Вплив процесів каналоутворення на інформаційні можливості каналів електрозв'язку

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національний технічний університет України

"Київський політехнічний інститут"

УДК 621.391.1

05.12.02 - Телекомунікаційні системи та мережі

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Вплив процесів каналоутворення на інформаційні можливості каналів електрозв'язку

Мошинська Аліна Валентинівна

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут" Міністерства освіти і науки України на кафедрі "Телекомунікаційні системи".

Науковий керівник кандидат технічних наук, доцент Уривський Леонід Олександрович, НТУУ "КПІ", доцент кафедри телекомунікаційних систем.

Офіційні опоненти:

- доктор технічних наук, професор Горицький Віктор Михайлович, Одеська державна академія зв'язку, професор кафедри технічної електродинаміки та систем радіозв'язку;

- кандидат технічних наук Ткаченко Ольга Миколаївна, Державний університет інформаційно-комунікаційних технологій, доцент кафедри телекомунікаційних систем.

Захист відбудеться "11" червня 2009 р. о 15:00 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д26.002.14 в Національному технічному університеті України "Київський політехнічний інститут", 03056 м. Київ, пр. Перемоги, 37, корп. 1. ауд. 163.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного технічного університету України "Київський політехнічний інститут", 03056 м. Київ, пр. Перемоги, 37.

Автореферат розісланий "5" травня 2009 р.

В.о. Вченого секретаря Спеціалізованої вченої ради Д26.002.14 д.т.н. , професор С.Я. Жук.

Анотація

Мошинськая А.В. Вплив процесів каналоутворення на інформаційні можливості каналів електрозв'язку. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.12.02. - "Телекомунікаційні системи та мережі". - Національний технічний університет України "КПІ" Інститут Телекомунікаційних Систем, Київ, 2009.

У роботі досліджена актуальна проблема встановлення взаємозв'язку інформаційних і технічних властивостей каналів зв'язку, що враховує процеси каналоутворення, яка недостатньо досліджена у відомих працях з теорії інформації.

Метою дослідження є розробка кількісних співвідношень між інформаційними властивостями джерел повідомлень, об'ємами інформації, які необхідно передати по каналу зв'язку і потрібними для цього характеристиками систем передачі з врахуванням реальних процесів каналоутворення.

Дослідження проводилися стосовно дискретного, неперервного і цифрового каналів зв'язку. Для кожного з каналів запропонована модель системи передачі інформації відповідно до класу сигналів, який використовується: дискретного, неперервного, цифрового. На основі запропонованих моделей розроблені науково обгрунтовані методики оцінки інформаційних параметрів дискретного, неперервного і цифрового каналів зв'язку з урахуванням впливу процесів каналоутворення, а також запропоновані рекомендації по раціональному використанню ресурсів каналів зв'язку для підвищення їх інформаційних можливостей.

Ключові слова: пропускна спроможність, ентропія, процеси каналоутворення, дискретний канал зв'язку, безперервний канал зв'язку, цифровий канал зв'язку.

Аннотация

Мошинская А.В. Влияние процессов каналообразования на информационные возможности каналов электросвязи. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.12.02. - "Телекоммуникационные системы и сети". - Национальный технический университет Украины "КПИ" Институт телекоммуникационных систем, Киев, 2009.

В работе исследована актуальная проблема установления взаимосвязи информационных и технических свойств каналов связи, учитывающей процессы каналообразования, которая недостаточно исследована в известных трудах по теории информации.

Целью исследования является разработка количественных соотношений между информационными свойствами источников сообщений, объемами информации, которые необходимо передать по каналу связи и требуемыми для этого характеристиками систем передачи с учетом реальных процессов каналообразования.

Исследования проводились применительно к дискретному, непрерывному и цифровому каналам связи. Осуществлен анализ процессов каналообразования для каждого из каналов связи. Показаны трансформация и ограничения, которым подвергается сигнал, проходя от источника к получателю по каналу связи. Для каждого из каналов предложена модель системы передачи информации, а также детальное описание элементов модели, в соответствии с используемым классом сигналов: дискретным, непрерывным, цифровым. На основе предложенных моделей разработаны научно обоснованные методики оценки информационных параметров дискретного, непрерывного и цифрового каналов связи с учетом влияния процессов каналообразования.

