Özvektör Açılımları
Katı hal fiziğinde, örneğin yoğunluk fonksiyonel teorisi ile hesapladığımız için, sistemimizin özdeğerlerini ve özvektörlerini bildiğimiz durumla sık sık karşılaşırız. Bu durumda sistemin Green fonksiyonunu türetmek çok basittir. Bir parçacık elektron durumlarıyla tanımlanan bir sistemin çözümünü ele alalım. Sistemin denklemi verir.
Burada i ve ψi(r), i bant indeksli çözümlerdir. Eksiksiz çözüm kümesi, tam bir ortonormal işlev kümesi oluşturur, böylece her işlev özfonksiyonlar ψi(r) içinde genişletilebilir.
Türetmemize giren tek varsayım, Hamiltoniyen'imiz için tam bir ortonormal özfonksiyonlar kümesinin varlığı olduğundan, sonuç oldukça genel olarak geçerlidir; bu, karmaşık eşleniği transpoze etmek ve almak, bir (gecikmeli) Green fonksiyonunu diğerine (gelişmiş) dönüştürür.
Pratik bir bakış açısından bu, bunlardan birinin gerçekten gereksiz olduğu anlamına gelir: bu nedenle, Green'in bir sistem işlevinden bahsederken, aşağıdaki sunumu gecikmiş Green'in işleviyle sınırlayacağız.
Bu türevin, yalnızca sistemin özfonksiyonlarını Schrodinger denkleminin benzersiz bir potansiyele sahip çözümleri olarak temsil edebiliyorsak geçerli olduğuna dikkat edilmelidir. Yoğunluk fonksiyonel teorisinde olduğu gibi, elektron etkileşimlerine ortalama alan yaklaşımlarında genellikle durum budur.
Çok gövdeli bir bağlamda, aynı sonuç mutlaka doğru değildir. Aslında, daha sonra görüleceği gibi, şu anda ulaşım problemimiz için bulabileceğimiz tek çözüm, etkileşimlerin etkileşmeyen hafif bozulmaları olarak görüldüğü pertürbasyon teorisine dayanmaktadır.
Fonksiyonlar ve Saçılma Matrisleri
Bu konudan saptıktan ve Green fonksiyonlarını tanıttıktan sonra, artık saçılma matrisi S'ye ikinci kez bakabilecek durumdayız. İlk olarak, saçılma matrisinin genliklerden ziyade akımlara dayalı olarak tanımlandığını hatırlayalım.
Teorik modelimizi genliklere dayandırırsak, değişiklik yapmalıyız. İletken genlikleri tA(B)←B(A) İletkenin zıt taraflarında bulunan A ve B uçlarındaki zA = 0 ve zB = 0 noktalarını birleştiren fonksiyonunu hesaplamak istiyoruz.
Önceki sonuçlardan, zA = 0'daki bir birim uyarımın iki sonucu olduğunu biliyoruz: iletkenden uzakta A1 = +i/v genlikli bir dalgaya ve yönde A2 = −i/v genlikli bir dalgaya yol açar. kondüktörün. İletkene doğru dalga, iletken tarafından saçılır, B ucuna yayılmak için iletim genliği tB←A'dır. Dolayısıyla Green fonksiyonu için yazabiliriz.
1980'lerde türetilen bu ilişki, bir arayüz aracılığıyla taşıma özelliklerini bu arayüzün Green fonksiyonuyla ilişkilendirir. Green fonksiyonları mevcut elektronik yapı yöntemleri ile hesaplanabildiğinden, taşınım teorisindeki modern simülasyon tekniklerinin teorik temellerinden biridir.
Matris özdeğer ve özvektör Bulma
Özvektör nedir
Özdeğer ve özvektör pdf
Özdeğer ve özvektör nedir
Matris özdeğer nedir
Özdeğer ve Özvektör örnekleri
Matris özvektör Bulma
Lineer Cebir Özdeğer özvektör
Çoklu Kanallar İçin Saçılma Matrisleri
Çoklu yayılma modlarına sahip bir telde, z boyunca uzanan Green fonksiyonunu, r2 = (x,y) ile A±m genlikleri ve enine dalga fonksiyonları χm(r2) ile modüle edilmiş z boyunca bir düzlem dalga olarak yazabiliriz. Genellik kaybı olmadan, bu enine dalga fonksiyonlarının gerçek olduğu varsayılır.
