Материал: Математические методы системного анализа и управления информационно-вычислительными, управляющими и сетевыми системами. Проскурин Д.К., Сысоев Д.В

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

ВЫПУСК № 3-4 (17-18), 2019

 

 

 

 

 

 

 

ISSN 2618-7167

стей состояний конфликта P1, P2

и P3

в

схемах

и

комментариях /

А.Я. Анцупов,

обобщенный показатель (6) могут быть ис-

С.В. Баклановский.

– СПб.:

Питер,

2009.

пользованы аддитивная или мультиплика-

– 304 с.

 

 

 

 

 

тивная свертки, также иные приемы, позво-

4.

Вентцель

Е.С.

Исследование

ляющие свести многокритериальную задачу

операций: задачи, принципы, методология /

к задаче с одним критерием. Индекс состоя-

Е.С. Вентцель. –М.: ЮСТИЦИЯ, 2018.–192с.

ния ИС может быть выражен в долях едини-

5. Хвостов А.А. Математическое моде-

цы или баллах (например, по десятибалльной

лирование процесса гомогенизации молоч-

шкале) и соответствовать выбранным вер-

ных продуктов с использованием цепей

бальным категориям, например, «Бескон-

Маркова / А.А. Хвостов, А.А. Журавлев,

фликтное состояние», «Слабый конфликт»,

А.А. Богер, Е.А. Шипилова, К.К. Полянский

«Предконфликтное состояние», «Конфликт»,

/ Молочная промышленность. – 2016. – № 8.

«Сильный конфликт».

 

 

 

– С. 16 – 19.

 

 

 

Рассмотренный подход к моделиро-

6. Хвостов А.А. Стохастическая мо-

ванию взаимодействия между участни-

дель конфликта / А.А. Хвостов, А.А. Журав-

ками конфликта на основе цепей Маркова

лев, А.В. Столяров, Е.А. Журавлев // Неко-

позволяет оценить динамику развития кон-

торые вопросы анализа, алгебры, геометрии

фликта,

осуществить

прогнозирование

и математического образования: материалы

нахождения конфликта в его отдельных со-

второй международной молодежной научной

стояниях, а также привести его количествен-

школы «Актуальные направления мате-

ную и вербальную оценку по заранее

матического анализа и смежные вопросы». –

выбранной шкале.

 

 

 

Воронеж : Издательско - полиграфический

Библиографический список

 

 

центр «Научная книга», 2018. – Вып. 8. – С.

 

 

134 – 135.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Анцупов

А.Я.

Конфликтология

/

7.

Сысоев Д.В. Модель оценки прогно-

 

 

 

 

 

 

 

А.Я. Анцупов, А.И. Шипилов. – М.: ЮНИ-

зирования

развития

ресурсного взаимодей-

 

 

 

 

 

 

 

ТИ, 2000. – 551 с.

 

 

 

 

ствия конкурирующих систем // Информаци-

 

 

 

 

 

 

 

2.

Моделирование

и

анализ

онные технологии в строительных, социаль-

 

 

 

 

 

 

 

конфликтов

в социально - экономических

ных и

экономических системах: научный

 

 

 

 

 

 

 

системах /

Под

ред. В.И. Новосельцева. –

журнал. –

Воронеж: Воронежский

ГАСУ,

 

 

 

 

 

 

 

Воронеж: Научная книга, 2011. – 286 с.

 

2019. – Выпуск №1 (15). – С. 17 - 23.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Анцупов А.Я.

Конфликтология

в

 

 

 

 

 

 

35

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ, СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

УДК 621.396.2.019.4

Воронежский государственный технический университет

Voronezh State Technical University

Канд. техн. наук, проф. В.И. Гильмутдинов, тел.: 7 (473) 271-5918

Ph. D. in Engineering, Prof. V.I. Gilmutdinov, Ph.: 7 (473) 271-5918

Воронежский государственный университет

Voronezh State University

Студент А.А. Кононов, E-mail: kniga126@mail.ru

Student A.A. Kononov, E-mail: kniga126@mail.ru

Россия, г. Воронеж

Russia, Voronezh

В.И. Гильмутдинов,

А.А. Кононов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНТРОПИИ ПРИНИМАЕМОГО ДВУМЕРНОГО СИГНАЛА С M-РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ОГИБАЮЩИХ ОРТОГОНАЛЬНО-ПОЛЯРИЗОВАННЫХ КОМПОНЕНТ