Предложены методики рационального использования ресурсов линии связи с учетом оценки информационных возможностей дискретного, непрерывного и цифрового каналов связи. С их помощью установлен характер изменения пропускной способности каналов связи от их пространственно-энергетических параметров при указанных условиях передачи сигнала.

Предложены рекомендации по рациональному использованию ресурсов дискретного, непрерывного и цифрового каналов связи для повышения их информационных возможностей.

В качестве рекомендаций по рациональному использованию ресурсов дискретного канала связи для повышения его информационных возможностей предложена оригинальная методика в виде алгоритма, предлагающая правило выбора помехоустойчивого кода, отвечающее условиям наибольшего приближения к границе Шеннона.

Предложены информационные модели непрерывных источников, в том числе речевого сообщения, и анализ информационных возможностей источников в условиях линейных и нелинейных ограничений (по полосе частот и по динамическому диапазону).

Применительно к цифровому каналу предложены методики оценки информационных ресурсов цифрового канала связи для случаев дискретного и непрерывного источников, построенные на учете двойственной природы цифрового канала.

Ключевые слова: пропускная способность, энтропия, процессы каналообразования, дискретный канал связи, непрерывный канал связи, цифровой канал связи.

Annotation

Moshinska A. Influence of channel generate processes on informative possibilities of telecommunication channel. - Manuscript.

The dissertation on competition of scientific degree of Cand.Tech.Sci on speciality 05.12.02. - Telecommunication systems and networks. - National Technical University of Ukraine "KPI", Kyiv, 2009.

The aim of current research is to develop the proportion between informative properties of information sources, information scope that have to be transmitted to communication channel and the corresponding transmission system descriptions. The proportion was developed taking into account the real processes of channel generation.

The investigations were performed in respect to discrete, continuous and digital communication channels. Depending of signal type (discrete, continuous and digital) for each channel the corresponding model of the transfer information system was proposed. On the basis of proposed models and taking into account the processes of channel generation the scientifically grounded techniques for information parameters estimation of discrete, continuous and digital communication channels were developed. In addition for the purpose of information capability increase of communication channels the recommendations for their sustainable use were proposed.

Keywords: capacity, entropy, channel generation, discrete channel, continuous channel, digital channel.

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Одним з найважливіших досягнень у області зв'язку є теорія інформації, запропонована в 1949 р. К. Шенноном. Дана теорія базується на постулатах, що описують кількісну оцінку проходження інформації з урахуванням результатів дії середовища на процес передачі інформації. Та хоча подальший розвиток технологій в області зв'язку привів до значних результатів в теорії кодування та теорії завадостійкості, сама теорія інформації залишилася поза пильним вивченням. На даний момент, при побудові систем телекомунікацій, прямі інформаційні критерії не використовуються. Найчастіше використовуються показники швидкості передачі символів, показники завадостійкості та інші.

З позиції теорії інформації інформаційні можливості каналів зв'язку характеризуються кількісними характеристиками інформації, що передається, такими як ентропія джерела, пропускна спроможність каналу, продуктивність каналу. Проте теорія інформації не досліджує технічну природу чинників, що обмежують інформаційні можливості каналів зв'язку.

Проблема дослідження полягає в тому, що на даний час не існує явних способів оцінки інформаційних можливостей телекомунікаційних каналів, що враховують взаємозв'язок процесів каналоутворення та особливостей формування інформації. У цьому вигляді проблема є актуальною, оскільки у відомих працях по теорії інформації співвідношення інформаційних і технічних властивостей каналів зв'язку досліджені не достатньо.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Результати роботи запропоновані для використання у науково-дослідницький програмі "Інтелектуальні радіомережі з самоорганізацією", яка реалізується за державним замовленням №2709-Ф в Інституті телекомунікацій Національного технічного університету "Київський політехнічний інститут".

