Una secuencia de pseudoruido (PN) es una secuencia binaria determinista y pseudoaleatoria que exhibe características similares a una secuencia verdaderamente aleatoria. En el contexto de los sistemas de comunicación, las secuencias PN se utilizan a menudo como códigos de ensanchamiento en técnicas de modulación de espectro ensanchado, incluidas las redes de acceso múltiple por división de código (CDMA). Profundicemos en los detalles de las secuencias de PN y su significado:
1. Generación de Secuencias PN:
- Las secuencias PN normalmente se generan utilizando circuitos o algoritmos de retroalimentación de registro de desplazamiento.
- Los registros de desplazamiento de retroalimentación lineal (LFSR) se emplean comúnmente para este propósito.
- El mecanismo de retroalimentación hace que el registro de desplazamiento itere a través de una secuencia de estados, produciendo una secuencia binaria que parece aleatoria.
2. Propiedades de las secuencias PN:
- Pseudoaleatoriedad:
- Si bien las secuencias PN son deterministas y generadas por algoritmos, exhiben propiedades de aleatoriedad.
- Las secuencias parecen aleatorias y carecen de patrones discernibles, lo que las hace adecuadas para aplicaciones en las que la pseudoaleatoriedad es deseable.
- Periodicidad larga:
- Las buenas secuencias de PN tienen un período largo, lo que significa que la secuencia se repite solo después de una gran cantidad de pasos.
- La duración del período depende de las características del registro de desplazamiento y de las conexiones de retroalimentación.
- Saldo de unos y ceros:
- En una secuencia PN ideal, hay un número aproximadamente igual de unos y ceros, lo que contribuye a una representación equilibrada.
- Baja correlación cruzada:
- Las secuencias PN están diseñadas para tener una baja correlación cruzada, lo que las hace adecuadas para aplicaciones como la comunicación de espectro extendido, donde varios usuarios comparten la misma banda de frecuencia sin interferencias.
- Ortogonalidad:
- En algunas aplicaciones, las secuencias PN están diseñadas para ser ortogonales o casi ortogonales, lo que mejora su utilidad en la difusión de códigos para CDMA.
3. Aplicaciones de las secuencias PN:
- Comunicación de espectro ensanchado:
- Las secuencias PN se utilizan ampliamente en sistemas de comunicación de espectro ensanchado, incluidas las redes CDMA.
- En CDMA, a cada dispositivo móvil se le asigna una secuencia PN única (código de extensión), lo que permite que varios usuarios compartan la misma banda de frecuencia simultáneamente.
- Cifrado y codificación:
- Las secuencias PN se emplean en operaciones de cifrado y codificación en sistemas de comunicación seguros.
- Se utilizan para modificar los datos transmitidos de una manera que sólo puede ser revertida por un receptor que posee la misma secuencia PN.
- Estimación del canal:
- En los sistemas de comunicación inalámbrica, las secuencias PN se utilizan para la estimación de canales.
- Al incorporar secuencias PN conocidas en las señales transmitidas, los receptores pueden estimar las características del canal y compensar los efectos del canal.
4. Códigos de oro:
- Los códigos de oro son una clase específica de secuencias PN que se construyen combinando dos o más secuencias PN más cortas con propiedades matemáticas específicas.
- Los códigos dorados se utilizan habitualmente en aplicaciones CDMA.
5. Generación de números pseudoaleatorios:
- Fuera de los sistemas de comunicación, las secuencias PN encuentran aplicaciones en la generación de números pseudoaleatorios para diversos fines, incluidas la simulación y la criptografía.
6. Códigos de difusión CDMA:
- En las redes CDMA, a cada usuario se le asigna una secuencia PN única como código de difusión.
- El uso de secuencias PN en CDMA permite que varios usuarios transmitan simultáneamente en la misma banda de frecuencia sin interferencias mutuas.
7. Aplicaciones más allá de la comunicación:
- Las secuencias PN se emplean en varios campos más allá de la comunicación, como en el diseño de generadores de números aleatorios, algoritmos criptográficos y sistemas de radar.
En resumen, las secuencias de PN desempeñan un papel crucial en los sistemas de comunicación, especialmente en técnicas de modulación de espectro ensanchado como CDMA. Sus propiedades pseudoaleatorias, su larga periodicidad y su baja correlación cruzada los hacen valiosos para aplicaciones en las que varios usuarios necesitan compartir la misma banda de frecuencia manteniendo la separación y la seguridad de la señal.