Η χρήση της σκέδασης για την καλυτέρευση της κυψελωτής τηλεφωνίας

Από την ιστοσελίδα Physics News Update, Ιανουάριος 2003

Τα ψηλά κτίρια είναι συχνά η κατάρα των χρηστών της κυψελωτής τηλεφωνίας, όταν πραγματοποιούν κλήσεις μέσα σε μεγάλες πόλεις, αλλά η σκέδαση από τέτοια κτίρια μπορεί ν' αποβεί τελικά χρήσιμη και να συνεισφέρει στην καλυτέρευση της επικοινωνίας. 

Ερευνητές από το εργαστήριο κυματικής και ακουστικής στο Παρίσι, διαπίστωσαν πρόσφατα ένα τέτοιο φαινόμενο καλυτέρευσης της επικοινωνίας πειραματιζόμενοι με κεραίες εκπομπής και λήψης υπερήχων μέσα σε μια δεξαμενή νερού. Όταν η απόσταση μεταξύ μιας διάταξης από 23 κεραίες εκπομπής και μιας διάταξης από 5 δέκτες ήταν ελεύθερη από κέντρα σκέδασης, το ποσοστό του σφάλματος κατά τη μετάδοση ενός συνόλου από 5 μηνύματα ήταν περίπου 28%.  Τοποθετώντας όμως μεταξύ πομπών και δεκτών ένα δάσος από ατσάλινες ράβδους που προκαλούσαν σκέδαση στα σήματα, οι ερευνητές βρήκαν ότι μπορούσαν να μεταδώσουν τα ίδια μηνύματα χωρίς καθόλου σφάλμα. 

Το αποτέλεσμα οφείλεται στο γεγονός ότι, χωρίς σκεδαστές υπάρχει ένα σημαντικό ποσό αλληλεπικάλυψης στη λήψη μεταξύ των δεκτών. Δηλαδή κάθε κεραία ανιχνεύει κάποια από τα δεδομένα που απευθύνονται στους γειτονικούς δέκτες, και δεν υπάρχει τρόπος να διακρίνει μεταξύ του μηνύματος που υποτίθεται ότι απευθύνεται σ' αυτήν και των μηνυμάτων που πρέπει να αγνοήσει. Προσθέτοντας σκεδαστές, οι ερευνητές βεβαιώθηκαν ότι τα σήματα που απευθύνονταν προς διαφορετικές κεραίες ήταν διαφορετικά μεταξύ τους. Μπορούμε να κατανοήσουμε τι συμβαίνει, αν φανταστούμε μια μοναδική κεραία που στέλνει σήμα προς πολλαπλούς δέκτες. Χωρίς σκεδαστές κάθε δέκτης ανιχνεύει περίπου το ίδιο σήμα. Με την προσθήκη σκεδαστών παραμορφώνεται το σήμα και κάθε κεραία ανιχνεύει κάτι ελαφρά διαφορετικό από τις άλλες. Πράγματι, αντιστρέφοντας το πείραμα και στέλνοντας σήματα από καθένα εκ των δεκτών πίσω προς τον πομπό (η διάταξη αυτή είναι γνωστή ως κεραία αντιστροφής χρόνου), είναι δυνατόν να βεβαιωθούμε ότι με τους σκεδαστές, μια διάταξη μετάδοσης μπορεί να στείλει πολλά μοναδικά σήματα που το καθένα τους ανιχνεύεται μόνο από τον δέκτη προς τον οποίο απευθύνεται.

Στην ουσία οι σκεδαστές κάνουν δυνατή την επικοινωνία πολλαπλών καναλιών, και όσο πιο πολλούς σκεδαστές παρεμβάλουμε τόσο πιο πολλά κανάλια επικοινωνίας ανοίγονται. Επί του παρόντος, η συγκεκριμένη τεχνική επικοινωνίας περιορίζεται σε επικοινωνία υπερήχων. Η ηλεκτρονική τεχνολογία που είναι αναγκαία για να εκμεταλλευτούμε τους σκεδαστές με ευρυζωνικές κεραίες αντιστροφής χρόνου στις συχνότητες της κυψελωτής τηλεφωνίας δεν είναι ακόμη εφικτή. Αλλά όταν θα αναπτυχθεί, τα κτίρια που τώρα εμποδίζουν την ασύρματη επικοινωνία, θα γίνουν σύμμαχος του χρήστη της κυψελωτής τηλεφωνίας. 

Αναφορά:

 (A. Derode et al., Physical Review Letters, 10 January 2003)