Fasnyckel

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 31 juli 2018; kontroller kräver 9 redigeringar .

Phase shift keying (PSK) är en av typerna av fasmodulering , där fasen för bärvågen ändras abrupt beroende på informationsmeddelandet.

Beskrivning

Den fasskiftande signalen har följande form:

s_{m}(t)=g(t)\cos[2\pi f_{c}t+\varphi _{m}(t)],

där definierar signalenveloppen; är den modulerande signalen. kan ta diskreta värderingar. - Bärfrekvens ; - tid. $g(t)$ $\varphi _{m}(t)$ $\varphi _{m}(t)$ $M$ $f_{c}$ $t$

Om , då kallas fasskiftsnyckling binär fasskiftnyckling (BPSK, B-binär - 1 bit per 1 fasändring), if - kvadratur fasskiftningsnyckel (QPSK, Q-Quadro - 2 bitar per 1 fasändring), (8 -PSK - 3 bitar per 1 fasändring), etc. Således är antalet bitar som sänds av ett fashopp den effekt till vilken två höjs när man bestämmer antalet faser som krävs för att sända ett -ordinalt binärt tal. $M=2$ $M=4$ $M=8$ $n$ $n$

Den fasskiftande signalen kan betraktas som en linjär kombination av två ortonormala signaler och [1] : $sitta)$ $y_1$ $y_2$

S_{m}(t)=S_{1}Y_{1}+S_{2}Y_{2},

var

Y_{1}(t)={\sqrt {{\frac {2}{E_{g))))}S_{1}(t)\cos[2\pi f_{c}t],

Y_{2}(t)=-{\sqrt {{\frac {2}{E_{g))))}S_{2}(t)\sin[2\pi f_{c}t].

Således kan signalen betraktas som en tvådimensionell vektor med koordinater . Om värdena plottas längs den horisontella axeln och värdena längs den vertikala axeln, kommer punkterna med koordinater och att bilda de rumsliga diagrammen som visas i figurerna. $S_{m}(t)$ $[S_{1}(m,\;M);\;\;S_{2}(m,\;M)]$ $S_{1}(m,\;M)$ $S_{2}(m,\;M)$ $S_{1}(m,\;M)$ $S_{2}(m,\;M)$

Binary Phase Shift Keying (BPSK)
Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)
Octal Phase Shift Keying (8-PSK)

Binär fasskiftsnyckel

Binary phase -shift keying ( BPSK ) är den enklaste formen av phase -shift keying . Funktionen hos den binära PSK-kretsen är att skifta fasen för bärvågen med ett av två värden, noll eller (180°). Binär fasskiftnyckling kan också betraktas som ett specialfall av kvadraturskiftnyckel (QAM-2). $\pi$

Koherent detektion

Denna modulering är den mest bruståliga av alla typer av PSK, det vill säga när du använder binär PSK är sannolikheten för ett fel vid mottagning av data den minsta (omedelbart efter Manchester-2-koden). Varje symbol bär dock endast 1 bit information, vilket leder till den lägsta informationsöverföringshastigheten i denna moduleringsmetod .

Bitfelssannolikheten ( BER — Bit Error Rate ) för binär PSK i en kanal med additivt vitt Gaussiskt brus (AWGN) kan beräknas med formeln:

P_{b}=Q\vänster({\sqrt {{\frac {2E_{b}}{N_{0}}}}}\höger),

var

Q(x)={\frac {1}{{\sqrt {2\pi ))))\int \limits _{x}^{\infty }e^{{-{\frac {t^{2} }{2}}}}\,dt.

Eftersom det finns 1 bit per symbol, beräknas felsannolikheten per symbol med samma formel.

I närvaro av en godtycklig fasändring som introduceras av kommunikationskanalen, kan demodulatorn inte bestämma vilken konstellationspunkt som motsvarar 1:or och 0:or. Som ett resultat av detta kodas data ofta differentiellt före modulering.

Inkoherent upptäckt

I fallet med icke-koherent detektering används differentiell binär fasskiftnyckel.

Implementering

Binära data överförs ofta med följande signaler:

s_{0}(t)={\sqrt {{\frac {2E_{b}}{T_{b}}}}}\cos(2\pi f_{c}t)

för binär "0";

s_{1}(t)={\sqrt {{\frac {2E_{b}}{T_{b}}}}}\cos(2\pi f_{c}t+\pi )=-{\sqrt { {\frac {2E_{b}}{T_{b}}}}}\cos(2\pi f_{c}t)

för binär "1",

var är frekvensen för bärvågen. $f_{c}$

Kvadraturfasskiftningsnyckel

Kvadraturfasskiftnyckel ( QPSK — kvadraturfasskiftningsnyckel eller 4-PSK) använder en konstellation av fyra punkter placerade på lika avstånd på en cirkel. Med 4 faser har QPSK två bitar per symbol, som visas i figuren. Analysen visar att hastigheten kan fördubblas i förhållande till BPSK med samma signalbandbredd, eller så kan du låta hastigheten vara densamma, men minska bandbredden med hälften.

