СМЕЩЕНИЕ БАЙТОВ

HELLO WORLD

Хан Эрим

3 ноября 2015


В этой статье я расскажу о необычном явлении, которое возникает при беспроводной связи с подвижными системами отсчёта, и которое я называю «СМЕЩЕНИЕМ БАЙТОВ».

Сначала стоит вкратце объяснить, как осуществляется беспроводная связь. В беспроводной передаче данных используются электромагнитные волны. Каждому сигналу соответствует определённая частота и длина волны. Между длиной волны и частотой существует следующая зависимость:

скорость света = частота × длина волны

Передача сообщения осуществляется следующим образом: передающее устройство преобразует сообщение в непрерывную последовательность из нулей и единиц, превращает её в электромагнитный сигнал и последовательно отправляет. Принимающее устройство улавливает сигнал, принимает его в порядке поступления и восстанавливает сообщение. Каждый волновой компонент сигнала (длина которого равна длине волны) представляет собой звено цепи и несёт 1 бит информации — 0 или 1. Чтобы выразить один символ алфавита, требуется 8 битов. Такая восьмибитовая группа называется байтом.

СМЕЩЕНИЕ ЧАСТОТЫ ДОППЛЕРА НА СИГНАЛЕ

Известно, что электромагнитные волны, направленные на движущуюся цель, испытывают эффект Допплера. Это проявляется в виде изменения длины волны сигнала (а следовательно, и частоты). Если цель удаляется — смещение положительное, если приближается — отрицательное. Изменение длины волны определяется следующим уравнением:

Смещение Допплера

Более подробную информацию о смещении Допплера вы можете найти по следующим ссылкам:
1) Смещение Допплера
2) Уравнение Элис

В приведённом выше уравнении значение «v» можно считать относительной скоростью между системой отправителя и приёмника. Однако это не совсем так. Полную информацию по этому вопросу вы найдёте в статье Уравнение Элис.

Рассмотрение того, как сообщение «HELLO WORLD», переданное от источника, искажалось при движении к подвижным приёмникам из-за эффекта Допплера, даст нам все необходимые знания и объяснения по теме.

Сообщение HELLO WORLD

Предположим, у нас есть два самолёта, летящих в противоположных направлениях, и мы передаём сообщение «HELLO WORLD» из одного передатчика (Рисунок 2). Когда самолёты достигают «Точки встречи» (в которой приёмники на самолётах находятся на одинаковом расстоянии от передатчика), сообщение достигает их обоих. Давайте посмотрим, как эффект Допплера влияет на биты (и, следовательно, на байты), несущие данные, и выполним необходимые расчёты.

Следующая таблица Excel выполняет все необходимые вычисления. Пожалуйста, внимательно ознакомьтесь с ней.

СМЕЩЕНИЕ БАЙТОВ
Скачать файл Excel с таблицей: Byte_Shift_en.xls
Скорость самолётов (Мах) 2,5
Частота сигнала (ГГц) 3,18
Расстояние до передатчика (км) 500
Скорость света (м/с) 299792458
Скорость самолёта (м/с) 850
Расстояние до передатчика (мм) 500000000
СМЕЩЕНИЕ ДОППЛЕРА НА СИГНАЛЕ
Если приёмник неподвижен: λ₀ = c / (f × 100000) 94,27435786
Для удаляющегося самолёта: λ₁ = λ₀ × (c+v)/c 94,27462516
Для приближающегося самолёта: λ₂ = λ₀ × (c−v)/c 94,27409057
В точке встречи
Сколько битов укладывается в расстояние? (1 бит = λ)
n₀ бит (для неподвижного объекта) = расстояние / λ₀ 5303669,114
n₁ бит (удаляющийся самолёт) = расстояние / λ₁ 5303654,076
n₂ бит (приближающийся самолёт) = расстояние / λ₂ 5303684,151
На сколько битов происходит смещение? (n₂ − n₁) 30,075
На сколько байтов происходит смещение? ((n₂ − n₁) ÷ 8) 3,759
СИГНАЛ: "HELLO WORLD"
Количество символов 11
Количество байтов 11
Количество битов (1 байт = 8 бит) 88
Длина сигнала для удаляющегося самолёта = λ₁ × бит / 1000 (м) 8,296167
Длина сигнала для приближающегося самолёта = λ₂ × бит / 1000 (м) 8,296120
Расстояние, вызванное смещением битов в точке встречи = n₁ × (λ₁ − λ₂) / 1000 (м) 2,835

На приведённой выше схеме, составленной по данным таблицы, показано, как происходит «Смещение байтов». В точке встречи оба приёмника находятся на одинаковом расстоянии от передатчика. Однако, поскольку самолёты движутся в противоположных направлениях, длина волны сигнала, поступающего от одного и того же источника, будет различной для каждого самолёта. Это различие в длинах волн вызывает пространственное смещение сигнала на 2,835 метра в небе. В результате приёмник удаляющегося самолёта получает символ «L», а приближающегося — символ «W». Таким образом, наблюдается эффект «Смещения байтов».

Удивительно: всего несколькими строками уравнений мы «похоронили» электромагнитную теорию. Теперь давайте засыплем гроб землёй: если бы скорость электромагнитной волны действительно была постоянной (c) во всех системах отсчёта, тогда в точке встречи не должно было бы быть разницы в 2,835 метра, и оба приёмника приняли бы один и тот же символ из сообщения «Hello World». Но, как мы видим, это невозможно. В электромагнитной теории имеется серьёзный недостаток, существенная ошибка.

А ещё более поразительно то, что у нас уже есть технологии, позволяющие производить измерения, как на Рисунке 4, с очень высокой точностью. Рано или поздно такое измерение будет выполнено. Будь я на месте учёных и физиков — поторопился бы.

Начиная с 2000 года, во всех версиях программ «Закон Элис» я объяснял, как следует понимать постоянную скорость света, настоящую математику электромагнитной теории — то есть математику (c+v)(c−v) — и её последствия. Когда я начал объяснять это 15 лет назад, конечно, Закон Элис не был настолько развит и совершенен. Но сегодня он достиг высокой степени зрелости. Я искренне рекомендую вам прочитать разделы программы Alice Law 7, чтобы познакомиться с новой математикой электромагнитной теории и новыми выводами, к которым она приводит. Вы можете скачать программу или прочитать онлайн на сайте aliceinphysics.com. Даже на основе информации на этой странице вы можете прийти ко многим правильным выводам. Но напомню, что большинство этих новых знаний уже размещены на aliceinphysics.com.

Закон Элис — это будущее физики.

Спасибо за прочтение.

Хан Эрим

----------------------------------------------------

Вторая часть: Смещение байтов и скорости сигнала

Link