Аннотация: Рассматриваются вопросы повышения эффективности и помехоустойчивости систем передачи информации в среде со случайными неоднородностями, определяется энтропия радиосигнала, у которого огибающие ортогонально-поляризованных компонент подчиняются распределению Накагами, для борьбы с федингами, возникающими вследствие деполяризации двумерного сигнала

Ключевые слова: передача информации, радиосигналы, распределение, поляризация

V.I. Gilmutdinov, A.A. Kononov

DETERMINATION OF THE ENTROPY OF THE RECEIVED TWO-DIMENSIONAL SIGNAL WITH M-DISTRIBUTION OF ENVELOPES OF ORTHOGONALLY POLARIZED COMPONENTS

Abstract: The problems of increasing efficiency and noise resistance of information transmission systems in a medium with random dissimilarities are considered, the entropy of a radio signal, for which the envelopes of orthogonally polarized components obey Nakagami's distribution, is determined, to combat fadings arising as a result of twodimensional signal depolarization

Keywords: Information transfer, radio signals, distribution, polarization

Вопросы 8 передачи цифровой информации [1, 2] представляют существенный интерес для широкого круга специалистов связи, автоматики, управления и ITтехнологий. Следует отметить, что особое внимание должно быть уделено исследованию методов повышения эффективности [3, 4], помехоустойчивости и достоверности передачи информации в условиях воздействия помех и влияния среды распространения. Это обусловлено тем, что информационные сигналы в процессе передачи подвергаются

© Гильмутдинов В.И., Кононов А.А., 2019

воздействию помех, порождаемых многочисленными природными явлениями и возникающими в различных технических устройствах [5-8]. Распространяющиеся в каналах связи несущие информацию сигналы управления искажаются [9, 10] и вследствие этого могут быть неверно восприняты, так как, накладываясь на полезный сигнал, помехи приводят к неоднозначности при восстановлении сообщения [11].

При прохождении радиоволн через среду со случайными неоднородностями (в частности, ионосферу или тропосферу) сигнал в точке приема подвержен замираниям

36

ВЫПУСК № 3-4 (17-18), 2019

ISSN 2618-7167

(федингам). Это объясняется тем, что принимаемый сигнал представляет собой сумму нескольких составляющих

rie j i i 1,2,..., n ,

проходящих различные пути, причем амплитуды ri и фазы отдельных составляющих

изменяются во времени случайным образом (многолучевость). Определим огибающую в точке приема E равенством

 

n

 

 

 

 

 

E

rie j i

 

 

a jb

 

,

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

дит в одностороннюю нормальную плотность вероятности

 

2

 

 

E

2

 

 

 

 

 

exp(

 

 

E 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ),

 

W (E)

 

2

 

(2)

 

 

 

 

 

 

 

E 0.

 

 

0 ,

 

 

 

 

Если m=1, то распределение Накагами превращается в распределение Релея

W (E)

2E

exp(

E 2

),

E 0 .

(3)

 

 

 

 

 

 

 

При m > 1 формула (1) дает хорошую аппроксимацию для плотности вероятности Райса

 

n

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где a ri cos i

,

b ri sin i .

 

W (E)

2E

exp(

E2 E02

 

2EE0

 

 

E 0,

(4)

 

i 1

 

 

 

 

i 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

)I0

(

 

 

 

),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При описанных выше предположениях,

где I0 (z) – функция Бесселя первого рода

учитывая также, что принятый поляримет-

ром частично-поляризованный сигнал разла-

нулевого порядка от мнимого аргумента

 

гается на поляризационно - ортогональные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ez cos d

 

 

 

 

составляющие, их огибающие подчиняются

 

I0 (z)

1

 

 

,

 

 

(5)

m-распределению

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

E2m 1

 

 

m

E 2

 

 

 

2 –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дисперсия

 

амплитуд

ортогональных

 

W (E)

 

 

 

(m)

e

 

 

,

(1)

составляющих передаваемого сигнала. При

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

2 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

этом между параметрами m, и , E име-

 

m

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

ется следующая связь

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E 2 E 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E2 –

 

 

 

 

E02 ,

 

m

 

 

,

 

 

 

 

 

параметры

этого

 

распределе-

 

2 E

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

ния; < > – угловые скобки обозначают опе-

E 4

 

 

 

 

 

 

 

(m

 

 

 

 

рацию усреднения;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m2

m,

 

 

m2 m).

