Wat is een PN-reeks?

Een Pseudo-Noise (PN)-reeks is een deterministische en pseudo-willekeurige binaire reeks die kenmerken vertoont die vergelijkbaar zijn met een werkelijk willekeurige reeks. In de context van communicatiesystemen worden PN-reeksen vaak gebruikt als spreidingscodes in spread-spectrummodulatietechnieken, waaronder CDMA-netwerken (Code Division Multiple Access). Laten we ons verdiepen in de details van PN-reeksen en hun betekenis:

1. Generatie van PN-reeksen:

  • PN-reeksen worden doorgaans gegenereerd met behulp van schuifregister-feedbackcircuits of algoritmen.
  • Lineaire feedbackschuifregisters (LFSR’s) worden gewoonlijk voor dit doel gebruikt.
  • Het feedbackmechanisme zorgt ervoor dat het schuifregister een reeks toestanden doorloopt, waardoor een binaire reeks ontstaat die willekeurig lijkt.

2. Eigenschappen van PN-reeksen:

  • Pseudo-willekeurigheid:
    • Hoewel PN-reeksen deterministisch zijn en door algoritmen worden gegenereerd, vertonen ze eigenschappen van willekeur.
    • De reeksen zien er willekeurig uit en missen waarneembare patronen, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen waarbij pseudo-willekeurigheid wenselijk is.
  • Lange periodiciteit:
    • Goede PN-reeksen hebben een lange periode, wat betekent dat de reeks zich pas na een groot aantal stappen herhaalt.
    • De lengte van de periode hangt af van de kenmerken van het schuifregister en de terugkoppelverbindingen.
  • Evenwicht tussen enen en nullen:
    • In een ideale PN-reeks is er ongeveer een gelijk aantal enen en nullen, wat bijdraagt ​​aan een evenwichtige weergave.
  • Lage kruiscorrelatie:
    • PN-reeksen zijn ontworpen om een ​​lage kruiscorrelatie te hebben, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen zoals spread-spectrumcommunicatie, waarbij meerdere gebruikers dezelfde frequentieband delen zonder interferentie.
  • Orthogonaliteit:
    • In sommige toepassingen zijn PN-reeksen ontworpen om orthogonaal of bijna orthogonaal te zijn, waardoor hun bruikbaarheid bij het verspreiden van codes voor CDMA wordt vergroot.

3. Toepassingen van PN-reeksen:

  • Spread Spectrumcommunicatie:
    • PN-reeksen worden veel gebruikt in communicatiesystemen met gespreid spectrum, waaronder CDMA-netwerken.
    • In CDMA wordt aan elk mobiel apparaat een unieke PN-reeks (spreidingscode) toegewezen, waardoor meerdere gebruikers tegelijkertijd dezelfde frequentieband kunnen delen.
  • Cyphering en scrambling:
    • PN-reeksen worden gebruikt bij coderings- en scramblingbewerkingen in beveiligde communicatiesystemen.
    • Ze worden gebruikt om de verzonden gegevens te wijzigen op een manier die alleen kan worden teruggedraaid door een ontvanger die over dezelfde PN-reeks beschikt.
  • Kanaalschatting:
    • In draadloze communicatiesystemen worden PN-reeksen gebruikt voor kanaalschatting.
    • Door bekende PN-reeksen in verzonden signalen in te bedden, kunnen ontvangers kanaalkarakteristieken schatten en kanaaleffecten compenseren.

4. Goudcodes:

  • Goudcodes zijn een specifieke klasse van PN-reeksen die zijn geconstrueerd door twee of meer kortere PN-reeksen met specifieke wiskundige eigenschappen te combineren.
  • Gold-codes worden vaak gebruikt in CDMA-toepassingen.

5. Pseudowillekeurige nummergeneratie:

  • Buiten communicatiesystemen vinden PN-reeksen toepassingen bij het genereren van pseudowillekeurige getallen voor verschillende doeleinden, waaronder simulatie en cryptografie.

6. CDMA-spreidingscodes:

  • In CDMA-netwerken krijgt elke gebruiker een unieke PN-reeks toegewezen als spreidingscode.
  • Het gebruik van PN-reeksen in CDMA maakt het mogelijk dat meerdere gebruikers gelijktijdig over dezelfde frequentieband kunnen zenden zonder wederzijdse interferentie.

7. Toepassingen die verder gaan dan communicatie:

  • PN-reeksen worden op verschillende gebieden buiten de communicatie gebruikt, zoals bij het ontwerp van generatoren van willekeurige getallen, cryptografische algoritmen en radarsystemen.

Samenvattend spelen PN-reeksen een cruciale rol in communicatiesystemen, vooral bij spread-spectrummodulatietechnieken zoals CDMA. Hun pseudo-willekeurige eigenschappen, lange periodiciteit en lage kruiscorrelatie maken ze waardevol voor toepassingen waarbij meerdere gebruikers dezelfde frequentieband moeten delen met behoud van signaalscheiding en veiligheid.

Recent Updates

Related Posts