tuzsutТруды учебных заведений связиProceedings of Telecommunication Universities1813-324X2712-8830СПбГУТ10.31854/1813-324X-2022-8-1-91-99tuzsut-278Research ArticleТРУДЫ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХYOUNG SCHOLARS RESEARCHВычисление информационных свойств радиоканала с реальными сигналами и негауссовскими помехамиCalculation of Information-Theoretic Properties of a Communication Channel with Real Signals and Non-Gaussian Noisehttps://orcid.org/0000-0002-5385-2181СилинД. М.SilinD.

Силин Денис Михайлович –  руководитель группы ООО «Гейзер-Телеком»; аспирант кафедры информационных систем и телекоммуникаций МГТУ им. Н. Э. Баумана

Москва, 105118; Москва, 105005

 

Moscow, 105118; Moscow, 105005

silin@g-tl.ruООО «Гейзер-Телеком»; Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)РоссияGeyser-Telecom, LTD; Bauman Moscow State Technical UniversityRussian Federation202215022022819199Copyright © Силин Д.М., 20222022Силин Д.М.Silin D.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tuzs.sut.ru/jour/article/view/278

В статье синтезированы численные методы нахождения количества информации, переносимой сигналом с заданным видом модуляции при наличии в канале связи смеси гауссовских и негауссовских коррелированных шумов. Данные численные методы оперируют реальными используемыми на практике сигналами и реалистичной моделью помех, поэтому они дают значительно более точные оценки информационных свойств радиоканала, чем оценка сверху по классической формуле пропускной способности. Рассматриваются случаи передачи по каналу связи непрерывных и дискретных сообщений. Синтезированные численные методы могут быть применены для теоретико-информационного анализа широкого круга систем: систем цифровой и аналоговой связи, радиолокации и радионавигации.

The paper proposes numerical methods to calculate the data transfer rate over a communication channel with real signals in the presence of a mixture of Gaussian and non-Gaussian correlated noise. This paper considers the transmission of discrete and continuous messages. The estimate of the data transmission rate given by the proposed methods is much more accurate than the estimation given by the Shannon limit. The proposed methods can be used for the information-theoretical analysis of the wide range of systems: systems of digital and analogous communication, radiolocation and radio navigation.