Potansiyel U(r2), elektron hareketini r2 yönünde sınırlar; dalga fonksiyonları χm(r2) ortogonaldir, çünkü ayrı bir özdeğerler kümesi için iki boyutlu Hamiltoniyenin spektrumunu temsil ederler. Kanıtlama amacıyla, onların gerçek olduklarını da varsayarız.
Şimdi iki ucumuz olduğunu düşünün: m'li kurşun A ve n iletken kanallı kurşun B. Ardından, iletkenin zıt taraflarındaki iki nokta arasındaki Green işlevi değiştirilmelidir.
Genel olarak, iletim fonksiyonunu ve dolayısıyla bir cihaz aracılığıyla elektron yayılımı için iletim olasılığını veren saçılma matrisinin elemanları ile ilgilenilir. Bu elemanlar yukarıdaki denklemden χm(r2(A))χn(r2(B)) ile çarpılarak ve d2r üzerinden integral alınarak, dalga fonksiyonları χ için diklik koşulundan yararlanılarak elde edilir.
Burada, r2'nin A ucu içinde ve r2'nin B ucu içinde olduğu şeklindeki açık gösterimi kaldırdık. Ayrıca, bu denklemin tüm bileşenlerinin enerji bağımlılıklarını koruduğuna dikkat edin.
Şimdiye kadar elektronların bir iletkenin bir tarafından diğer tarafına yayılmasını tanımladık. İletim olasılığını hesaplamak için gereken anahtar niceliklerin, iletkenin zıt taraflarındaki iki nokta arasındaki belirli bir geçiş için Green fonksiyonları GR veya yayıcı olduğu bulundu.
Bunlar da saçılma matrisiyle ilişkilidir ve saçılma matrisinin tüm öğelerinin toplamı bize Fisher-Lee denklemi yoluyla istenen iletim olasılığını verir.
Bununla birlikte, bir iletken ve iki sonsuz uç içeren bir sistemin Green fonksiyonlarını hesaplamak genellikle imkansızdır, çünkü uçların elektronik yapı ve iletken içindeki yayılma üzerinde bir etkisi olacaktır. Bu etkinin hesaplamaya dahil edilmesi gerekir. Bu amaca yönelik genel strateji, iletkenin kendi sınırlarındaki sonsuz uçların etkisini belirlemektir.
Sonlu Farklar Yöntemi
İlgili prosedürleri anlamak için başlangıçta, a'nın bir sabit olduğu, zj − zj−1 = a mesafesinde eşit aralıklı ayrık kafes noktalarına sahip basit bir tek boyutlu sistemi ele alıyoruz. Daha sonra sistemin Hamilton operatörü verilir.
Potansiyel V(z) de her kafes noktasında tanımlanır, V için Vj yazarız (z = ja). H'yi eşit olarak ayrıklaştırılmış bir f(z) fonksiyonu ile çarparak, z = ja noktası için aşağıdaki ilişkiyi elde ederiz.
Sonlu farklar yöntemi, adını diferansiyellerin ele alınmasından alır. f(z = ja)'nın birinci türevi için f (z = (j + 1/2)a) ve f (z = (j − 1/2)a) değerleri arasındaki sonlu farkı dikkate alabiliriz.
Tek boyutlu Schrödinger denklemi daha sonra, matrisin her satırının yalnızca üç eleman içerdiği bir matris denklemine dönüştürülür: köşegen eleman ve onun iki komşusu. Hamiltonian'ın atomik yörünge temsilinde böyle bir matris, yalnızca köşegen ve en yakın komşulara "atlamalı" parametreleri içerdiğinden, "sıkı bağlayıcı" matris olarak bilinir.
Sonsuz bir ucu düşündüğümüz için, H matrisi sonsuz boyutludur. Matrisi z = ja = 0 noktasına yakın ele alırsak, bileşenleri açıkça yazabiliriz. Bir sistemin Hamilton matrisine sahip olduğumuzda, Green fonksiyonu basitçe reçeteye göre ters matristir.
Bununla birlikte, küçük bir sorun var: sonsuz bir teli düşündüğümüz için matris sonsuz boyutludur. Sonsuz bir matrisi tersine çevirmek mümkün değildir, bu nedenle kurşunun özellikleriyle başa çıkmak için dolaylı bir yaklaşım düşünmeliyiz.
