имеющим место при вещании цифровых мультиплексов ряда европейских стран

Дается математическая формализация задачи синтеза оптимальных канальных прекодеров для цифровых систем связи с посимвольной передачей Найквиста. Получено решение данной задачи методом вариационного исчисления и формулируются условия, при которых это решение приводит к финитным ортогональным сигнальным базисам. Приводятся результаты вычислительного эксперимента, подтверждающие хорошие свойства получаемых базисов

В условиях Крайнего Севера коротковолновая радиосвязь остается одним из наиболее распространенных родов дальней связи. Сегодня среди множества направлений совершенствования систем КВ-радиосвязи наиболее перспективным является использование адаптивных методов, т.е. постоянное слежение за состоянием канала связи и использование в каждый момент времени оптимальной сигнально-кодовой конструкции, частоты, мощности и алгоритма обработки сигнала. «Российский институт мощного радиостроения» (РИМР) на основе современных научных достижений в области радиофизики, радиоэлектроники, компьютерной техники, цифровой обработки сигналов, программирования разрабатывает и производит современные цифровые автоматизированные комплексы и оборудование КВ-радиосвязи

Рассмотрен метод передачи дискретных сообщений по частотно-ограниченному каналу связи на основе модема с многочастотной модуляцией. Разработана структурная схема модема. Для каждого канала модулятора оптимизация модема осуществляется благодаря синтезу двух ортогональных финитных сигналов, не вызывающих межсимвольных искажений и обеспечивающих максимальное отношение сигнал/шум на входах согласованных фильтров демодулятора. Поскольку реальная длительность оптимальных финитных сигналов меньше символьного интервала, реализуется возможность повышения спектральной эффективности модема, дается теоретический анализ его спектрально-энергетической эффективности. Показано, что предложенный модем сравним по эффективности с лучшими стандартными модемами

Рассмотрены организационные и информационно-технологические особенности объекта исследований. Выполнен анализ принципов построения, процесса создания и эволюции топологической схемы сети. Приведена характеристика используемых радиоэлектронных средств. На основе логико-вероятностного подхода разработаны алгоритмы расчета коэффициента готовности сети по отказам (сбоям). Выполнена расчетная оценка Южной, Северной и Западной магистралей сети при различных вариантах оборудования и топологических схем.

Синтезирован квазиоптимальный алгоритм фильтрации фазы пилотной компоненты сигнала L1OC с обработкой на поднесущих частотах. Рассчитаны дискриминационные и флуктуационные характеристики синтезированного фазового дискриминатора. Приведены результаты имитационного моделирования синтезированной следящей системы, подтверждающие ее эффективность.

С использованием логарифма отношения функционалов правдоподобия решена задача статистического синтеза алгоритма обнаружения пространственных объектов аппаратурой, реализующей гиперспектральный режим наблюдения. Получены характеристики обнаружения объектов с полностью известными параметрами, а также с неизвестной амплитудой.