КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 25-29-01149
НазваниеИсследование и разработка новых информационных технологий, основанных на голографическом спектральном кодировании
Руководитель Мешков Иван Константинович, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Уфимский университет науки и технологий» , Республика Башкортостан
Конкурс №118 - Конкурс на получение грантов РНФ по мероприятию «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» приоритетного направления деятельности Российского научного фонда «Поддержка проведения научных исследований и развития научных коллективов, занимающих лидирующие позиции в определенных областях науки»
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-706 - Радио- и телевизионные системы, радиолокация и связь
Ключевые слова Голографическое кодирование, голограмма Фурье, помехоустойчивость каналов связи, энергоэффективность каналов связи, понижение пик-фактора
Код ГРНТИ49.00.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Одной из фундаментальных задач теории электрической связи является разработка
методов надежной передачи информации при наличии шумов и ошибок в канале связи.
Для повышения помехоустойчивости канала связи с большим уровнем шума и/или при недостаточном уровне сигнала, когда могут быть искажены или утрачены большие фрагменты сообщения, представляет интерес использование фундаментального свойства голографии – делимость голограммы (возможность восстановления полного изображения объекта по фрагменту голограммы). В этой связи интересен перенос принципов голографической обработки изображений на кодирование произвольных цифровых данных и разработка голографических методов помехоустойчивого кодирования, позволяющих корректировать множественные ошибки. В оптике существует два вида голограмм – голограмма Френеля и голограмма Фурье. До сих пор в голографическом кодировании использовалась голограмма Френеля. Новым подходом является исследование возможности использования голограммы Фурье, которая должна быть более устойчивой к потере информации.
Научная новизна состоит в разработке теории голографического кодирования на базе голограммы Фурье, основанного на переносе голографических методов обработки информации на произвольные массивы цифровых данных и метода переноса операции кодирования в частотную область, объединяющего спектральное кодирование с дискретной многочастотной манипуляцией и достигающего высокой помехоустойчивости.
Научная значимость проекта состоит в разработке новой информационной технологии широкополосного высоконадежного доступа на основе интеграции новых схем модуляции, методов помехоустойчивого кодирования и спектральной обработки для беспроводных сетей 6G на основе дальнейшего развития голографического направления теории кодирования и разработки методов помехоустойчивого кодирования, позволяющих корректировать множественные ошибки.
В ходе выполнения проекта будут получены теоретические результаты математического моделирования в части использования принципов голографии Фурье для разработки методов помехоустойчивого кодирования, обеспечивающих повышение надежности и скорости передачи информации, проведен перенос принципов голографической обработки изображений на кодирование произвольных цифровых данных и разработаны голографические методы помехоустойчивого кодирования Фурье, способные корректировать множественные ошибки, что позволит существенно расширить зону покрытия мобильных сетей без строительства новых сооружений связи, провести интеграцию наземных сетей мобильной связи и спутниковых систем, создать сверхнадежные системы связи с малой задержкой и системы потоковой межмашинной связи, что актуально как для беспилотных наземных транспортных средств, так и для беспилотных летательных аппаратов, повысить надежность обмена информацией в среде промышленного интернета вещей, когда передатчики и приемники информации установлены в местах со слабым уровнем сигнала, интенсивных промышленных помех и имеют ограниченную энергетику (маломощные батарейные источники питания). Использование устойчивой к потере информации голограммы Фурье позволит организовать надежную передачу информации по каналам с низким отношением сигнал/шум и потерями больших фрагментов сигнала.
Ожидаемые результаты
Решение поставленных задач позволит повысить связанность территории Российской Федерации. Существующие сети мобильной связи не обеспечивают полного покрытия территории РФ – по данным Роскомнадзора, радиопокрытие мобильной связью дорог регионального и межмуниципального значения в среднем по регионам РФ составляет 75,9 %. Повышение помехоустойчивости и энергетической эффективности каналов связи позволит существенно расширить зону покрытия мобильных сетей без строительства новых сооружений связи. Еще больший эффект даст интеграция наземных сетей мобильной связи и спутниковых систем. Создание сверхнадежных систем связи с малой задержкой и систем потоковой межмашинной связи актуально как для беспилотных наземных транспортных средств, так и для беспилотных летательных аппаратов. Так же актуальной является задача повышения надежности обмена информацией в среде промышленного интернета вещей.
Результаты выполнения проекта будут иметь большое научное и практическое значение.
Ожидаемыми результатами являются:
• Развитие теории электрической связи в части использования принципов голографии Фурье для разработки методов помехоустойчивого кодирования.
• Метод голографического кодирования Фурье, обеспечивающий повышение надежности и скорости передачи информации.
• Перенос принципов голографической обработки изображений на кодирование произвольных цифровых данных и разработка голографических методов помехоустойчивого кодирования Фурье, позволяющих корректировать множественные ошибки, позволит существенно расширить зону покрытия мобильных сетей без строительства новых сооружений связи, провести интеграцию наземных сетей мобильной связи и спутниковых систем, создать сверхнадежные системы связи с малой задержкой и системы потоковой межмашинной связи, что актуально как для беспилотных наземных транспортных средств, так и для беспилотных летательных аппаратов, повысить надежность обмена информацией в среде промышленного интернета вещей, когда передатчики и приемники информации установлены в местах со слабым уровнем сигнала, интенсивных промышленных помех и имеют ограниченную энергетику (маломощные батарейные источники питания).
• Использование голограммы Фурье, устойчивой к потере информации, позволит организовать надежную передачу информации по каналам с низким отношением сигнал/шум и потерями больших фрагментов сигнала. В бинарном канале с размером передаваемого блока 256 бит будет возможно восстановить сигнал при потере 95% информации. Безошибочное декодирование смеси сигнала с шумом будет происходить при величине отношения сигнал/шум минус 15 дБ.
• Разработка методов повышения энергоэффективности каналов связи за счет цифрового синтеза сигналов с пониженным пик-фактором, которые позволят в максимальной степени использовать пропускную способность канала связи в условиях высокого уровня шумов и помех. Безошибочное декодирование при отношении сигнал/шум 0 дБ будет производиться для сигнала с пик-фактором как у синусоидального сигнала.
Научная значимость проекта состоит в разработке новой информационной технологии широкополосного высоконадежного доступа на основе интеграции новых схем модуляции, методов помехоустойчивого кодирования и спектральной обработки для беспроводных сетей 6G на основе дальнейшего развития голографического направления теории кодирования и разработки методов помехоустойчивого кодирования, позволяющих корректировать множественные ошибки.