Ученые ЛЭТИ предложили метод оптимизации радиосигналов с помощью нейросети для повышения эффективности систем связи

Разработка позволит снизить вероятность ошибки при передаче информации с помощью телекоммуникационного оборудования.

Сегодня одной из наиболее важных и стремительно развивающихся научно-технологических областей является сфера телекоммуникаций – систем, которые могут обеспечить бесперебойную и качественную связь между отдельными людьми и странами в любой точке планеты, под водой и в космосе. Кроме того, они открывают быстрый доступ к телефонии, интернету, телевидению, онлайн-банковским операциям и многим другим потребительским услугам. 

При этом с каждым годом число пользователей систем связи увеличивается, и, соответственно, возрастает переданный ими объем данных. С одной стороны, этот процесс приводит к масштабированию телекоммуникационной инфраструктуры. А с другой, возрастает количество сигналов, одновременно передающихся в уже действующих каналах передачи информации – это повышает вероятность искажения и ошибок в процессе обмена данными. 

“Мы разработали нейросетевую модель, которая позволяет нам автоматически подобрать набор радиосигналов с наиболее эффективными параметрами передачи данных для конкретной телекоммуникационной системы, исходя из особенностей канала связи, который в ней применяется”, – поясняет заместитель заведующего кафедрой Теоретических основ радиотехники СПбГЭТУ “ЛЭТИ”  по учебной работе Александр Борисович Сергиенко.

Созданная нейросеть представляет собой виртуальную систему связи, в которой моделируются процессы, происходящие с сигналами при передаче информации. Модель решает задачу оптимизации, то есть подбирает такой набор сигналов, которые после их искажения каналом связи можно надежнее всего отличить друг от друга. 

В процессе оптимизации нейросеть учитывает целый ряд параметров для различных телекоммуникационных систем, наиболее важные из которых скорость передачи данных (спектральная эффективность) и требуемый для работы с заданным качеством уровень сигнала (энергетическая эффективность). В системах связи эти параметры являются конфликтующими: повышение спектральной эффективности позволяет системе связи передавать больше данных, однако снижает вероятность того, что информация дойдет до пользователя без ошибок, и наоборот.

“Таким образом, с помощью нашей оптимизационной модели можно создавать наборы сигналов для действующих систем связи, повышая эффективность их работы по соотношению скорости и надежности передачи информации”, – рассказывает Александр Борисович Сергиенко.

Исследования выполнялись в рамках работ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» по реализации программы «Приоритет-2030».