Diverse

Ce este PSK, Phase Shift Keying

Ce este PSK, Phase Shift Keying


Tastarea prin schimbare de fază, PSK, este utilizată pe scară largă în zilele noastre într-o serie întreagă de sisteme de comunicații radio. Este deosebit de potrivit pentru zona în creștere a comunicațiilor de date. PSK, tastarea prin schimbare de fază permite transmiterea datelor pe un semnal de comunicații radio într-un mod mai eficient decât tastarea prin schimbare de frecvență, FSK și alte forme de modulație.

Cu mai multe forme de comunicații care transferă de la formate analogice la formate digitale, comunicațiile de date sunt din ce în ce mai importante și, împreună cu aceasta, diferitele forme de modulație care pot fi utilizate pentru a transporta date.

Există mai multe variante de tastare prin schimbare de fază, PSK, care sunt disponibile pentru utilizare. Fiecare formular are propriile sale avantaje și dezavantaje și trebuie să se aleagă formatul optim pentru fiecare sistem de comunicații radio proiectat. Pentru a face alegerea corectă, este necesar să aveți o cunoaștere și o înțelegere a modului în care funcționează PSK.

Phase Shift Keying, PSK, elemente de bază

La fel ca orice formă de tastare cu schimbare, există stări sau puncte definite care sunt utilizate pentru semnalizarea biților de date. Forma de bază a introducerii binarului de fază este cunoscută sub numele de Binary Phase Shift Keying (BPSK) sau este denumită ocazional Phase Reversal Keying (PRK). Un semnal digital care alternează între +1 și -1 (sau 1 și 0) va crea inversări de fază, adică schimbări de fază de 180 de grade pe măsură ce starea datelor se schimbă.

Problema cu introducerea schimbării de fază este că receptorul nu poate cunoaște faza exactă a semnalului transmis pentru a determina dacă acesta se află într-o stare de marcă sau spațiu. Acest lucru nu ar fi posibil chiar dacă ceasurile emițătorului și receptorului ar fi corelate cu exactitate, deoarece lungimea căii ar determina faza exactă a semnalului primit. Pentru a depăși această problemă, sistemele PSK utilizează o metodă diferențială pentru codificarea datelor pe suport. Acest lucru se realizează, de exemplu, făcând o schimbare de fază egală cu una și nicio schimbare de fază egală cu zero. Mai multe îmbunătățiri pot fi aduse acestui sistem de bază și au fost dezvoltate o serie de alte tipuri de tastare prin schimbare de fază. O simplă îmbunătățire poate fi făcută prin modificarea fazei cu 90 de grade într-o direcție pentru una și 90 de grade în sens invers pentru zero. Aceasta păstrează inversarea fazei de 180 de grade între una și zero stări, dar oferă o schimbare distinctă pentru un zero. Într-un sistem de bază care nu utilizează acest proces, poate fi posibilă pierderea sincronizării dacă sunt trimise o serie lungă de zerouri. Acest lucru se datorează faptului că faza nu va schimba starea pentru această apariție.

Există multe variații ale ideii de bază a tastării de fază. Fiecare are propriile sale avantaje și dezavantaje, permițând proiectanților de sistem să o aleagă pe cea mai aplicabilă în orice circumstanțe date. Alte forme obișnuite includ QPSK (Tastare cu schimbare de fază în cuadratură) în care sunt utilizate patru stări de fază, fiecare la 90 de grade față de cealaltă, 8-PSK unde există opt stări și așa mai departe.


Diagrame de constelații PSK

Este adesea convenabil să se reprezinte un semnal cu cheie de schimbare de fază și, uneori, alte tipuri de semnal folosind un fazor sau o diagramă de constelație. Folosind această schemă, faza semnalului este reprezentată de unghiul din jurul cercului, iar amplitudinea de distanța de la originea sau centrul cercului. În acest fel, semnalul poate fi rezolvat în componente de cvadratură reprezentând sinusul sau I pentru componenta în fază și cosinusul pentru componenta de cvadratură. Majoritatea sistemelor cu tastă de fază folosesc o amplitudine constantă și, prin urmare, punctele apar pe un cerc cu o amplitudine constantă, iar schimbările de stare fiind reprezentate de mișcarea în jurul cercului. Pentru tastarea cu schimbare binară utilizând inversări de fază, cele două puncte apar în puncte opuse ale cercului. Alte forme de tastare prin schimbare de fază pot utiliza puncte diferite pe cerc și vor exista mai multe puncte pe cerc.