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є встановлення кількісних співвідношень між інформаційними властивостями джерел повідомлень, об'ємами інформації, які необхідно передати по каналу зв'язку і потрібними для цього характеристиками систем передачі з урахуванням реальних процесів каналоутворення.

Відповідно до мети, основними задачами дослідження є:

1. Аналіз процесів каналоутворення, який створює основу для розробки методик визначення впливу даних процесів на інформаційні можливості дискретного, неперервного і цифрового каналів зв'язку;

2. Розробка і аналіз методики оцінки інформаційних параметрів дискретного, неперервного і цифрового каналів зв'язку з урахуванням впливу процесів каналоутворення;

3. Формулювання рекомендацій щодо раціонального використання ресурсів каналів зв'язку для підвищення їх інформаційних можливостей.

Об'єктом досліджень є параметри каналів електрозв'язку та методи їх поліпшення.

Предметом досліджень є пропускна спроможність дискретного, неперервного та цифрового каналів зв'язку.

Методами досліджень є математичний аналіз, методи оптимізації, математичне та імітаційне моделювання на ПЕОМ.

Наукова новизна отриманих результатів:

1. Правило вибору завадостійкого коду, що відповідає умовам найбільшого наближення до межі Шеннона.

2. Інформаційні моделі неперервних джерел, зокрема мовного повідомлення, і аналіз інформаційних можливостей джерел в умовах лінійних (по смузі частот) та нелінійних (по динамічному діапазону) обмежень.

3. Методики оцінки інформаційних ресурсів цифрового каналу зв'язку для випадків дискретного і неперервного джерел, побудовані з урахуванням подвійної природи цифрового каналу.

Практична цінність отриманих результатів. Проведені дисертаційні дослідження і отримані результати мають практичне значення при розробці інтелектуальних радіомереж. Запропоновані методики оцінки інформаційних можливостей каналів зв'язку та рекомендації по раціональному використанню ресурсів каналів зв'язку можуть бути використані при проведенні дослідницько-конструкторських робіт по проектуванню і створенню локально-територіальних мереж.

Отримані результати мають практичне значення як методична база для лекційного курсу і циклу лабораторних занять при підготовці випускників за спеціальностями "Технології і засоби телекомунікацій" і "Телекомунікаційні системи і мережі".

Основні результати дисертаційних досліджень доповідались на конференціях 4 [7-10], результати дисертаційних досліджень опубліковані в 10 статтях наукових видань [1-10].

Особистий внесок здобувача. Робота зроблена на кафедрі телекомунікаційних систем ІТС НТУУ "КПІ". Основні результати, одержані в роботі, опубліковані в спеціалізованій літературі. Автором особисто опубліковані та запропоновані методика використання завадостійких кодів для визначення максимальної продуктивності дискретного каналу зв'язку; інформаційні моделі неперервних джерел, і аналіз інформаційних можливостей джерел в умовах лінійних (по смузі частот) та нелінійних (по динамічному діапазону) обмежень; методики оцінки інформаційних ресурсів цифрового каналу зв'язку для випадків дискретного і неперервного джерел.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертації пройшли апробацію на 2-х міжнародних конференціях [7, 8], а також на 2-х науково-технічних конференціях [10, 11].

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 10 наукових робіт, серед них 7 статей у наукових фахових виданнях ВАК України [1-6, 10].

Структура і об'єм дисертації. Робота складається зі вступу, 4 розділів, висновку, списку використаної літератури. Загальний обсяг дисертації становить 115 сторінок, 45 малюнків, 4 таблиць і 114 бібліографічних джерел на 11 сторінках.

2. Основний зміст роботи

У Вступі обґрунтовується актуальність теми дисертаційної роботи. Визначено мету роботи, основні задачі та методи досліджень. Сформульовано наукову новизну і практичне значення отриманих результатів.

