Co to jest sekwencja PN?

Sekwencja pseudoszumowa (PN) to deterministyczna i pseudolosowa sekwencja binarna, która wykazuje cechy podobne do sekwencji prawdziwie losowej. W kontekście systemów komunikacyjnych sekwencje PN są często wykorzystywane jako kody rozpraszające w technikach modulacji widma rozproszonego, w tym w sieciach wielodostępu z podziałem kodowym (CDMA). Zagłębmy się w szczegóły sekwencji PN i ich znaczenie:

1. Generacja sekwencji PN:

  • Sekwencje PN są zwykle generowane przy użyciu obwodów lub algorytmów sprzężenia zwrotnego rejestru przesuwnego.
  • W tym celu powszechnie stosuje się rejestry przesuwne z liniowym sprzężeniem zwrotnym (LFSR).
  • Mechanizm sprzężenia zwrotnego powoduje, że rejestr przesuwny iteruje po sekwencji stanów, tworząc sekwencję binarną, która wydaje się losowa.

2. Właściwości sekwencji PN:

  • Pseudolosowość:
    • Chociaż sekwencje PN są deterministyczne i generowane przez algorytmy, wykazują właściwości losowości.
    • Sekwencje wyglądają losowo i brakuje im dostrzegalnych wzorców, dzięki czemu nadają się do zastosowań, w których pożądana jest pseudolosowość.
  • Długa okresowość:
    • Dobre sekwencje PN mają długi okres, co oznacza, że ​​sekwencja powtarza się dopiero po dużej liczbie kroków.
    • Długość okresu zależy od charakterystyki rejestru przesuwnego i połączeń sprzężenia zwrotnego.
  • Bilans jedynek i zer:
    • W idealnej sekwencji PN jest mniej więcej równa liczba jedynek i zer, co przyczynia się do zrównoważonej reprezentacji.
  • Niska korelacja krzyżowa:
    • Sekwencje PN są zaprojektowane tak, aby mieć niską korelację krzyżową, dzięki czemu nadają się do zastosowań takich jak komunikacja w widmie rozproszonym, gdzie wielu użytkowników korzysta z tego samego pasma częstotliwości bez zakłóceń.
  • Ortogonalność:
    • W niektórych zastosowaniach sekwencje PN są zaprojektowane tak, aby były ortogonalne lub prawie ortogonalne, co zwiększa ich użyteczność w rozpowszechnianiu kodów dla CDMA.

3. Zastosowania sekwencji PN:

  • Komunikacja w widmie rozproszonym:
    • Sekwencje PN są szeroko stosowane w systemach komunikacji w widmie rozproszonym, w tym w sieciach CDMA.
    • W CDMA każdemu urządzeniu mobilnemu przypisana jest unikalna sekwencja PN (kod rozprzestrzeniania), umożliwiająca wielu użytkownikom jednoczesne współdzielenie tego samego pasma częstotliwości.
  • Szyfrowanie i szyfrowanie:
    • Sekwencje PN są wykorzystywane w operacjach szyfrowania i szyfrowania w bezpiecznych systemach komunikacyjnych.
    • Służą do modyfikacji przesyłanych danych w sposób, który może zostać odwrócony jedynie przez odbiornik posiadający tę samą sekwencję PN.
  • Oszacowanie kanału:
    • W systemach komunikacji bezprzewodowej sekwencje PN służą do estymacji kanału.
    • Osadzając znane sekwencje PN w transmitowanych sygnałach, odbiorniki mogą oszacować charakterystykę kanału i kompensować efekty kanału.

4. Złote kody:

  • Złote kody to specyficzna klasa sekwencji PN, które są konstruowane poprzez połączenie dwóch lub więcej krótszych sekwencji PN o określonych właściwościach matematycznych.
  • Złote kody są powszechnie używane w aplikacjach CDMA.

5. Generowanie liczb pseudolosowych:

  • Poza systemami komunikacyjnymi sekwencje PN znajdują zastosowanie w generowaniu liczb pseudolosowych do różnych celów, w tym do symulacji i kryptografii.

6. Kody rozprzestrzeniania CDMA:

  • W sieciach CDMA każdemu użytkownikowi przypisana jest unikalna sekwencja PN jako kod rozpowszechniający.
  • Wykorzystanie sekwencji PN w CDMA umożliwia wielu użytkownikom jednoczesną transmisję w tym samym paśmie częstotliwości bez wzajemnych zakłóceń.

7. Zastosowania wykraczające poza komunikację:

  • Sekwencje PN są wykorzystywane w różnych dziedzinach poza komunikacją, na przykład w projektowaniu generatorów liczb losowych, algorytmów kryptograficznych i systemów radarowych.

Podsumowując, sekwencje PN odgrywają kluczową rolę w systemach komunikacyjnych, szczególnie w technikach modulacji widma rozproszonego, takich jak CDMA. Ich właściwości pseudolosowe, długa okresowość i niska korelacja krzyżowa czynią je przydatnymi w zastosowaniach, w których wielu użytkowników musi współużytkować to samo pasmo częstotliwości, zachowując jednocześnie separację sygnału i bezpieczeństwo.

Recent Updates

Related Posts