Ошибка идеализаций в физике.


По случаю
,
вспомнил одно свое давнее изобретение, воплощенное в действующий образец еще в начале 90х.

Я тогда (1992г.) работал в системе ранних предупреждений землетрясений в министерстве геологии, где приходилось дежурить на удаленных станциях — «точках».

Связь с ними поддерживалась радиостанциями коротковолнового диапазона.

В какой то момент, мне пришло в голову сделать приставку, что бы можно было по этой рации  набирать номер и звонить в городскую телефонную сеть (соединив с ней базовую станцию в полудуплексном режиме).

Идея простая, но как оказалось, уровень помех при связи был столь высоким (весна — грозы), что даже номер набрать без ошибок было невозможно.

Конечно, можно было сделать систему обратной связи и цифрового управления, которая будет пересылать взад вперед контрольные цифры и так корректировать ошибки (это типовое решение), но мне нужна была система работающая в реальном масштабе времени, без усложнений и задержек.

То есть, практически надо было передать по каналу связи сигналы, которые ниже уровня помех (иногда в сотни и тысячи раз…).

И если тренированный слух связиста способен выделить из помехи такой сигнал (находящий в той же полосе частот), то технические устройства даже по теории этого сделать никак не могли.

И тогда, мне пришла в голову простейшая мысль…, что все эти помехи, вызванные разрядами молний, искрами в сетях и прочими явлениями, они ведь физически одинаковые на соседних частотах (то есть, разряды и помехи имеют реальный физический источник, а не появились в результате работы абстрактного математического генератора шума).

А значит, если принимать сигналы на близко расположенных соседних частотах, то шумы там обязательно будут синхронными.

И тогда их достаточно инвертировать и вычесть друг из друга (что делается простейшим образом, имея два приемника и один операционный усилитель…).

Сказано, сделано (у меня на точке было немного радиодеталей).

Итог, удалось очистить от такого стохастически коррелированного шума сигнал (когда один из каналов использовался как приемник шумов), причем так, что даже если сигнал был в сотни раз ниже уровня шумов (и в той же полосе частот!), то все равно, на выходе звучал почти идеально чисто…

Это сразу же позволило увеличить дальность связи для экспериментального маломощного передатчика (переносной рации) в разы.

Ну и конечно, сделать отличный канал связи для помехозащищенного телефонного номеронабирателя.

То есть, общепринятая теория сигналов и ее утверждение о том, что невозможно выделить произвольный сигнал из шума, если помехи значительно его превосходят по амплитуде (пресловутое E=kT) оказалось неверно (в моем случае сигнал мог быть в тысячи раз ниже уровня шума).

И причиной этого является тот факт, что привычные для физики идеализации и допущение о том, что шумы для каждого сколь угодно узкого участка диапазона носят случайный характер, оказалось ошибочно…

Мы живем в физическом мире, и шумы это результат реальных процессов, даже если это случайные помехи, то они в большой степени коррелируют в узких диапазонах (поскольку возникают там одновременно), почему их и можно вычитать принимая на соседних частотах.

Что было дальше? — Понятно, что если число таких каналов значительно увеличить, и передавать сигнал не по одному, а сразу по многим, то можно добиться того, что сами сигналы в определенных комбинациях будут вычитаться как и помехи. А это значит, что скажем по 4 каналам мы сможем предать 15 независимых радиопередач, причем без всякого цифрового кодирования (в аналоговой форме), что равносильно многократному расширению полосы частот (уплотнению каналов). Ну а по 24, можно тогда передавать тысячи и тысячи независимых сигналов, причем с высочайшим разделением и подавлением помех (современные ОУ позволяют это делать снижая синфазную помеху до 10 000 раз). Причем саму эту идею «аналогового уплотнения каналов» я впервые сформулировал в 1982г., но идею, что это можно применить к подавлению шумов, воплотил в реальности только 10 лет спустя.

Впрочем, еще где-то в 1985 г. один израильский гражданин, которому я до его эмиграции рассказал об этой идеи, благополучно ее запатентовал и потом даже предупредил меня, что бы я не вздумал что-то на эти темы публиковать, иначе засудит

Это, кстати, был для меня первый подобный урок неблагодарности, вероломства и копирайта. Сейчас таких примеров уже много, но сожалений теперь нет — я ведь еще что-то изобрету… а для них это становится смыслом жизни.

Сергей Лачинян.

Запись опубликована в рубрике Без рубрики. Добавьте в закладки постоянную ссылку.