Uma sequência Pseudo-Ruído (PN) é uma sequência binária determinística e pseudo-aleatória que exibe características semelhantes a uma sequência verdadeiramente aleatória. No contexto de sistemas de comunicação, as sequências PN são frequentemente usadas como códigos de espalhamento em técnicas de modulação de espectro espalhado, incluindo redes de acesso múltiplo por divisão de código (CDMA). Vamos nos aprofundar nos detalhes das sequências PN e seu significado:
1. Geração de sequências PN:
- As sequências PN normalmente são geradas usando circuitos ou algoritmos de feedback de registro de deslocamento.
- Registradores de mudança de feedback linear (LFSRs) são comumente empregados para essa finalidade.
- O mecanismo de feedback faz com que o registrador de deslocamento itere através de uma sequência de estados, produzindo uma sequência binária que parece aleatória.
2. Propriedades das sequências PN:
- Pseudo-aleatoriedade:
- Embora as sequências PN sejam determinísticas e geradas por algoritmos, elas exibem propriedades de aleatoriedade.
- As sequências parecem aleatórias e não possuem padrões discerníveis, tornando-as adequadas para aplicações onde a pseudo-aleatoriedade é desejável.
- Longa periodicidade:
- Boas sequências PN têm um período longo, o que significa que a sequência só se repete após um grande número de etapas.
- A duração do período depende das características do registrador de deslocamento e das conexões de feedback.
- Equilíbrio de Uns e Zeros:
- Em uma sequência PN ideal, há um número aproximadamente igual de uns e zeros, contribuindo para uma representação equilibrada.
- Baixa correlação cruzada:
- As sequências PN são projetadas para ter baixa correlação cruzada, tornando-as adequadas para aplicações como comunicação de espectro espalhado, onde vários usuários compartilham a mesma banda de frequência sem interferência.
- Ortogonalidade:
- Em algumas aplicações, as sequências PN são projetadas para serem ortogonais ou quase ortogonais, aumentando sua utilidade na difusão de códigos para CDMA.
3. Aplicações de sequências PN:
- Comunicação de amplo espectro:
- As sequências PN são amplamente utilizadas em sistemas de comunicação de espectro espalhado, incluindo redes CDMA.
- No CDMA, cada dispositivo móvel recebe uma sequência PN exclusiva (código de espalhamento), permitindo que vários usuários compartilhem a mesma banda de frequência simultaneamente.
- Cifração e embaralhamento:
- As sequências PN são empregadas em operações de cifragem e embaralhamento em sistemas de comunicação seguros.
- Eles são usados para modificar os dados transmitidos de uma forma que só pode ser revertida por um receptor que possua a mesma sequência PN.
- Estimativa de canal:
- Em sistemas de comunicação sem fio, as sequências PN são usadas para estimativa de canal.
- Ao incorporar sequências PN conhecidas em sinais transmitidos, os receptores podem estimar as características do canal e compensar os efeitos do canal.
4. Códigos Ouro:
- Os códigos Gold são uma classe específica de sequências PN construídas pela combinação de duas ou mais sequências PN mais curtas com propriedades matemáticas específicas.
- Os códigos Gold são comumente usados em aplicações CDMA.
5. Geração de números pseudoaleatórios:
- Fora dos sistemas de comunicação, as sequências PN encontram aplicações na geração de números pseudoaleatórios para diversos fins, incluindo simulação e criptografia.
6. Códigos de difusão CDMA:
- Em redes CDMA, cada usuário recebe uma sequência PN exclusiva como código de difusão.
- O uso de sequências PN em CDMA permite que vários usuários transmitam simultaneamente na mesma banda de frequência sem interferência mútua.
7. Aplicações além da comunicação:
- As sequências PN são empregadas em vários campos além da comunicação, como no projeto de geradores de números aleatórios, algoritmos criptográficos e sistemas de radar.
Em resumo, as sequências PN desempenham um papel crucial nos sistemas de comunicação, especialmente em técnicas de modulação de espectro espalhado como o CDMA. Suas propriedades pseudo-aleatórias, longa periodicidade e baixa correlação cruzada os tornam valiosos para aplicações onde vários usuários precisam compartilhar a mesma banda de frequência, mantendo a separação e a segurança do sinal.