Вестник СПбГУТ

Цель работы: разработка методики и вывод формулы для оценки реальной чувствительности радиоприемника с использованием коэффициентов внешних и внутренних шумов. Методы исследования: схемотехнический анализ условий приема с использованием диаграмм уровней сигнала и шума для типовой структуры радиотракта приемника. Результат: разработана методика и получена новая формула для оценки реальной чувствительности радиоприемника, учитывающие внутренние шумы радиотракта приемника и совокупность внешних шумов различного вида - атмосферный шум, промышленный шум, галактический шум, тепловой шум Земли. Научная новизна: использование полученной формулы, в отличие от известной, позволяет при расчете чувствительности радиоприемника устранить систематическую ошибку, значения которой лежат в пределах от 2 до 5 дБ при значениях результирующего коэффициента внешнего шума от 0 до 40 дБ и более. Практическая / Теоретическая значимость: результаты работы могут быть полезны для разработчиков приемных трактов различных радиосистем.

Постановка задачи. В настоящее время на транспортных и магистральных сетях связи применяются многоканальные многопролетные волоконно-оптические системы связи с энергетическим и когерентным приемом цифровых оптических сигналов. Все они используют плотное мультиплексирование в волновой области и линейные оптические усилители в каждом пролете. Регенерационное оборудование входит в состав приемной части транспондеров и устанавливается только в оконечных узлах связи. Целью работы является разграничение областей применения волоконно-оптических систем связи с энергетическим и когерентным приемом. Для этого проведено всестороннее сравнительное исследование современных многопролетных волоконно-оптических систем связи со скоростью 10 Гбит/с с энергетическим и когерентным приемом, использующих имитационное моделирование процессов генерации, усиления, передачи, приема и обработки цифровых оптических сигналов. Новизна работы заключается в предложенных схемах моделирования и методиках их исследования. Результат: получены объективные критерии для сравнения волоконно-оптических систем связи с энергетическим и когерентным приемом, определены области их использования на сетях связи. Практическая значимость: разработанные схемы моделирования могут быть применены при проектировании волоконно-оптических систем связи, кроме того, они будут использованы в новых лабораторных работах на кафедре оптических и квантовых систем связи.

Постановка задачи. Известные способы выбора места установки низкопрофильной широкополосной антенны на кузова автомобилей не учитывают влияние корпуса или применимы только для несимметричных вертикальных вибраторов, поэтому актуальной задачей является определение оптимальных мест установки антенны с учетом влияния корпуса на форму диаграммы направленности. Целью работы является разработка практических рекомендаций по установке нештатной бортовой антенны на несколько типов кузовов автомобилей («КАМАЗ», «Тигр», «Газель»). Используемые методы: определение поверхностных токов ближней зоны с помощью метода конечных элементов, построение диаграммы направленности методом Стреттона - Чу. Элементами новизны являются способ анализа электрических характеристик антенны и полученные на его основе геометрические параметры установки антенны, обеспечивающие ее оптимальное размещение на корпусе с точки зрения сохранения формы диаграммы направленности и отсутствия провалов.

Результат: предложены практические рекомендации по обоснованному выбору места размещения антенны на автомобиле. Практическая значимость: представленные результаты предлагается использовать для обоснованного принятия решения при разработке новых и модернизации существующих подвижных средств радиосвязи.

Постановка задачи: рассмотреть стратегии венчурного инвестирования в инновационные проекты для оценки их прибыльности, окупаемости и риска. Целью работы является сравнение и обоснование стратегий инвестирования по выбранным критериям. Используемые методы: динамическая модель денежных потоков Cash-Flow, генерирующая показатели инновационного проекта в пределах выбранного горизонта планирования, и многокритериальный выбор наилучшего проекта. Новизна: принятие решений о выборе наилучшего проекта с учетом количественной оценки степени его рискованности. Результат: предложена методика многокритериального подхода к построению портфеля инновационных проектов, учитывающая объем инвестиций, прибыльность, окупаемость и риски. Для оптимистической, осторожной и компромиссной стратегии инвестирования предложены показатели оценки принятых решений.

