Журнал «Компьютерра» №30 от 23 августа 2005 года
Шрифт:
На сайте xG Technology о них сказано удивительно бегло: «…получен ряд патентов…», и все. Это удивительно потому, что для стартапов в порядке вещей козырять патентами, часто преувеличивая их число. Но ничего этого нет, и любопытствующим приходиться самим идти на сайт американского патентного архива. Разумеется, я тоже туда отправился и поискал по имени Bobier и названию компании. Уж разбираться, так до конца.
В архиве patft.uspto.gov нашлись три патента. Один заурядный – на имя Бобье зарегистрирован новый способ экранирования стоек с радиоаппаратурой. Второй – главного инженера компании Надим Хана, предложившего скоростной модулятор новой конструкции. И третий, самый главный, где Бобье и Хан описывают необычный способ применения амплитудной модуляции. В американском патенте № 6.901.246,
Берем передатчик, излучающий одну синусоидальную несущую волну, ширина которой (иначе говоря – сколько герц она занимает в эфире) должна быть как можно меньше. В идеальном случае – бесконечной малой, как толщина прямой линии в геометрии. Благодаря такой предельной фокусировке даже слабый передатчик выдаст в эфир сигнал с высокой спектральной мощностью. Настолько высокой, что она несомненно будет мешать обычным пользователям и потому потребует свободной полосы в эфире (очень узкой).
Затем берем приемник, который принимает эту мощную и предельно узкую (а потому никому не мешающую) волну. Как передавать данные приемнику? Очень просто – амплитудой каждого цикла волны. Представьте обычную синусоиду, имеющую, грубо говоря, «горбы» одинаковой высоты (да простят мне специалисты эти детские термины). Так вот, Бобье предлагает логическую единицу передавать «горбом» максимальной высоты, а ноль – немного меньшей. Причем передавать один бит данных должен каждый цикл несущей. Соответственно, приемник, вылавливая из эфира одну волну (!) с частотой 100 МГц, превращает ее в поток скоростью 100 Мбит\с. Видимо, этим и занимается Wavelet Pass Filter.
Здесь читатели, кое-что понимающие в природе волн, наверняка воскликнут: «А как же боковые полосы?!» Да, с ними интересно… Сначала поясним тем, кто не понимает (ну, скажем так, школьникам ), о чем идет речь.
Проведите на своем компьютере простой эксперимент – возьмите любой звуковой редактор и сделайте в нем синусоиду с частотой, например 10 тысяч герц. Взгляните на нее в спектроанализаторе (хотя бы WinAmp’а) – вы увидите плато, посреди которого высится один 10-килогерцовый пик. Все правильно – это простая волна с единственной частотой. Теперь наполовину уменьшите у синусоиды высоту каждого второго цикла («горба»). Если все сделано правильно, то в спектроанализаторе вы увидите странную картину: по бокам от прежнего пика появились меньшие. Откуда эти сигналы? Вы же не добавляли новых волн. И не меняли частоту первоначальной синусоиды. Изменилась только громкость ее отдельных циклов. Вот эти сигналы и есть боковые «полосы». Самые мощные из них отстоят от основного сигнала на половинной и двойной частоте, поскольку вы меняли громкость каждого второго цикла.
Оказывается, когда единичная синусоида каким-то образом подвергается воздействию (например, меняется ее амплитуда), она перестает быть единичной. Появляется спектрально более сложный сигнал, содержащий несколько частот. Чем сложнее воздействие на синусоиду (правильнее сказать – на несущую волну), тем больше появляется дополнительных частот (боковых полос). А чем воздействие сильнее – тем сигналы на боковых полосах мощнее. Если вы попробуете отрезать новые частоты эквалайзером, то увидите, как это обрезание будет нейтрализовывать внесенные вами изменения. То есть синусоида будет возвращаться к первоначальной форме, когда все ее циклы были одинаковыми. Понять этот момент крайне важно – без боковых полос существует лишь идеальная волна с постоянной амплитудой, которая не несет в себе информации. Если мы воздействуем на волну, чтобы передать ей данные, это неизбежно создает сигналы на других частотах. Если мы полностью заглушим эти сигналы – несущая волна потеряет всю информацию.