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

m

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(m) zm 1e z dz,

(m 0)

 

 

 

–

гамма -

Таким образом, вид плотности вероят-

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ности

для

огибающих поляризационно-

функция.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ортогональных компонент определяется со-

 

При анализе

статистических

свойств

 

стоянием среды со случайными неоднород-

как стационарных, так и периодически ста-

ностями,

 

в

которой распространяется

ин-

ционарных частично-поляризованных волн

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

во многих приложениях целесообразно поль-

формационный сигнал.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зоваться вероятностной моделью Накагами,

В общем случае, на основании (1)

которая обобщает другие виды вероятност-

определим энтропию, являющуюся мерой

ных моделей радиоволн и является удобной

информативности поляризационно - ортого-

аппроксимацией последних. Так, в частных

нальной составляющей, распределенной по

случаях при = 1⁄2, выражение (1) перехо-

закону [12]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

37

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В СТРОИТЕЛЬНЫХ, СОЦИАЛЬНЫХ И ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ

H (E) 1,443 W (E) ln W (E)dE .

Подставляя (1) в (7), получим

H (E)

2

m m

ln2 mlnm ln (m) mln A1 A2 A3 ,

 

 

 

 

 

 

 

(m)

 

 

при этом А1, А2 и А3 определяются следующими выражениями

 

m

2

 

 

 

 

A1 E 2m 1e

 

E

 

(m)

 

)m

 

 

dE

(

,

0

 

 

 

2

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

(7)

(8)

(9)

 

 

 

 

m

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A2 E 2m 1knEe

 

E

 

dE

1

(

m

)m (m)[ (m) ln

m

] ,

 

 

 

(10)

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1e

m

2

 

 

 

 

(m)

( )m

 

 

 

 

 

 

 

A3 E 2m

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dE

,

 

 

 

(11)

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

(m) – пси - функция, определяемая

 

 

 

Подстановка

значений вычисленных

как

логарифмическая производная

 

 

 

 

 

-

 

интегралов (9), (10), (11) в выражение (8) по-

 

 

 

 

 

сле соответствующих преобразований

поз-

 

 

 

 

' (x)

 

 

 

 

 

функции, то есть

'

 

.

 

 

 

воляет записать соотношение для энтропии в

(x) ln x

(x)

 

 

 

виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

(m)

1

 

m

 

 

 

 

 

H (E) m (m

 

 

) (m) ln

 

 

 

ln

 

.

 

 

(12)

 

 

 

2

2

2

 

 

 

 

В качестве иллюстрации на рисунках 1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2, 3 приведены зависимости энтропии сигна-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ла для различных законов распределения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

огибающих поляризационно - ортогональ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ных компонент, которая истолковывается

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

как количественная мера неопределенности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

о сообщении до его приема. На рисунке 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сплошная кривая соответствует односторон-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ней

нормальной

плотности

вероятности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= 1⁄ , а штриховая – релеевскому распре-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

делению ( m 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рисунке 2 изображены аналогичные

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зависимости для распределения Райса при

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

различных значениях m. На рисунке 3 пока-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

зан сводный график, энтропии для различ-

 

Рис. 1. Зависимость энтропии от состояния

ных состояний случайно - неоднородной

 

радиоканала для односторонней нормальной

среды распространения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

плотности вероятности и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

распределения Релея

 

38

ВЫПУСК № 3-4 (17-18), 2019

 

 

 

 

 

 

 

 

ISSN 2618-7167

 

 

 

 

 

 

занных с использованием и оптимизацией

 

 

 

 

 

 

шумоподобной поляризационной модуляции

 

 

 

 

 

 

для повышения энергетических показателей

 

 

 

 

 

 

качества связи и управления в случайно не-

 

 

 

 

 

 

однородных средах распространения.