Bu amaçla önce bir iletken ve bir sonsuz kurşun içeren bir sistemi ayrı tanımlanan iki alt sisteme ayırıyoruz. Sistemin genel fonksiyonu daha sonra aşağıdaki şekilde alt matrislere bölünebilir.
Kapasite Yükseltme
Her zamankinden daha fazla baz istasyonuna ve her baz istasyonu başına daha fazla kapasiteye yönelik sürücü, bağlantının hücreden ağa geri taşınmasını etkileyecektir. Geleneksel olarak buna optik fiber ve noktadan noktaya mikrodalga hakim olmuştur. Bununla birlikte, talepler arttıkça, elyaf giderek daha baskın hale gelecek ve daha yaygın hale gelecektir.
Şimdi, sabit ve mobil ağların yakınsaması ve ayrıca bekleyen birçok, büyük olasılıkla, daha fazla ve daha hızlı fiber dağıtımı sağlamak için yatırım profillerinin yeniden dengelenmesine odaklanmayı gerçekleştirecek gibi görünüyor. Bu, hücrelerin fibere kolayca bağlanabildikleri için küçülmelerine neden olur ve sonunda evlerde ve ofislerde yaygın olarak kendi kendine dağıtıma yol açar.
Anten savaşları da çok az değinilen başka bir konudur ve önemsiz olmayan bir sorundur. Cep telefonlarımız, tabletlerimiz ve dizüstü bilgisayarlarımızdaki gayrimenkul çok sınırlıdır, gerekli anten sayısı ise artma eğilimindedir.
3-/4-/5G, Bluetooth ve Wi-Fi’nin ötesinde, 60GHz ve üzeri için başka bir anten ihtiyacı mühendislik yeteneklerimizin ötesinde olabilir. Elbette, yönlendirilebilir diziler ve tüm şarkı söyleyen, tüm dans eden, fraktal antenler olasılığı göz korkutucu. Bunların hepsi teoride mükemmel bir şekilde çalışsa da, pratikte gerçekleşmeleri bugüne kadar yetersiz bir başarı ile karşılandı.
Daha Fazlasını Sunmanın Diğer Yolları
Bağlanma yöntemlerimiz değişiyor ve bu, farklı kablosuz bağlantı türlerine ihtiyacımız olduğu anlamına gelebilir. Temel eğilimler, veri hacimlerinin her zamankinden daha fazla iç mekanlara yönelmesi ve trenler, uçaklar ve derin binalar dahil her yerde bağlantı talebidir.
Veriler iç mekanlarda hareket ediyor çünkü açık ara en büyük veri hacimleri video ile ilişkilendiriliyor. Videoyu iç mekanlarda izlemek daha kolaydır – sokakta yürürken video izlemek zordur (bazıları denese de) ve dışarıdaki izleme koşulları genellikle çok parlak, çok gürültülü, çok ıslak veya başka türlü çekici değildir.
Video hacmi arttıkça, iç mekanlarda tüketilen veri yüzdesi de artıyor. Bu oranın tam olarak ne olduğunu bilmek çok zor; tahminler genellikle %70’in üzerine çıkar.
Hem iç mekanlarda hem de uçaklar ve trenler gibi ortamlarda en iyi şekilde iç mekan (veya tren içi) hücreler sunulur. Bunun nedeni, sinyallerin bir binaya dışarıdan girmesinin zor olmasıdır ve girdiğinde, sinyal kaybı mevcut kapasiteyi azaltır.
Tersine, binaların içindeki hücreler mükemmel sinyal seviyeleri sağlar ve binanın yapısı, kullanıcıları diğer hücrelerden gelen parazitlerden koruyabilir. O zaman gelecek, daha büyük binalarda birden fazla hücre ile tüm binalara yaygın olarak dağıtılan bina içi küçük hücrelerdir.
Bazıları bu geleceğin zaten burada olduğunu iddia edebilir. Wi-Fi neredeyse tüm binalarda, trenlerde ve uçaklarda kullanılıyor. Tüm cihazlarda Wi-Fi bağlantısı vardır. Wi-Fi, tüm trafiğin %70’inden fazlasını taşır ve basit, uygun maliyetli ve güçlü bir yükseltme yoluna sahiptir.