Как было сказано выше, в своем патенте Бобье предлагает менять амплитуду каждого (!) цикла несущей, что автоматически создаст в эфире паразитные сигналы на соседних частотах. Более того, поскольку при реальной передаче будут подавляться случайные циклы в случайной последовательности (ведь нули и единицы данных будут идти как попало), то, например, нижняя боковая полоса такого сигнала займет все частоты в эфире, от нуля и
Однако в метровом диапазоне нет свободных ста мегагерц. Что делать?
В патенте предлагается следующее. Мощность сигналов в боковых полосах зависит от степени модуляции. Она максимальна при глушении циклов до нуля и уменьшается при уменьшении разницы между модулированным и немодулированным циклом. Бобье и Надим Хан предлагают подавлять циклы совсем чуть-чуть, чтобы сигналы на боковых полосах оказались слабее атмосферного шума. Например, если взять несущую с частотой 30 МГц и модулировать ее циклы только на 5%, то боковые полосы окажутся в тысячу (и более) раз слабее несущей. О таких слабых сигналах можно забыть – они как бы исчезнут, а по эфиру пойдет одна сверхузкая волна. Она будет услышана приемником, который должен превратить 5-процентную разницу между амплитудами циклов обратно в нули и единицы. Вот и вся суть изобретения.
Конечно, удивительно, когда сигналы, слабые настолько, что их никак нельзя вычленить из шума, в действительности переносят информацию. Это кажется невозможным, но это так. Повторим еще раз: если приемнику xMax подать несущую волну, от которой отфильтровали все другие частоты (где и прячутся те самые сверхслабые боковые всплески), он не сможет декодировать данные, поскольку амплитуда несущей станет постоянной.
Модуляция подавлением цикла (Suppressed Cycle Modulation) выглядит многообещающе. Она занимает крайне мало места в эфире, позволяет очень плотно сводить несколько несущих, быстра и экономична, применима к любым частотам и т. д. и т. п. Почитайте патент, там немало интересного. Слабое место тоже очевидно – сможет ли приемник реагировать на едва уловимую разницу в амплитуде циклов? Особенно в условиях городского эфира, забитого слабыми помехами на всех частотах. А если сможет (принимая сразу несколько несущих, с повторами, избыточностью и т. д.), насколько устойчиво он будет это делать? Вероятно, именно на это должны ответить полевые испытания.
Сейчас же можно лишь удивляться, почему на xGTechnologу.com до сих пор не удосужились выложить нормальное описание своей разработки. Оно ведь не только неполное, но и прямо ошибочное. Вот цитата с сайта: «xMax не нарушает теорему Шеннона-Хартли, поскольку узкополосный сигнал не несет полезных данных и используется только для координации приема широкополосного сигнала». Это же неверно. Узкополосным сигналом здесь названа именно слабомодулированная несущая, и она, конечно же, несет информацию. Хотя бы потому, что, сравнивая амплитуду только ее циклов, xMax-приемник получает передаваемый поток нулей и единиц.
В заключение, чтобы напомнить читателям, о каком многообещающем проекте идет речь, приведем некоторые детали, сообщенные Бобье и руководством xG Technology в разное время и по разным поводам:
Первая сеть xMax будет работать в пригороде Майами в нелицензируемом диапазоне 900 МГц. Именно на этих частотах работают телефонные радиотрубки с радиусом действия пару сотен метров. Скорость в новой сети должна достичь 40 Мбит/с. Единственная базовая станция будет иметь ненаправленную антенну и при мощности всего 1 Вт покрывать круг поперечником 48 км.
Испытания в лаборатории компании показали, что для расстояния в 19 м передатчику достаточно сигнала мощностью 0,5 пВт. О скоростях не сообщается, но в любом случае – пиковатт меньше ватта в триллион раз, и связь таким сигналом выглядит попиранием законов физики.
По мобильным телефонам, основанным на xMax, можно будет разговаривать без перерыва несколько суток, а линии ADSL могут стать длиннее двадцати километров.
Стандарт WiMAX, долженствующий прийти на смену Wi-Fi и рассчитанный на гигагерцовые частоты, благодаря xMax получит новый способ доставки, который «опустит» его до метровых волн и, сохранив скорость, позволит проникать сквозь стены зданий, как сигналы FM-станций.