Постановка задач: экспериментальная апробация современных беспроводных телекоммуникационных систем, таких как технология множественного ввода и множественного вывода (MIMO) в стандарте долгосрочного развития (LTE), является актуальной и востребованной в плане использования методов и средств программно-конфигурируемого радио для моделирования и прототипирования системной подвижной радиосвязи и представления. Целью работы является проверка работоспособности режима многоантенной радиосвязи в стандарте LTE с помощью разнесенной передачи двумя антеннами и объединения на приеме двух антенн с использованием программно-конфигурируемого радио. Используемые методы: методы реализации методов разнесенной передачи и приема путем применения ортогонального пространственно-временного блочного кода Аламоути на передатчике в соединении с сочетанием по критерию максимизации отношения сигнала/шума на приемнике. С целью экспериментальной апробации режима MIMO эффективная программная реализация разнесенной передачи и приема в среде MATLAB с использованием программного обеспечения платно-конфигурируемого радио LibreSDR. Результат: в процессе макетирования на приемной стороне были получены экспериментальные оценки передачи канальных коэффициентов для схемы MIMO 2×2, исходя из которых в первом приближении сделаны выводы о пространственной декорреляции двух каналов на передачу и прием в лабораторных условиях. Элементом новизны работы является постановка эксперимента и анализ результатов по особенностям действующего режима MIMO стандарта LTE в лабораторных условиях с использованием платно программно-конфигурируемого радио LibreSDR. Теоретическая/практическая инновационность: экспериментальная апробация специфицированного стандарта режима LTE MIMO обеспечение программно-конфигурируемого радио в лабораторных условиях, возможность обеспечения и лидерство проведения таких исследований с реальными сигналами операторских базовых методов на платформе LibreSDR.

Постановка задачи. Виртуализация, будучи ключевым компонентом современных IT-решений, представляет собой сложную систему, в которой различные элементы взаимосвязаны и взаимодействуют друг с другом. Это делает виртуальные инфраструктуры особенно уязвимыми к разнообразным атакам и угрозам, комплексный анализ которых позволит выявить и классифицировать основные задачи защиты систем виртуализации. Целью работы является идентификация уязвимых мест во всей виртуальной инфраструктуре для оценки текущего уровня безопасности и разработки рекомендаций для улучшения защиты виртуальных систем. Используемые методы: решение поставленной задачи основано на анализе виртуальной инфраструктуры, разделенной на сегменты, каждый из которых требует индивидуального подхода к обеспечению безопасности. Подход с разделением инфраструктуры на зоны способствует направленной защите и оптимизации ресурсов безопасности, позволяя эффективно распределять их в зависимости от важности и рисков каждой зоны.

Результат: проведенный анализ угроз демонстрирует, что каждая составляющая виртуальной системы подвержена рискам атак или несанкционированного доступа к хранимой и передаваемой информации. Угрозы могут быть направлены как на аппаратную, так и на программную часть инфраструктуры и имеют разнообразный характер.

Постановка задачи. Актуальной задачей в области инфракрасной спектроскопии является оценка эффективности использования фоточувствительных пластин с напыленным слоем селенида свинца в фотоприемных устройствах для прогнозирования качества изделия на раннем технологическом этапе его создания. Анализ качества характеристик пластин с применением графических данных, которые предоставляют современные приборы инфракрасной спектроскопии, затруднителен ввиду визуальной схожести графиков интерферограмм для разных пластин, вследствие чего возникает необходимость применения аналитических функций. Цель работы: получение аналитического выражения функций интерферограмм, представленного в виде суммы тригонометрических функций с переменными коэффициентами при них. По данным коэффициентам можно судить о различиях между интерферограммами для дальнейшей оценки качества фоточувствительных пластин, имея на входе дискретные точки данных спектра пропускания. Используемые методы: применение косинус-преобразования Фурье, позволяющего восстановить интерферограмму, полученную на Фурье-спектрометре, по ее спектру пропускания, а также программного обеспечения для автоматизации расчетов коэффициентов для множества исходных спектров пропускания.