У першому розділі розглянуті особливості каналоутворення, що враховуються при дослідженні інформаційних можливостей каналів електрозв'язку, які представлені для трьох класів сигналів (рис.1.): дискретного, неперервного і цифрового. У подальшому викладі канали класифіковані за ознакою передачі відповідного сигналу. Показані обмеження, яким піддається сигнал, проходячи від джерела до одержувача. Враховуючи ту обставину, що Шенноном запропоновані екстремальні (граничні) оцінки інформаційних можливостей каналу зв'язку, має сенс врахувати реальні обмеження і в більш адекватній мірі оцінити той інформаційний ресурс, який, в результаті, доступний одержувачу.

Рис. 1. Процеси каналоутворення

Базова модель каналу зв'язку передбачає, що сигнал у каналі, в процесі перетворення, змінюється по займаній смузі частот, яку він займає, розширюючись після каналоутворення і повертаючись в початковий стан (рис. 2). Відповідним чином змінюються енергетичні параметри сигналу (рис. 3). Таким чином, сигнал, що містить інформаційні ознаки, трансформуються по спектру і по енергії при проходженні через канал.

Рис. 2. Трансформація сигналу по смузі частот

Рис. 3. Трансформація сигналу по енергії

У другому розділі представлено дослідження інформаційних можливостей дискретного каналу зв'язку (ДКС). Запропонована модель системи передачі дискретної інформації (СПДІ) з детальним описом елементів даної моделі (рис. 4).

Рис. 4. Модель системи передачі дискретної інформації

Слід зазначити, що кількісна оцінка інформаційних можливостей в дискретному каналі здійснюється за допомогою формули Шеннона, для визначення пропускної спроможності дискретного каналу зв'язку. Дана формула, а також теорема Шеннона для дискретного каналу вказують, хоч і не в явному вигляді, що між швидкістю передачі символів по каналу і швидкістю джерела існує чітке розмежування. І якщо швидкість символів джерела перевищує пропускну спроможність каналу, то символи, що передаються, руйнуються шумами.

В результаті досліджень реалізована задача по визначенню характеру залежності максимального об'єму інформації, що передається по ДКС від швидкості передачі канальних символів (рис. 5). При цьому вперше доведено існування єдиного максимуму інформації, що передається СV в СПДІ при некогерентній обробці сигналу при заданих умовах передачі.

(1)

(2)

де - швидкість передачі символів в каналі, при якій досягається

Рис. 5. Характер зміни пропускної спроможності, ймовірність помилки і швидкості кодування від швидкості передачі символів в каналі для некогерентного прийому

На рис. 5 показано, що значення максимуму інформації, що передається СV, а також швидкість передачі , при якій досягається цей максимум, залежить від енергетичних умов передачі сигналів (відношення сигнал/шум P/N0).

Як одна з рекомендацій по раціональному використанню ресурсів дискретного каналу зв'язку для підвищення його інформаційних можливостей виступає методика, що містить правило вибору відповідних класів ( l ) завадостійких кодів R(N,t), що описується співвідношеннями (3-4) та ілюстроване графічними залежностями (рис.6).

інформаційний канал дискретний зв'язок

(3)

(4)

де R(N,t)l - швидкість коду класу l завдовжки N, який обирається та, що виправляє t помилок;

VSl - досяжна швидкість передачі символів джерела при виборі l-го коду та при заданій швидкості передачі символів в каналі VC .

- досяжна швидкість передачі символів в каналі з видом маніпуляції m і видом обробки k при використанні l-го коду.

Запропоноване правило забезпечує досягнення максимальної продуктивності СПДІ із заданими просторово-енергетичними параметрами (P/N0) і застосовується для кожного з видів m маніпуляції дискретних сигналів із використанням методів когерентної (k=1) і некогерентної (k=2) обробки.



Рис. 6. Залежність пропускної спроможності каналу від швидкості передачі символів і залежність швидкості кодування від виду коду

Запропонована методика оцінки інформаційних можливостей дискретного каналу зв'язку, яка включає в себе аналіз його пропускної спроможності для різних видів маніпуляції і способів обробки сигналів. Характер представлених залежностей (рис.7, 8) відповідає фізичній природі розповсюдження сигналів, прояву помилок і перенесення інформації в ДКС. Запропоноване співвідношення:

- (5)

враховує всі процеси каналоутворення згідно заданому класу сигналу і середовища розповсюдження (випадок радіолінії з високо піднятими антенами).