Diğerleri, hücresel ağ ile sıkı bir şekilde bütünleşmediği ve kullanılan frekansların lisanssız doğası nedeniyle hizmet kalitesinin garanti edilemeyeceği anlamına geldiği için Wi-Fi’nin optimal olmadığını öne sürüyor.
Bu eleştiriler geçerli, ancak Wi-Fi ile aynı yoğunluk seviyesinde hücresel çözümleri kurmanın zorlukları o kadar büyük ki; Hücreselin en büyük kamu binalarından başka bir şeyde nasıl bir rol oynayabileceğini görmek çok zor. Wi-Fi ile ilgili sorunları çözmek, yeni bir şey yüklemekten çok daha kolay olurdu.
Görüşümüze göre, Wi-Fi artık o kadar derine yerleşmiş ki, onu yerinden etmek neredeyse imkansız ve tamamen gereksiz olacak. Wi-Fi, yukarıda bahsedilen sorunların üstesinden gelmek için gelişecek ve Google gibi şirketler, Project-Fi gibi fikirlerle öncülük ediyor.9 Bu, kapasite artışının sonunda sınırlara ulaşacağı bir hücresel ağa çok iyi uyuyor – Wi-Fi yük boşaltabilir trafiğin büyük bir kısmı hücresel ağların kapasite sınırları içinde kalmasını sağlar.
Bu, kablosuz geleceğin 5G’den daha çok Wi-Fi ile ilgili olduğu anlamına geliyor. Yalnızca Wi-Fi olmadığında (örneğin bir arabadayken) hücresel ağ kullandığımız “önce Wi-Fi” dünyasını hedefleyeceğiz. Yapay zeka ve yaygın veri toplama, dünya çapında kullanıcı tarafından sağlanan Wi-Fi düğümlerini koordine etmemizi ve optimize etmemizi sağlayacaktır.
Li-Fi gibi Wi-Fi’nin ötesinde fikirler var. Li-Fi, radyo yerine ışık kullanır. Bir binadaki özel LED ampuller bina ağı tarafından modüle edilir ve cihazlar bu sinyalleri alır ve demodüle eder. Avantajları, görünür ışıkta mevcut olan muazzam bant genişliği nedeniyle büyük bir kapasite artışıdır. Ancak bir binadaki her ampule bir ana taşıyıcı Ethernet veya fiber bağlantı eklemenin maliyeti oldukça fazladır ve çoğu durumda neden gerekli olduğunu anlamak zordur. Bu nedenle, Wi-Fi’nin ötesinde seçenekler mevcut olsa da, pratikte Wi-Fi’nin onlara ihtiyacımız olmayacak şekilde gelişmesi muhtemeldir.
Wi-Fi birinci dünyaya geçersek veya bu diğer kendi kendine konuşlandırılan teknolojilerden bazıları öne çıkarsa, ağların yapısı değişecektir. Şu anda büyük mobil ağ operatörleri (MNO’lar) ülke çapında hücresel çözümler kullanıyor. Gelecekte, çoğu ağ kaynağının bina sahipleri, şirketler, yerel yetkililer veya diğerleri tarafından kendi kendine konuşlandırıldığı bir dünyaya yönelebiliriz ve işlevi bir parça parça kendi kendine kesintisiz hizmet sağlamak olan bir toplayıcı aracılığıyla erişim elde ederiz.
Hücresel, başka bir kapsama alanı olmadığında bir geri dönüş olabilir. Bu, MNO’ların artık perakende operasyonları olmayacağı, bunun yerine toplayıcılara toptan dolaşım yetenekleri sağlayabileceği çok farklı bir yapıya yol açacaktır. Sonuç olarak, çok daha küçük olacaklar ve daha az tanınacaklardır.
Her türden toplayıcı ve katma değerli varlık, Wi-Fi yönlendiricileri ve benzerlerinin sahipleri için çeşitli gelir paylaşımı fırsatları ile birlikte hayal edilebilir. Bu, herhangi bir dramatik teknoloji değişikliğinden daha olası görünüyor, bu da değer zincirinin ve mevcut oyuncuların bu zaman boyunca değişeceğini öne sürüyor (oyuncuların aynı kaldığı ancak teknolojinin geliştirildiği önceki teknoloji nesillerine kıyasla).