Snoede lydbølger øger båndbredden ved undervandskommunikation
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Teknologiens Mediehus kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Snoede lydbølger øger båndbredden ved undervandskommunikation

Denne skitse viser, hvordan binære data kodes på forskellige kalder med forskelligt ‘orbital angular momentum’, som sendes på en enkelt akustisk kanal. I virkeligheden var det sendte ord ikke *Berkeley, men ‘Berkly’. Farverne på den heliske bølgefront viser forskellige faser for den akustiske bølge. (Grafik: Shi/Berkeley Lab, UC Berkeley). Illustration: Chengzhi Shi/Berkeley Lab and UC Berkeley

Først var der snoede radiobølger og snoet lys - nu er der også snoede lydbølger.

De kan alle anvendes til at øge kommunikationshastigheden over en enkelt fysisk kanal.

I tilfældet med snoede lydbølger vil metoden f.eks. være velegnet til undervandskommunikation f.eks. til ubåde, hvor akustiske signaler stadig er den eneste praktiske metode til kommunikation over afstande større end ca. 200 meter, selv om mere spekulative metoder med brug af neutrinoer også har været bragt på bane.

Læs også: Neutrinoer baner vej for effektiv ubådskommunikation

Forskere har allerede eftervist, at radiobølger eller lys med et såkaldt orbital angular momentum (OAM), som er den mere teknisk korrekte betegnelse for det, som populært benævnes snoede radiobølger eller snoet lys, kan øge kapaciteten af en fysisk kommunikationskanal.

Læs også: Snoet lys kan mangedoble datahastigheden

Læs også: Snoet lys mangedobler kapaciteten i optiske fibre

Læs også: Snoede radiobølger skal skaffe båndbredde til hungrende mobilbrugere

Her ses kodningsmønsteret (amplitude og fase) for bogstaverne, der dannet ordet Berkly. Illustration: Chengzhi Shi/Berkeley Lab, UC Berkeley

Den populære betegnelse skyldes, at disse bølger i modsætning til sædvanlige elektromagnetiske bølger ikke har en plan bølgefront, men en bølgefront formet som en vindeltrappe (se boks til sidst i denne artikel for mere detaljeret forklaring herom).

Høj spektral effektivitet

Men også akustiske bølger kan have OAM. Tre forskere fra University of California, Berkeley anført af Xiang Zhang beretter i Procesdings of the National Academy of Sciences PNAS, at de har opnået en spektral effektivitet på 8 bit/s pr. hertz båndbredde ved overførsel af et signal på en akustisk bølge ved 16 kHz.

Det er sammenligneligt med de bedste eksisterende akustiske kommunikationssystemer, skriver forskerne i deres artikel, hvor de også redegør for, at effektiviteten i princippet kan øges yderligere.

Den spektrale effektivitet er opnået med en fejlrate, bit error rate (BER) på 10^-6,5. Det betyder, at kommunikationen er meget pålidelig, skriver forskerne.

I forsøget anvendes otte forskellige snoninger af de akustiske bølger. Det betyder, at når man i et almindeligt kommunikationssystem kan sende en bit, så kan man med OAM-teknikken sende en byte (8 bit) - og i princippet øge antallet af snoninger yderligere.

Der faktisk ikke nogen øvre teoretisk grænse for, hvor mange snoninger man kan have på samme tid, men nok en praktisk grænse, som det kræver yderligere eksperimenter at finde.

Fra luft til vand

Selvom forsøget er udført i luft, kan det direkte overføres til undervandskommunikation, forklarer forskerne.

Det skyldes, at fysikken for udbredelse af akustiske bølger i luft og vand er identiske for frekvenser under 20 kHz.

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først