Phase Shift Keying

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Galeria diagramów
Diagram dla kodowania BPSK
Diagram dla kodowania BPSK
Diagram konstelacji dla modulacji 8-PSK

PSK (ang. Phase Shift Keying), kluczowanie fazy – rodzaj modulacji cyfrowej, w której reprezentacja danych odbywa się poprzez dyskretne zmiany fazy fali nośnej.

W cyfrowej transmisji danych występują trzy główne klasy modulacji:

  • kluczowanie amplitudy (ASK);
  • kluczowanie częstotliwości (FSK);
  • kluczowanie fazy (PSK).

Każda z metod reprezentuje dane zmieniając właściwości sygnału nośnego w zależności od danych. W przypadku PSK zmieniana jest faza sygnału. Istnieją dwie podstawowe metody wykorzystania fazy sygnału w ten sposób:

  • Poprzez kodowanie danych wprost za pomocą fazy, w tym przypadku demodulator musi mieć dostęp do sygnału odniesienia.
  • Poprzez kodowanie danych za pomocą zmian fazy, czyli metodą różnicową, wtedy niepotrzebny jest sygnał odniesienia.

Każdy rodzaj cyfrowej modulacji wykorzystuje skończoną liczbę sygnałów w celu reprezentacji danych. W przypadku PSK używana jest skończona liczba faz sygnału, każdej z nich przypisany jest unikatowy układ bitów. Zazwyczaj każda faza dekoduje tę samą liczbę bitów. Każda sekwencja bitów tworzy symbol reprezentowany przez pojedynczą fazę. Demodulator, specjalnie dopasowany do sekwencji symboli, które tworzy modulator, określa fazę otrzymanego sygnału i na tej podstawie odtwarza oryginalne dane. Metoda ta wymaga specjalnego sygnału odniesienia, do którego odbiornik mógłby porównać sygnał otrzymany w celu określenia fazy. Takie systemy nazywane są systemami koherentnymi.

Zamiast przyporządkowywać każdemu układowi bitów konkretną fazę, możemy również przyporządkować im odpowiednią jej zmianę. Demodulator będzie wtedy wykrywał zmiany fazy w nadawanym sygnale, a nie samą fazę. System taki nazywamy różnicowym PSK, ponieważ metoda polega na obliczaniu różnicy między następnymi fazami. Metoda ta jest prostsza w implementacji ponieważ niepotrzebny jest sygnał odniesienia, z drugiej strony produkuje ona więcej błędów.

Najlepszą metodą prezentacji działania PSK jest diagram konstelacyjny. Diagram umieszczony jest w układzie liczb zespolonych. Oś liczb rzeczywistych przedstawia składową synfazową, natomiast oś liczb urojonych kwadraturową. Amplituda każdego punktu na osi synfazowej jest używana do modulacji sygnału cosinus, amplituda drugiej osi moduluje sygnał sinus (lub odwrotnie). W przypadku PSK, punkty na diagramie rozmieszczane są równomiernie na okręgu, co pozwala osiągnąć maksymalną odległość między fazami i tym samym najmniejsze prawdopodobieństwo błędu. Ponieważ punkty są umieszczone na okręgu, transmitowane są z tą sama energią, a co za tym idzie amplitudy sygnałów sinus i cosinus również są takie same.

Dwa najprostsze przykłady PSK to BPSK – (ang. Binary Phase-Shift Keying), w którym używa się dwóch faz, oraz QPSK – (ang. Quadrature Phase-Shift Keing), w którym używa się czterech faz.

Używana może być dowolna liczba faz. Jednak ponieważ transmitowane dane mają charakter binarny, model PSK zazwyczaj zaprojektowany jest z liczbą punktów konstelacyjnych będącą potęgą dwójki.