Результат: по итогам работы получено аналитическое выражение восстановленной интерферограммы в общем виде с переменными коэффициентами, уникальными для каждой пластины. Аналитическое выражение представляет собой сумму тригонометрических функций с аргументами, равными пределам интегрирования полиномов сплайн-функции. Однако на практике каждая тригонометрическая функция делится на независимую переменную, возведенную в целую степень от 1 до 4. Это позволяет сделать вывод, что любая интерферограмма, полученная в соответствии с данной моделью, имеет локальные максимумы, чьи значения постепенно уменьшаются по мере увеличения независимой переменной. Разработано программное обеспечение, позволяющее проводить вычисления коэффициентов, благодаря чему возможно получение как аналитического, так и дискретного представления интерферограммы для множества исходных спектров пропускания. Приведены примеры результатов работы программного обеспечения, которые представлены в виде графика интерферограммы, аналитического выражения в текстовом файле, а также в виде таблицы с рассчитанными коэффициентами. Теоретическая / Практическая значимость: применение аналитического представления вместо графического позволит на количественном уровне представить различия между разными интерферограммами, на первый взгляд схожими визуально. В перспективе это поможет сопоставлять пластины нужного качества с определенными физическими показателями.

Актуальность исследования связана с недостаточной изученностью пространственной динамики и временно́й изменчивости электромагнитного фона радиочастотного диапазона в условиях городской среды. Действующие методики экологической оценки параметров электромагнитных полей, разработанные несколько десятилетий назад, не соответствуют современным реалиям, характеризующимся быстрым развитием технологий и увеличением числа источников излучения. Существующая методика измерений предполагает проведение мониторинга отдельно для каждого источника излучения. Однако в современных городах с высокой плотностью излучающих устройств, которые постоянно взаимодействуют друг с другом, невозможно выделить параметры электромагнитных полей для одного конкретного устройства. Это создает трудности в определении источника излучения максимальных значений, что, в свою очередь, осложняет разработку активных мер защиты. В текущих условиях необходим поиск новых методик прогнозирования электромагнитной обстановки с учетом большого количества радиотехнических устройств, используемых технологий излучения и сложной архитектуры высокоурбанизированных территорий. Целью работы является исследование влияния наложения секторов базовых станций на формирование областей повышенных значений плотности потока энергии. Используемые методы: проведение инструментального мониторинга плотности потока энергии, сравнение эмпирических данных с предельно допустимыми уровнями электромагнитных полей, интерполяция полученных значений, их геометрическая и картографическая обработка с помощью ГИС-технологий. Новизна: моделирование наложения секторов связи различных стандартов от базовых станций для прогноза зон повышенных значений плотности потока энергии и определения источников максимальных значений в урбанизированной среде.

Результат: на исследуемой территории электромагнитный фон повышен, превышения предельно допустимого уровня электромагнитных полей радиочастотного диапазона обнаружены в 31,6 % точек, в том числе превышения предельно допустимого уровня в 3-5 раз отмечены в 4,4 % случаев. Максимальное зафиксированное значение составило 52,29 мкВт/см2. В зонах наложения пяти и более секторов базовых станций сотовой связи, использующих центральную частоту 900 МГц, формируются области максимальных значений плотности потока энергии электромагнитных полей радиочастотного диапазона. Кроме этого, данные области формируются при наложении трех и более секторов, если хотя бы один использует стандарт LTE. Практическая значимость: применение полученных результатов для актуализации существующих методов экологического мониторинга плотности потока энергии и мероприятий по защите от электромагнитных полей радиочастотного диапазона, а также создание картографических материалов электромагнитного фона в процессе исследования.

Постановка задачи. Учет требований рынка к качеству подготовки специалистов становится сегодня необходимым условием обеспечения качественного образования. Развитие научно-исследовательской деятельности студентов решает несколько задач: обеспечить личностное развитие, формировать востребованные профессиональные качества выпускника вуза, повысить рейтинг общеобразовательных заведений среди работодателей. Целью работы является проявление роли научно-исследовательской деятельности студентов, обучающихся по направлению 42.03.01 «Реклама и связь с общественностью», в сторону роста профессионально востребованных качеств. Используемые методы: для получения социологической информации был применен метод структурированного наблюдения за получением участниками студенческой научно-практической конференции в рамках XXV Международного Балтийского коммуникационного форума «Глобальные и международные коммуникации: настоящее и будущее». Методы анализа и синтеза, соответственно, использовались при эмпирической основной понятии тем для обоснования элементов наблюдения и обобщения результатов и формулирования выводов. Элементы новизны: в качестве инструмента исследования был применен метод структурного наблюдения.

