А.Н. Хайруллин1, И.М. Лернер2, Т.А. Аюпов3

1-3 Казанский национальный исследовательский технический университет (г. Казань, Россия)

1 mr.khayrullin.a@gmail.com; 2 aviap@mail.ru; 3 ayupov_t@mail.ru

Постановка проблемы. В настоящее время актуально создание алгоритмов оценки пропускной способности каналов связи в рамках теории разрешающего времени для широкополосных проводных телекоммуникационных систем, в которых используются двухполярные многопозиционные сигналы с амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ-n-сигналами), чья временная сложность исполнения линейна. Такие алгоритмы необходимы, прежде всего, для создания новых перспективных технических решений для проводных сетевых технологий (Ethernet, InfiniBand), высокоскоростных межчиповых соединений, контроллеров оперативной памяти и периферийных компьютерных шин, поскольку применение таких алгоритмов позволяет в режиме реального времени при низких вычислительных затратах динамически управлять работой систем связи и тем самым обеспечить повышение пропускной способности, в том числе за счет использования режима работы «выше скорости Найквиста» (ВСН).

Цель. Представить алгоритм оценки пропускной способности для частотно-селективного канала связи (ЧСКС) с двухполярными сигналами с многопозиционной амплитудно-импульсной модуляцией (АИМ-n-сигналами), функционирующего на базе теории разрешающего времени, с линейным временем исполнения.

Результаты. Приведен алгоритм оценки удельной пропускной способности и разрешающего времени, имеющий линейную вычислительную сложность, зависящую только от значения эффективной памяти, для непрерывных ЧСКС с дискретным источником, в которых передача информации осуществляется с помощью АИМ-n-сигналами. Показано, что данный алгоритм позволяет определить влияние ошибок символьной синхронизации на качество приема. Рассмотрены ключевые особенности предложенного алгоритма, которые дают возможность применять его в реальном масштабе времени.

Практическая значимость. Предложенный алгоритм позволяет в реальном масштабе времени обеспечивать выбор формы парциального импульса и конфигурации сигнального созвездия для повышения удельной пропускной способности системы с последовательной передачей информации, в том числе и в условиях передачи в режиме ВСН.

Хайруллин А.Н., Лернер И.М., Аюпов Т.А. Алгоритм оценки пропускной способности на базе теории разрешающего времени
с линейной вычислительной сложностью для частотно-селективных каналов связи и АИМ-n-сигналов // Радиотехника. 2024. Т. 88. № 1. С. 31 −43. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202401-04