Рис. 7. Залежність параметра СV від дальності зв'язку R

Рис. 8. Залежність параметра С V від потужності випромінювання РИЗЛ

У третьому розділі представлено дослідження інформаційних можливостей неперервного каналу зв'язку. Запропонована модель системи передачі неперервної інформації з детальним описом елементів цієї моделі. (рис. 9)

Рис. 9. Модель системи передачі неперервної інформації

Облік реальних процесів каналоутворення примушує розвивати при дослідженні пропускної спроможності неперервного каналу ту модель Шеннона, в якій корисний сигнал та перешкода ідеалізуються у вигляді білого шуму.

Запропоновано дослідження пропускної спроможності неперервного каналу зв'язку в умовах лінійних і нелінійних обмежень сигналу, що передається. Згідно запропонованої моделі, шум, залишаючись гауссовим, схильний до обмежень по динамічному діапазону (рис. 10) і по смузі частот (рис. 11). Вплив коефіцієнта кореляції, що виникає при лінійному обмеженні, представлено співвідношенням (6):

(6)

При звуженні смуги фільтру відгуки гаусова шуму стають більш корельованими і, відповідно, диференціальна ентропія такого сигналу зменшується.

Рис. 10. Зміна диференціальної ентропії H від смуги частот F

Рис. 11. Зміна ентропії залежно від зміни динамічного діапазону

Амплітудне обмеження білого шуму, що моделюється усіченим нормальним законом розподілу, демонструє, що реальні обмеження, які зазнає білий шум, стаючи усіченим гаусовим процесом, також знижують ентропійні характеристики неперервного джерела (Рис. 11).

(7)

Запропонована методика оцінки інформаційних можливостей неперервного каналу зв'язку (рис.12), який включає в себе аналіз його пропускної спроможності для різних видів неперервної модуляції.

Рис. 12. Залежність пропускної спроможності від дальності зв'язку

Кількісно оцінений взаємозв'язок процесів каналоутворення і інформаційних параметрів неперервного каналу на прикладі визначення диференціальної ентропії відліку неперервного повідомлення. (рис. 13).



Рис. 13. Залежність диференціальної ентропії одного відліку неперервного сигналу від потужності передачі

Вперше запропоновано прямий показник оцінки інформаційних можливостей неперервного каналу зв'язку. Показник інформаційних можливостей (ПІМ) відображає відношення досяжних значень пропускної спроможності каналу із заданим видом модуляції (СХМ) відносно еталонного виду модуляції - односмугової модуляції СОМ, при якій смуга частот не трансформується, а відношення сигнал/шум не змінюється при демодуляції:

(8)

Запропонований показник - ПІМХМ - для виду модуляції (ХМ), який використовується враховує, як енергетичний виграш відносно ОМ, так і програш за рахунок розширення смуги частот в процесі модуляції.

Слід зауважити, що використання запропонованого показника - ПІМ - істотно ослабляє традиційне уявлення про переваги, наприклад, сигналів з кутовою модуляцією.

З позицій оцінки завадостійкості при mf =10 значення енергетичного виграшу модуляції gЧМ = 300 (gОМ = 1) при цьому ПІМЧМ (ПІМОМ =1) (рис.14). Це означає, що виграш в завадостійкості не є адекватним виграшу за кількістю інформації, що передається в каналах з однаковим енергетичним потенціалом.

Рис. 14. Залежність зміни показника інформаційного виграшу від відношення с/ш при частотній модуляції

На рис. 15, 16 представлене порівняння пропускних спроможностей дискретного і неперервного каналів зв'язку.