Atunci când sunt trasate utilizând echipamentele de testare, erorile pot fi văzute din pozițiile ideale pe diagrama de fază. Aceste erori pot apărea ca urmare a inexactităților din modulator și a echipamentelor de transmisie și recepție sau ca zgomot care intră în sistem. Se poate imagina că dacă poziția măsurătorii reale în comparație cu poziția ideală devine prea mare, atunci vor apărea erori de date, deoarece demodulatorul receptor nu este în măsură să detecteze corect poziția intenționată a punctului din jurul cercului.

Utilizarea unei vizualizări a constelației semnalului permite identificarea rapidă a erorilor într-un sistem. Dacă problema este legată de fază, constelația se va răspândi în jurul cercului. Dacă problema este legată de magnitudine, constelația se va răspândi în afara cercului, fie către sau departe de origine. Aceste tehnici grafice ajută la izolarea problemelor mult mai rapid decât atunci când se utilizează alte tehnici.

QPSK este utilizat pentru legătura directă de la stația de bază către mobil în sistemul celular IS-95 și folosește poziția de fază absolută pentru a reprezenta simbolurile. Există patru puncte de decizie de fază și, atunci când se trece de la o stare la alta, este posibil să treci prin originea cercului, indicând magnitudinea minimă.

Pe legătura inversă de la mobil la stația de bază, O-QPSK este utilizat pentru a preveni tranzițiile prin origine. Luați în considerare componentele care alcătuiesc un anumit vector de pe diagrama constelației ca componente X și Y. În mod normal, ambele componente ar trece simultan, determinând deplasarea vectorului prin origine. În O-QPSK, o componentă este întârziată, astfel încât vectorul se va deplasa mai întâi în jos, apoi peste, evitând astfel deplasarea prin origine și simplificând proiectarea radioului. O diagramă a constelației va arăta acuratețea modulației.

Forme de tastare prin schimbare de fază

Deși modularea de fază este utilizată pentru unele transmisii analogice, este mult mai larg utilizată ca formă digitală de modulație în care comută între diferite faze. Acest lucru este cunoscut sub numele de key shift key, PSK și există multe arome în acest sens. Este chiar posibil să combinați tastarea de fază și tastarea de amplitudine într-o formă de modulație cunoscută sub numele de modulație de amplitudine în cvadratură, QAM.

Lista de mai jos prezintă unele dintre cele mai frecvent utilizate forme de tastare prin schimbare de fază, PSK și forme conexe de modulație care sunt utilizate:

  • PSK - Taste Shift Keying
  • BPSK - Introducere binară de fază
  • QPSK - Tastare cu schimbare de fază în cuadratură
  • O-QPSK - Tastare de deplasare în fază cu quadratură compensată
  • 8 PSK - Tastare cu schimbare de fază în 8 puncte
  • 16 PSK - Tastare de schimbare a fazei în 16 puncte

Acestea sunt doar câteva dintre principalele forme de tastare prin schimbare de fază, PSK, care sunt utilizate pe scară largă în aplicațiile de comunicații radio de astăzi. Fiecare formă de tastare prin schimbare de fază are propriile sale avantaje și dezavantaje. În general, formele de modulație de ordin superior permit efectuarea unor rate de date mai mari într-o lățime de bandă dată. Cu toate acestea, dezavantajul este că ratele de date mai ridicate necesită un raport semnal / zgomot mai bun înainte ca ratele de eroare să înceapă să crească și acest lucru contracarează orice îmbunătățire a performanței ratei de date. Având în vedere acest echilibru, multe sisteme de comunicații radio pot alege dinamic forma de modulație în funcție de condițiile și cerințele predominante.


Priveste filmarea: ask fsk psk modulation. Digital to Analog Encoding. Hindi. Niharika Panda (Octombrie 2021).