численный методколичество информациипропускная способностьмультипликативный шумфазовый шумкоррелированный шумнегауссовский шумрадиолокацияцифровая связьаналоговая связьnumerical methodamount of informationcapacitymultiplicative noisephase noisecorrelated noisenon-Gaussian noiseradiolocationdigital communicationanalogous communicationReferencesШеннон К.Э. Работы по теории информации и кибернетике. М.: Изд-во иностранной литературы, 1963. 829 с.Shannon K.E. Works on Information Theory and Cybernetics. Moscow: Izdatelstvo inostrannoi literatury Publ.; 1963. 829 p. (in Russ.)Артюшенко В.М., Воловач В.И. Моделирование плотности распределения вероятности смеси сигнала, подверженного воздействию амплитудных искажений и аддитивной помехи // Радиотехника. 2017. № 1. С. 103‒110.Artyushenko V.M., Volovach V.I. Modeling of probability density function of Signal Mixture Exposed to Amplitude Distortion and Additive Noise. Radiotekhnika. 2017;1:103‒110. (in Russ.)Hoffmann G.S., Helberg A.S.J., Groble M.J. A Brief Survey of Channel Models for Land Mobile Satellite Communication // Proceedings of Southern Africa Telecommunication Networks and Application Conference (SATNAC). 2010.Hoffmann G.S., Helberg A.S.J., Groble M.J. A Brief Survey of Channel Models for Land Mobile Satellite Communication. Proceedings of Southern Africa Telecommunication Networks and Application Conference, SATNAC. 2010.Lakhzouri A., Lohan E.S., Saastamoinen I., Renfors M. Interference and Indoor Channel Propagation Modeling Based on GPS Satellite Signal Measurements // Proceedings of the 18th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GNSS 2005, Long Beach, USA, 13‒16 September 2005). ION, 2005. PP. 896‒901.Lakhzouri A., Lohan E.S., Saastamoinen I., Renfors M. Interference and Indoor Channel Propagation Modeling Based on GPS Satellite Signal Measurements. Proceedings of the 18th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation, ION GNSS 2005, 13‒16 September 2005, Long Beach, USA. ION; 2005. p.896‒901.Коган И.М. Прикладная теория информации. М.: Радио и связь, 1981. 216 с.Kogan I.M. Applied Information Theory. Moscow: Radio i sviaz Publ.; 1981. 216 p. (in Russ.)Тырсин А.Н. Энтропийное моделирование многомерных стохастических систем. Воронеж: Издательство «Научная книга», 2016. 156 с.Tyrsin A.N. Entropy Modeling of Multidimensional Stochastic Systems. Voronezh: Nauchnaia kniga Publ.; 2016. 156 p. (in Russ.)Цветков О.В. Энтропийный анализ данных в физике, биологии и технике. СПб.: Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В.И. Ульянова (Ленина), 2015. 202 с.Tsvetkov O.V. Entropy Data Analysis in Physics, Biology and Engineering. St. Petersburg: ETU “LETI” Publ.; 2015. 202 p. (in Russ.)Sethuraman V., Hajek B. Low SNR Capacity of Fading Channels with Peak and Average Power Constraints // Proceedings of the International Symposium on Information Theory (ISIT 2006, Seattle, USA, 9‒14 July 2006). IEEE, 2006. DOI:10.1109/ISIT.2006.261620Sethuraman V., Hajek B. Low SNR Capacity of Fading Channels with Peak and Average Power Constraints. Proceedings of the International Symposium on Information Theory, ISIT 2006, 9‒14 July 2006, Seattle, USA. IEEE; 2006. DOI:10.1109/ISIT.2006.261620Li J., Bose A., Zhao Y.Q. Rayleigh flat fading channels’ capacity // Proceedings of the 3rd Annual Communication Networks and Services Research Conference (CNSR'05, Halifax, Canada, 16‒18 May 2005). IEEE, 2005. DOI:10.1109/CNSR.2005.52Li J., Bose A., Zhao Y.Q. Rayleigh flat fading channels’ capacity. Proceedings of the 3rd Annual Communication Networks and Services Research Conference, CNSR'05, 16‒18 May 2005, Halifax, Canada. IEEE; 2005. DOI:10.1109/CNSR.2005.52Hamdi K.A. Capacity of MRC on Correlated Rician Fading Channels // IEEE Transactions on Communications. 2008. Vol. 56. Iss. 5. PP. 708‒711. DOI:10.1109/TCOMM.2008.060381Hamdi K.A. Capacity of MRC on Correlated Rician Fading Channels. IEEE Transactions on Communications. 2008;56(5):708‒711. DOI:10.1109/TCOMM.2008.060381Дядюнов А.Н., Силин Д.М. Информационный критерий эффективности систем оценки параметров сигнала // Электросвязь. 2019. № 10. С. 44‒47.Dyadunov A.N., Silin D.M. Information Criterion of the Efficiency of Signal Parameters Estimation Systems. Electrosvyaz magazine. 2019;10:44‒47. (in Russ.)Zhong Y., Xu H. InSAR system modeling and optimal baseline design based on information theory // Proceedings of the International Conference on Radar (RADAR, Guangzhou, China, 10‒13 October 2016). IEEE, 2016. DOI:10.1109/RADAR.2016.8059335Zhong Y., Xu H. InSAR system modeling and optimal baseline design based on information theory. Proceedings of the International Conference on Radar, RADAR, 10‒13 October 2016, Guangzhou, China. IEEE; 2016. DOI:10.1109/RADAR.2016.8059335Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов. СПб.: БХВ-Петербург, 2011.Sergienko A.B. Digital Signal Processing. St. Petersburg: BHV-Petersburg Publ.; 2011. (in Russ.)Колмогоров А.Н. Избранные труды. Том 3. Теория информации и теория алгоритмов. М.: Наука, 2005.Kolmogorov A.N. Selected Works. Vol. 3. Information Theory and Theory of Algorithms. Moscow: Nauka Publ.; 2005. (in Russ.)Соболь И.М. Численные методы Монте-Карло. М.: Наука, 1973.Sobol I.M. Numerical Monte Carlo Methods. Moscow: Nauka Publ.; 1973. (in Russ.)Боровков А.А. Теория вероятностей. М.: Едиториал URSS, 2003. 470 с.Borovkov A.A. Probability Theory. Moscow: Editorial URSS Publ.; 2003. 470 p. (in Russ.)Ивченко Г.И., Медведев Ю.И. Введение в математическую статистику. М.: Издательство ЛКИ, 2015. 600 с.Ivchenko G.I., Medvedev Yu.I. Introduction to Mathematical Statistics. Moscow: LKI Publ.; 2015. 600 p. (in Russ.)Силин Д.М., Дядюнов А.Н. Моделирование сигнала космической связи с негауссовскими коррелированными искажениями // Ракетно-космическое приборостроение и информационные системы. 2020. Т. 7. № 3. С. 42–50. DOI:10.30894/issn2409-0239.2020.7.3.42.50Silin D.M., Dyadunov A.N. Simulation of a Space Communication Signal with Non-Gaussian Correlated Distortions. Rocket-Space Device Engineering and Information Systems. 2020;7(3):42–50. (in Russ.) DOI:10.30894/issn2409-0239.2020. 7.3.42.50Сколник М. Справочник по радиолокации. Том 1. М.: Сов. радио, 1976. 456 с.Skolnik M. Handbook of Radar. Vol. 1. Moscow: Sov. radio Publ.; 1976. 456 p. (in Russ.)Квадратурная фазовая манипуляция (QPSK) // DSPLIB.org. URL: https://ru.dsplib.org/content/signal_qpsk/signal_qpsk.html (дата обращения 26.01.2022)DSPLIB.org. Quadrature Phase Shift Keying. (in Russ.) Available from: https://ru.dsplib.org/content/signal_qpsk/signal_qpsk.html [Accessed 26.01.2022]

The authors declare that there are no conflicts of interest present.