Рис. 15. Залежність пропускної спроможності дискретного (когерентна обробка) і неперервного каналів зв'язку від дальності зв'язку



Рис. 16. Залежність пропускної спроможності дискретного (когерентна обробка) і неперервного каналів зв'язку від потужності передаваємого сигналу

Необхідність такого порівняння обумовлена наступним. Ентропія одного відліку неперервного сигналу нескінченна. Ентропія ж одного елементу бінарного дискретного сигналу складає один біт. Таким чином, неприпустимо змішування моделей передачі для випадків дискретного і неперервного джерел. При цьому важливі абсолютні і відносні оцінки можливостей по передачі інформації для каналів з різною природою джерел інформації. Стосовно каналів телекомунікації така відмінність досліджена вперше.

Аналіз представлених залежностей, показує, наскільки значення пропускної спроможності неперервного каналу зв'язку є більшими в порівнянні з пропускною спроможністю дискретного каналу зв'язку при однакових параметрах лінії зв'язку. Проте відмінність в значеннях пропускної спроможності зменшується з поліпшенням умов передачі (із зростанням потужності сигналу, зменшенням відстані).

Отже, одержані кількісні залежності дозволяють оцінити міру і ступінь методологічної помилки, яка може виникнути при невірному застосуванні фундаментальних формул для розрахунку пропускної спроможності для каналів зв'язку з різною природою інформаційного сигналу.

У четвертому розділі представлено дослідження інформаційних можливостей цифрового каналу зв'язку. Запропоновано модель цифрової системи передачі інформації (ЦСПІ) з дискретним джерелом і з неперервним джерелом інформації. Запропоновано детальний опис елементів моделей (рис.17, 18).

У випадку ЦСПІ з неперервним джерелом інформації можна відзначити, що цифровий канал є подвійним за своєю природою, оскільки передача інформації від джерела і до одержувача відображається базовою формулою Шеннона, а функціонування цифрової системи передачі інформації передбачає появу таких проміжних технологічних елементів як аналогово-цифровий перетворювач (АЦП) і цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП). Ці елементи змінюють природу лінії зв'язку, роблячи її дискретною.

Рис. 17. Модель цифрової системи передачі з дискретним джерелом

Рис. 18. Модель цифрової системи передачі з неперервним джерелом

Запропоновано синтез моделі мовного сигналу (рис. 19). Для побудови моделі мовного сигналу був використаний прийом моделювання мовного сигналу, запропонований Калманом при синтезі лінійного фільтру. В результаті визначені інформаційні властивості мовного сигналу, які є значно меншими щодо початкового "білого шуму". Результати розрахунків показали, що при передачі мовних повідомлень можна використовувати спектральні та енергетичні ресурси більш раціонально, оскільки інформаційна місткість мовного сигналу складає тільки 25-60% від аналогічного показника "білого шуму"., що моделює неперервне джерело.

Рис. 19. Залежність спектральної щільності потужності від частоти сигналу

Сформульовані рекомендації щодо раціонального використання ресурсів цифрового каналу зв'язку в ЦСПІ з неперервним джерелом (рис.20). Дані рекомендації вказують на можливість використання єдиного значення потужності випромінювання сигналу залежно від кількості рівнів квантування сигналу. Наприклад, якщо рівні квантування відображаються кількістю розрядів n = 5, а ймовірність прийому символів не повинна бути більшою ніж , то рекомендована потужність випромінювання сигналу в радіолінії з вказаним на рис.20 потенціалом рівна РИЗЛ = 17 Вт, збільшувати або зменшувати яку недоцільно.



Рис. 20. Характер зміни пропускної спроможності цифрового каналу і неперервного джерела від потужності передачі сигналу для різної кількості рівнів квантування. Вид маніпуляції - КГ ФМ

Запропоновані рекомендації щодо раціонального використання ресурсів цифрового каналу зв'язку в ЦСПІ з дискретним джерелом (рис.21.) Показано, що при значному збільшенні енергетичного ресурсу РИЗЛ, для різної ймовірності помилки в каналі рОШ = 10-4;10-5;10-6 збільшення пропускної спроможності є неістотним.

