::: reklama@pbprog.kz
::: editor@pbprog.kz
::: webmaster@pbprog.kz
Представлен принцип работы технологии беспроводной связи, которая, на первый взгляд, противоречит законам физики
Новая технология, получившая название «связь на основе теплового шума», использует фоновые помехи, которые обычно мешают радио-, сотовой и другим видам беспроводной связи. Передатчик манипулирует слабыми колебаниями напряжения, а приемник улавливает изменения отраженного шума и распознает нули и единицы. Система работает при комнатной температуре.
В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, команда ученых показала, как передатчик может передавать данные на приемник без активного сигнала, используя крошечные колебания напряжения
Американские ученые представили модель беспроводного канала и схемы передачи данных для сетей связи, основанных на тепловом шуме. Эти системы обеспечивают связь с низким энергопотреблением в средах, чувствительных к радиочастотному излучению. Переключая импеданс передатчика, эти системы обеспечивают беспроводную связь, изменяя температуру теплового шума, измеряемую приемником. . Передатчик манипулирует слабыми колебаниями напряжения, а приемник улавливает изменения отраженного шума и распознает нули и единицы. Система работает при комнатной температуре, без реальной разницы температур.
Для эксперимента создали передатчик, оснащенный антенной, переключался между двумя типами электрических цепей — разомкнутой и замкнутой. Одна цепь соответствовала единице, другая — нулю, основным битам вычислительной информации. Приемник усиливал тепловой шум, отражающийся от антенны, чтобы «увидеть» информацию. Эксперименты показали, что система создает шумовые частоты, которые воспринимаются приемником как «более горячие» или «более холодные», хотя на самом деле разницы температур нет, что позволяет различать информацию как нули и единицы. На стороне приемника усилитель работает как электронный холодильник, замедляя электроны и делая тепловой шум более «холодным». В то же время передатчик переключается между поглощающим и отражающим состояниями в соответствии с двумя контурами. В зависимости от того, в каком состоянии находится передатчик, шум, который антенна отражает обратно в приемник, кажется более «горячим» или «холодным».
Проверяя предположения с помощью экспериментов, команда вывела уравнение, называемое моделью канала, которое определяет основные переменные, управляющие системой. Модели каналов используются во всех видах беспроводной связи для проектирования таких систем, как сети вышек сотовой связи. «Они нужны для любого типа беспроводной системы, чтобы понимать, как она работает, и оптимизировать ее, — говорят ученые— Как только вы действительно поймете, как работает система, вы сможете полностью оптимизировать ее и достичь максимальных показателей ее производительности». Именно это исследователи и сделали. Они внесли коррективы в конструкцию на основе модели и увеличили скорость передачи данных в 100 раз.
Эта система может стать привлекательным вариантом везде, где требуется передача относительно небольших объемов данных, а энергопотребление ограничено. Передатчик, использующий радиочастоты, расходует в 1000 раз больше энергии для передачи информации, чем передатчик, использующий только тепловой шум.
Связь на основе теплового шума можно использовать вместе с оборудованием, чувствительным к электромагнитному излучению, например с медицинскими приборами или астрономическими обсерваториями, а также для мониторинга окружающей среды.