Математичне моделювання пропускної здатності каналів передачі даних в умовах завад

Анотація

У статті розглянуто проблему оцінки пропускної здатності каналів передачі даних в умовах впливу різних видів завад, які знижують якість функціонування інформаційних мереж та телекомунікаційних систем. Визначено, що надійність та ефективність роботи мереж залежить від відношення сигнал/перешкода, яке є базовим критерієм електромагнітної сумісності. Наведено систематизацію чинників, що формують додаткові втрати сигналу: розсіювання та поглинання в об’єктах середовища, вплив фізичних бар’єрів, ефекти багатопроменевого поширення та завмирання, а також частотна розбіжність спектра завад і смуги пропускання приймача. Окремо розглянуто статистичні характеристики завмирань, зокрема швидких і повільних, що описуються відповідними розподілами (Релея, Райса, логнормальним). Запропонований підхід базується на застосуванні методів математичного моделювання для аналізу енергетичних параметрів сигналу та визначення реальної пропускної здатності каналу в умовах завадового середовища. Показано, що пропускна здатність може бути визначена відповідно до формули Шеннона, яка дозволяє оцінити граничні можливості системи залежно від співвідношення сигнал/шум та ширини смуги пропускання. Проведений аналіз дає можливість оцінити працездатність інформаційної мережі у конкретних умовах електромагнітного середовища та виявити критичні фактори, що обмежують її ефективність. Практична значущість роботи полягає у тому, що результати математичного моделювання можуть бути використані для проєктування нових і вдосконалення існуючих інформаційних систем, оптимізації параметрів телекомунікаційних каналів, а також підвищення стійкості до навмисних та ненавмисних завад. Представлені моделі та залежності є універсальними і можуть застосовуватися як у задачах цивільних бездротових мереж (Wi-Fi, 4G/5G), так і у спеціалізованих системах, де критично важливими є надійність і стабільність зв’язку.