Även om QPSK kan ses som kvadraturnyckel (QAM-4), är det ibland lättare att tänka på det som två oberoende modulerade bärvågor som skiftas med 90°. Med detta tillvägagångssätt används jämna (udda) bitar för att modulera i-fas-komponenten och udda (jämna) bitar används för att modulera kvadraturkomponenten för bärvågen . Eftersom BPSK används för båda bärvågskomponenterna kan de demoduleras oberoende av varandra. $jag$ $F$

Koherent detektion

Med koherent detektering är sannolikheten för bitfel för QPSK densamma som för BPSK:

P_{b}=Q\vänster({\sqrt {{\frac {2E_{b}}{N_{0}}}}}\höger).

Men eftersom det finns två bitar i symbolen ökar värdet på symbolfelet:

P_{s}=1-(1-P_{b})^{2}=2Q\vänster({\sqrt ({\frac {E_{s}}{N_{0}}}}}\höger)- Q^{2}\left({\sqrt {{\frac {E_{s}}{N_{0}}}}}\höger).

Med ett högt signal-brusförhållande (detta är nödvändigt för riktiga QPSK-system) kan sannolikheten för ett symbolfel uppskattas ungefär med följande formel:

P_{s}\approx 2Q\left({\sqrt {{\frac {E_{s}}{N_{0}}}}}\höger).

Inkoherent upptäckt

Precis som med BPSK finns det ett problem med initial fasosäkerhet hos mottagaren. Därför, vid icke-koherent detektion, används QPSK med differentiell kodning oftare i praktiken.

Skillnaden mellan QPSK och de första typerna av modulering ( AMn , FSK ) är att densiteten för den överförda informationen i termer av kanalens frekvensbredd (per symbol, per hertz ) är högre än en.

Till exempel i AMn är densiteten mycket mindre än enhet (0,1-0,001 bit / Hz ) - detta beror på behovet av att samla energi i filter i de första lågkänsliga mottagarna. I FSK närmar sig denna indikator enhet (0,1-1) bit/symbol (bit/ Hz ). Till exempel, i GMSK som används i GSM är informationstätheten 1.

Denna typ av modulering används till exempel i CDMA2000 1X EV-DO cellulär standard .

π/4-QPSK

Här är två separata konstellationer som använder grå kodning, som roteras 45° i förhållande till varandra. Vanligtvis används jämna och udda bitar för att bestämma punkterna för motsvarande konstellation. Detta minskar det maximala fashoppet från 180° till 135°.

Å andra sidan resulterar användningen av π/4-QPSK i enkel demodulering och den används därför i cellulära kommunikationssystem med tidsdelning.

FSK av högre order

FSK med en order större än 8 används sällan. Den främsta hämmande faktorn för att ytterligare öka informationskapaciteten för ett signalpaket är minskningen av signalbrusimmunitet. Om fasavståndet mellan intilliggande symboler minskar, kan ett fel skapas av mindre kraftfull interferens.

Differential PSK

Vid implementering av PSK kan problemet med konstellationsrotation uppstå, till exempel vid kontinuerlig överföring utan synkronisering. För att lösa ett sådant problem kan kodning baserad inte på fasens position utan på dess förändring användas.

Speciellt för DBPSK ändras fasen med 180° för en "1"-sändning och förblir oförändrad för en "O"-sändning.

Se även

Anteckningar

↑ Prokis J. Digital kommunikation. — Trans. från engelska. // Ed. D.D. Klovsky. - M .: Radio och kommunikation, 2000. - 800 sid. - sida 151.

Litteratur

Prokis, J. Digital kommunikation = Digital kommunikation / Klovsky D. D. - M . : Radio och kommunikation, 2000. - 800 sid. — ISBN 5-256-01434-X .
Sklyar, Bernard. Digital kommunikation. Teoretiska grunder och praktisk tillämpning = Digital kommunikation: Grunder och tillämpningar. - 2:a uppl. - M . : "Williams" , 2007. - S. 1104. - ISBN 0-13-084788-7 .
Feer K. Trådlös digital kommunikation. Modulerings- och spridningsspektrummetoder = Trådlös digital kommunikation: Modulerings- och spridningsspektrumtillämpningar. - M . : Radio och kommunikation, 2000. - 552 sid. — ISBN 5-256-01444-7 .

Länkar

amatörradio

Aktivitet

radiosport

Discipliner	Allround MR-2 Allround MP-3 Allround MP-4 Radiokommunikation på HF Radiokommunikation på VHF SRT
Mästare i sport	USSR HMS Ryssland HMS MSMK Ukraina HMS

förordningar

Organisationer

IARU
ITU
- ITU-T
- ITU-R
- ITU-D
MSR
DOSAAF
Roskomnadzor
Unionen för radioamatörer i Ryssland
- Saratov
FSUE "GRCHTS"

Kommunikationslägen

Telefon	AM DSB-SC SSB FM PM
TV	SSTV
Data / Telegraf	AMPRNet APRS AX.25 CW D-STAR FRN FSK MFSK OFDM PACTOR Winmor PSK PSK31 PSKmail LEDNINGAR Spridningsspektrum ekolänk

Teknologi

kultur

Litteratur	Broschyrer Hjälp till en radioamatör Tidningar QST Radio Böcker Massradiobibliotek Ung radioamatör
Filmer	Om världens pojkar... Ovanför oss är Söderkorset