Результат: выявлен уровень сформированности базовых навыков в подготовке докладов и выступлений студентов. Установлен уровень владения навыками аналитической работы на курсе обучения студентов. Теоретическая/практическая инновационность работы: в научном плане проведенное исследование показывает возможности использования метода наблюдения для выявления исследовательских навыков студентов. Полученные результаты могут послужить хорошей работой по формированию профессионально востребованных навыков у выпускников вузов.

Постановка проблемы. Нескомпенсированная хроматическая дисперсия приводит к искажению передаваемых сигналов и ограничивает дальность и пропускную способность волоконно-оптических систем связи. Цель работы: определить критерии для выбора оптимального метода компенсации хроматической дисперсии при практическом проектировании волоконно-оптических систем связи с энергетическим приемом. Используемые методы: исследования проводились методом имитационного моделирования в программе OptiSystem; рассмотрено использование специальных волокон и применение чирпированных волоконных брегговских решеток для компенсации хроматической дисперсии. Результаты: на базе предложенного метода проведен анализ преимуществ и недостатков использования специальных волокон и применения чирпированных волоконных брегговских решеток. Рассмотрены такие параметры, как эффективность компенсации, вносимые оптические потери, стоимость и технологические особенности реализации.

Постановка проблемы. При разработке приемных адаптивных фазированных антенных решеток использование пространственной избирательности, т. е. априорных данных о пространственных координатах источника сигнала в алгоритме адаптации является более выигрышным по сравнению с использованием информации о форме сигнала в условиях нестатичного канала связи. Одной из главных проблем, влияющих на надежный прием сигнала, является несоответствие предполагаемого угла прихода сигнала реальному. Данная проблема становится еще более острой в условиях, когда направление прихода полезного сигнала меняется во времени. В данной статье рассмотрен метод уменьшения чувствительности приемной адаптивной фазированной антенной решетки к рассогласованию предполагаемого и реального направления источника сигнала.

Результаты: рассмотрена модификация пространственно-избирательного алгоритма MVDR (аббр. от англ. Minimum Variance Distortionless Response - минимальная дисперсия без искажений), обеспечивающего адаптацию диаграммы направленности приемной адаптивной фазированной антенной решетки с целью повышения отношения сигнал / шум. Использование расширенного фильтра Калмана для поиска оптимальной оценки вектора весовых коэффициентов, являющейся компромиссным вариантом между векторами весовых коэффициентов, образующими главный лепесток диаграммы направленности в предполагаемом и реальном направлениях источника сигнала, позволило повысить отношение сигнал / шум на выходе малоэлементной антенной решетки не менее чем на 20 дБ по сравнению с входным сигналом в условиях отклонения предполагаемого угла прихода от реального в диапазоне ± 10 ° в азимутальной плоскости и при уровне шума 10 дБ по сравнению с сигналом. Практическая значимость: использование данной модификации алгоритма MVDR целесообразно при разработке пространственно-избирательных малоэлементных приемных антенных решеток при условии высокой погрешности определения угла прихода полезного сигнала и наличия большой вычислительной мощности адаптивного устройства.

Разработка сложных прикладных инфокоммуникационных систем требует эффективного использования таких ресурсов, как вычислительная мощность, пропускная способность, функциональность. Постановка задачи: адаптировать доменную модель инфокоммуникаций для адекватного представления информационных процессов в инфокоммуникационных системах. Конкретная цель работы: предложить формализованный способ количественного описания информационных процессов. Метод решения основан на использовании графовой модели информационных потоков в системе. Элементы новизны заключаются в использовании доменной модели, позволяющей формулировать количественные оценки процессов для постановки и последующего решения задач оптимизации инфокоммуникационных систем. В результате разработан и апробирован алгоритм и программная реализация, а также использована нейронная сеть для формирования в составе инфокоммуникационной системы информационных потоков с заданными свойствами.