1. Чеха В.В. Цифровые платформы как новые субъекты образовательных отношений // Наука и школа. 2021. № 3. С. 81-93.
2. Лясников Н.В., Буркальцева Д.Д. Формирование в России цифровой экономики: проблемы развития систем управления // Экономика и социум: Современные модели развития. 2019. T. 9. № 3. C. 310-329.
3. Федоров А.А., Куркин С.А., Храмова М.В., Храмов А.Е. Нейротехнологии и искусственный интеллект как ключевые факторы кастомизации жизненно-образовательного маршрута // Информатика и образование. 2023. Т. 38. № 3. С. 5-15.
4. Гамукин В. В. Моделирование комплексного сервиса для обеспечения работы образовательной организации: взгляд экспертов // Информатика и образование. 2023. Т. 38. № 3. С. 42-53.
5. Шевчук Е.В., Шпак А.В. Цифровая трансформация процесса управления качеством промежуточной аттестации обучающихся // Информатика и образование. 2023. Т. 38. № 3. С. 64-77.
6. Уваров А.Ю. Цифровое обновление образования: на пути к «идеальной школе» // Информатика и образование. 2022. Т. 37. № 2. С. 5-13.
7. Лернер И.М., Файзуллин Р.Р., Хайруллин А.Н., Шушпанов Д.В., Ильин В.И., Рябов И.В. Повышение удельной пропускной способности как фундаментальная проблема теории связи. Стратегия развития в постшенноновскую эпоху. Ч. 1. Ретроспективный обзор методов приема и обработки сигналов в частотно-селективных каналах связи при скоростях передачи информации выше скорости Найквиста // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. Т. 77. № 1. С. 37-50. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202301-02.
8. Аверина Л.И., Каменцев О.К. Повышение спектральной эффективности сигналов с частотным мультиплексированием в системах высокоскоростной связи // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 5. С. 115−122. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202305-12.
9. Овсянникова А.С., Макаров С.Б., Завьялов С.В., Волвенко С.В. Оценка степени приближения информационной системы к границам Шеннона путем использования оптимальных по критерию максимальной концентрации энергии в полосе частот сигналов // Радиотехника. 2023. Т. 87. № 1. С. 5−22. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202301-01.
10. Лернер И.М., Файзуллин Р.Р., Хайруллин А.Н., Шушпанов Д.В., Ильин В.И., Рябов И.В. Повышение удельной пропускной способности как фундаментальная проблема теории связи. Стратегия развития в постшенноновскую эпоху. Ч. 2. Ретроспективный обзор методов приема и обработки сигналов в частотно-селективных каналах связи при наличии межсимвольных искажений // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 2. С. 16–33. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202302-02.
11. Лернер И.М., Файзуллин Р.Р., Шушпанов Д.В., Ильин В.И., Рябов И.В., Хайруллин А.Н. Повышение удельной пропускной способности как фундаментальная проблема теории связи. Стратегия развития в постшенноновскую эпоху. Ч. 3. Ретроспективный обзор методов оценки пропускной способности частотно-селективных каналов связи при наличии при наличии межсимвольных искажений и использовании ФМн-n и АФМн-N-сигнала // Успехи современной радиоэлектроники. 2023. T. 77. № 3. С. 24–33. DOI: https://doi.org/10.18127/j20700784-202303-02.
12. Лернер И.М. Методы оценки пропускной способности с учётом требуемой помехоустойчивости фазовой радиотехнической системы с последовательной передачей информации в среднеширотных узкополосных КВ-каналах связи // Вестник Поволжского государственного технологического университета. Сер. Радиотехнические и инфокоммуникационные системы. 2023. № 1. С. 24-40.
13. Gainutdinov I., Loginov S. Increasing information security of a communication system with OFDM based on a discrete-nonlinear Duffing system with dynamic chaos // 2021 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS). 2021. Р. 249-252.
14. Fattakhov R., Loginov S. Discrete-nonlinear Colpitts oscillator based communication security increasing of the OFDM systems // 2021 International Conference on Electrotechnical Complexes and Systems (ICOECS). 2021. Р. 253-256.
15. Лавренюк И.И., Макаров С.Б., Завьялов С.В. Помехоустойчивость приема сигналов с управляемой межсимвольной интерференцией при использовании алгоритмов поэлементной обработки с обратной связью по решению // Радиотехника. 2021. Т. 85. № 11. С. 146−162. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202111-19.
16. Лернер И.М., Файзулин Р.Р. Рябов И.В. Оптимизированный алгоритм оценки пропускной способности каналов связи, функционирующих на базе теории разрешающего времени // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 4. С. 91-109. DOI: https:// doi.org/10.18127/j00338486-202204-13.
17. Lerner I.M. Capacity estimation method with linear computational complexity of narrow-band ionospheric decameter channels with PSK-N-signals // T-Comm. 2023. V. 17. № 9. P. 55-66. DOI: 10.36724/2072-8735-2023-17-9-55-66.
18. Buckwalter J.F. Deterministic Jitter in Broadband Communication: dissertation abstract ... Ph.D. Pasadena. 2006. 220 р.
19. Celik F., Akkaya A., Tajalli A., Leblebici Y. ISI Sensitivity of PAM Signaling for Very High-Speed Short-Reach Copper Links // 2019 17th IEEE International New Circuits and Systems Conference (NEWCAS). Munich, Germany. 2019. Р. 1-4.
20. Khairullin A.N., Lerner I.M. Fayzullin R.R., Il’in V.I., Ziatdinova Ya. F. PAM-n-Signal Shaping Utilizing Resolution Time // 2023 Systems of Signal Synchronization, Generating and Processing in Telecommunications (SYNCHROINFO). 2023.
21. Lerner I.M., Khairullin A.M. Resolution time theory in the topic of broadband communications. Algorithm for data dependent jitter and capacity estimations with polynomial time execution // T-Comm. 2023. V. 17. № 5. P. 48-57.