Рис. 21. Характер зміни пропускної спроможності цифрового каналу і дискретного джерела від потужності передачі сигналу для різних видів маніпуляції і обробки сигналу

Висновки

У роботі досліджена актуальна проблема встановлення взаємозв'язку інформаційних і технічних властивостей каналів зв'язку, що враховує процеси каналоутворення, яка недостатньо досліджена у відомих працях з теорії інформації.

Метою дослідження стало встановлення кількісних співвідношень між інформаційними властивостями джерел повідомлень, об'ємами інформації, які необхідно передати по каналу зв'язку і потрібними для цього характеристиками систем передачі з урахуванням реальних процесів каналоутворення.

В ході дисертаційного дослідження отримані наступні основні результати:

1. Синтезована методика раціонального використання ресурсів лінії зв'язку з врахуванням оцінки інформаційних можливостей дискретного каналу зв'язку. З її допомогою встановлений характер зміни пропускної спроможності дискретного каналу зв'язку від його просторово-енергетичних параметрів при вказаних видах маніпуляції і способах обробки сигналу.

2. Синтезовано правило вибору завадостійкого коду, що відповідає умовам досягнення найбільшої швидкості передачі без спотворень для заданих просторово-енергетичних умов, тобто умовам найбільшого наближення до межі Шеннона.

В ході синтезу визначений характер залежності максимального об'єму інформації, що передається по ДКС від швидкості передачі канальних символів.

При цьому доведено існування єдиного максимуму об'єму інформації, що передається в СПДІ при некогерентній обробці сигналу при заданих умовах передачі.

3. Синтезована методика раціонального використання ресурсів лінії зв'язку з врахуванням оцінки інформаційних можливостей безперервного каналу зв'язку. З її допомогою встановлений характер зміни пропускної спроможності каналу зв'язку від його просторово-енергетичних параметрів для різних видів модуляції, а також проведено порівняння інформаційних можливостей дискретного і неперервного каналів зв'язку на основі порівняння їх пропускних спроможностей залежно від просторово-енергетичних параметрів.

4. Запропонована інформаційна модель джерела мовного повідомлення і аналіз інформаційних можливостей цього джерела. В ході дослідження даної моделі визначена міра зменшення інформаційних властивостей мовного сигналу (його ентропії) щодо початкового "породжуючого білого шуму". Результати розрахунків показали, що при передачі мовних повідомлень можна використовувати спектральні і енергетичні ресурси більш раціонально, оскільки інформаційна місткість мовного сигналу складає тільки 25-60% від аналогічного показника "білого шуму", що моделює неперервне джерело.

5. Визначені межі змін диференціальної ентропії гаусова шуму, що моделює сигнал неперервного джерела, в умовах обмежень по смузі частот і по динамічному діапазону.

6. Запропонована методика оцінки інформаційних ресурсів цифрового каналу зв'язку і неперервного джерела, яка побудована з урахуванням подвійної природи цифрового каналу: неперервному джерелі повідомлень і дискретному каналі передачі - з врахуванням впливу процесів дискретизації і квантування на інформаційні можливості каналу зв'язку.

7.Запропонована методика оцінки інформаційних ресурсів цифрового каналу зв'язку і дискретного джерела з врахуванням енергетичних обставин в каналі.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Урывский Л.А. Синтез модели речевого сообщения в аксиоматике К. Шеннона [Текст] / Л.А. Урывский, А.В. Мошинская // Зв'язок. - 2005. - №6. - С. 47-48. Особиста участь здобувача: реалізація математичної моделі мовного сигналу з використанням методу синтезу лінійного фільтру Калмана та отримання кількісних інформаційних показників.

2. Урывский Л.А. Исследование динамики показателей формулы К. Шеннона при передаче непрерывных сигналов [Текст] / Л.А. Урывский, А.В. Мошинская // Зв'язок. - 2006. - №2. - С. 62-64. Особиста участь здобувача: дослідження інформаційних можливостей неперервного каналу зв'язку та отримання залежності інформаційних можливостей неперервного каналу зв'язку від технічних показників систем передач.