 

 

 

 

 

 

 

 

Библиографический список

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Гильмутдинов В.И. К вопросу ис-

 

 

 

 

 

 

пользования

пространственно-временных

 

 

 

 

 

 

характеристик сигнала в системах передачи

 

 

 

 

 

 

информации через магнитоактивную среду /

 

 

 

 

 

 

В.И. Гильмутдинов, А.А. Кононов // Инфор-

 

 

 

 

 

 

мационные технологии в строительных, со-

Рис. 2. Зависимость энтропии принимаемого

циальных и экономических системах – 2019

– № 1(15). – С. 7 – 11.

 

 

 

двумерного радиосигнала, огибающие

 

2. Гильмутдинов В.И. Система эффек-

поляризационно - ортогональных компонент

тивного интерфейса исходных данных с вы-

которого подчиняются распределению Райса

числительным устройством / В.И. Гильмут-

 

 

 

 

 

 

динов, А.А. Кононов // Информационные

 

 

 

 

 

 

технологии в строительных, социальных и

 

 

 

 

 

 

экономических системах – 2018 – № 3(13). –

 

 

 

 

 

 

С. 6 – 10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.

Сазонов Э.В. Оценка эффективности

 

 

 

 

 

 

прогнозирования состояния тепловых сетей /

 

 

 

 

 

 

Э.В. Сазонов, М.С. Кононова // Известия

 

 

 

 

 

 

высших учебных заведений. Строительство.

 

 

 

 

 

 

– 1999. – № 12. – С. 64–66.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Кононова М.С. Алгоритм расчета

 

 

 

 

 

 

энергосберегающего потенциала зданий при

 

 

 

 

 

 

автоматическом регулировании систем отоп-

 

 

 

 

 

 

ления / М.С. Кононова // Научный вестник

 

 

 

 

 

 

Воронежского

государственного

архитек-

Рис. 3. Зависимость энтропии

турно

строительного университета. Серия:

Информационные

технологии в

строитель-

принимаемого радиосигнала от

ных, социальных и экономических системах.

параметров распределения Накагами

– 2015. – № 2(6). – С. 71–74.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Кривые

иллюстрируют

возможности

 

5.

Устинов Ю.Ф. Проблема построения

систем

дистанционного

управления земле-

применения

шумоподобной поляризацион-

ройно - транспортными машинами / Ю.Ф.

ной модуляции двумерного сигнала при раз-

Устинов, И.М. Тепляков, Ю.В. Авдеев, А.А.

личных состояниях канала связи со случай-

Кононов // Известия высших учебных заве-

ными неоднородностями

для

повышения

дений. Строительство. –2006.– №1 (565). – С.

эффективности систем передачи

информа-

83–86.

 

 

 

 

 

 

ции. Вероятностные характеристики среды

 

 

 

 

 

 

 

6.

Маршаков В.К. Анализ систем тра-

распространения

могут

быть

получены

 

екторного сопровождения мобильных объек-

обычными поляризационными

методами с

тов

с автоматическим

управлением /

В.К.

последующей их

статистической

обработ-

Маршаков, А.Д. Кононов, А.А. Кононов

// В

кой. При этом отпадает необходимость в из-

сборнике: Радиолокация, навигация, связь.

лучении дополнительных

тестовых пилот-

XXI

Международная

научно-техническая

сигналов, используемых для измерения ка-

конференция. – Воронеж. – 2015. – С. 1296–

нальных характеристик,

что

обеспечивает

1304.

 

 

 

 

 

 

сохранение

объема сигнал -

аддитивный

 

 

 

 

 

 

 

7.

Кононов

А.А.

Экспериментальное

шум.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

определение уровня опорных сигналов для

Полученные результаты могут оказать-

системы автоматического управления рабо-

ся полезными при решении вопросов, свя-

чим органом автогрейдера / А.А. Кононов //

 

39

Источник: https://studfile.net/preview/16566221/