3. Урывский Л.А. Анализ зависимости дифференциальной энтропии дискретных отсчетов цифровизуемых сигналов от пространственно-энергетических параметров каналов связи [Текст] / Л.А. Урывский, А.В. Мошинская // Моделювання та інформаційні технології: збірка наукових праць ИПМЭ ім. Г.Є. Пухова. - К.: ИПМЭ НАН Украины, 2005. - Спеціальний випуск, №2. - С. 85-87. Особиста участь здобувача: дослідження зміни диференціальної ентропії відліків неперервних сигналів від просторово-енергетичних показників каналів зв'язку.

4. Урывский Л.А. Исследование динамики показателей формулы К. Шеннона при передаче дискретных сообщений [Текст] / Л.А. Урывский, А.В. Мошинская // Зв'язок. - 2007. - №3. - С. 58-61. Особиста участь здобувача: дослідження інформаційних можливостей дискретного каналу зв'язку та отримання залежності інформаційних можливостей дискретного каналу зв'язку від технічних показників систем передач.

5. Урывский Л.А. Исследование пропускной способности непрерывного канала связи в условиях линейных и нелинейных ограничений передаваемого сигнала [Текст] / Л.А. Урывский, А.В. Мошинская, В.И. Рыжов // Вісник Українського науково-дослідного інституту зв'язку. - 2008 - №1. - С. 119-124. Особиста участь здобувача: дослідження зміни диференціальної ентропії неперервних сигналів в умовах обмежень по смузі частот та динамічному діапазону каналу зв'язку.

6. Урывский Л.А. Синтез правила выбора помехоустойчивого кода при заданных пространственно-энергетических условиях передачи дискретной информации [Текст] / Л.А. Урывский, А.В. Мошинская // Наукові записки Українського науково-дослідного інституту зв'язку: науково-виробничий збірник. - К., 2008. - №4(6). - С. 88-102. Особиста участь здобувача: реалізована методика використання завадостійких кодів для визначення максимальної продуктивності дискретного каналу зв'язку.

7. Урывский Л.А. Синтез показателя информационных возможностей для систем передачи с непрерывной модуляцией и его анализ [Текст] / Л.А. Урывский, А.В. Мошинская // Наукові записки Українського науково-дослідного інституту зв'язку: науково-виробничий збірник. - К, 2008 - №2(4). - С. 50-60. Особиста участь здобувача: синтезовано показник інформаційних можливостей каналів зв'язку при різних видах неперервної модуляції.

8. Urywsky L. The analysis of the transmission system productivity to discrete information near-by the border Shannon in the conditions of the real anti-interference coding [Текст] / Leonid Urywsky, Alina Moshynska // X International PhD Workshop OWD'2008, 18-21 October 2008, Poland, Gliwice. - Gliwice, 2008. - Р. 573-579. Особиста участь здобувача: реалізована задача по визначенню максимального об'єму інформації, що передається по дискретному каналу, за допомогою використання методів оптимізації.

9. Мошинская А.В. Анализ информационных свойств источника речевого сообщения [Текст] / А.В. Мошинская, Л.А. Урывский // Материалы 15-й Международной конференции "СВЧ техника и телекоммуникационные технологии", 12-16 сентября 2005 г, Севастополь, Крым, Украина. - Севастополь, 2005. - T. 1. - C. 322-323. Особиста участь здобувача: реалізована математична модель мовного сигналу та отримані кількісні інформаційні показники з використанням методики знаходження ентропійної потужності завади.

10. Мошинская А.В. Учет характеристик линии связи при оценке информационных возможностей дискретных и непрерывных каналов связи [Текст] / А.В. Мошинская // "Проблеми телекомунікації": перша науково-технічна конференція, присвячена дню науки в Україні (ПТ-07) 25-27 квітня 2007 року, м. Київ: Збірник тез / НТУУ "КПІ" ІТС. - К.: Політехніка, 2007 р. - с. 72-73. Особиста участь здобувача: оцінка інформаційних можливостей дискретного та неперервного каналів зв'язку з урахуванням характеристик лінії зв'язку.

Размещено на Allbest.ru