Fáziskulcsolás

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2018. július 31-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 9 szerkesztést igényelnek .

A fáziseltolásos kulcsolás (PSK) a fázismoduláció egyik fajtája , amelyben a vivőhullám fázisa az információs üzenettől függően hirtelen megváltozik.

Leírás

A fáziseltolásos jel a következő formában van:

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

ahol a jel burkológörbéjét határozza meg; a moduláló jel. diszkrét értékeket vehet fel . - vivőfrekvencia ; - idő. $g(t)$ $\varphi _{m}(t)$ $\varphi _{m}(t)$ $M$ $f_{c}$ $t$

Ha , akkor a fáziseltolásos kulcsolást bináris fáziseltolásos kulcsozásnak (BPSK, B-Binary - 1 bit 1 fázisváltásonként), ha - kvadratúra fáziseltolásos kulcsozásnak (QPSK, Q-Quadro - 2 bit 1 fázisváltásonként) nevezzük, (8 -PSK - 1 fázisváltásonként 3 bit), stb. Így az egy fázisugrással továbbított bitek száma az a teljesítmény, amelyre kettőt emelnek egy -sorrendű bináris szám továbbításához szükséges fázisok számának meghatározásakor. $M=2$ $M=4$ $M=8$ $n$ $n$

A fáziseltolásos jel két ortonormális jel és [1] lineáris kombinációjának tekinthető : $ül)$ $y_1$ $y_2$

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

ahol

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].

Így a jel kétdimenziós, koordinátákkal rendelkező vektornak tekinthető . Ha az értékeket a vízszintes tengely mentén, az értékeket pedig a függőleges tengely mentén ábrázoljuk, akkor a koordinátákkal és pontokkal az ábrákon látható térdiagramokat alkotják. $S_{m}(t)$ $[S_{1}(m,\;M);\;\;S_{2}(m,\;M)]$ $S_{1}(m,\;M)$ $S_{2}(m,\;M)$ $S_{1}(m,\;M)$ $S_{2}(m,\;M)$

Bináris fáziseltolásos kulcsozás (BPSK)
Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)
Oktális fáziseltolásos kulcsozás (8-PSK)

Bináris fáziseltolásos kulcsolás

A bináris fáziseltolásos kulcsozás ( BPSK ) a fáziseltolásos kulcsozás legegyszerűbb formája . A bináris PSK áramkör működése a vivőhullám fázisának eltolása két érték egyikével, nullával vagy (180°). A Binary Phase Shift Keying a Quadrature Shift Keying (QAM-2) speciális esetének is tekinthető . $\pi$

Koherens észlelés

Ez a moduláció a leginkább zajálló az összes PSK-típus közül, vagyis bináris PSK használatakor a legkisebb a hiba valószínűsége az adatok fogadásakor (közvetlenül a Manchester-2 kód után). Azonban minden szimbólum csak 1 bitnyi információt hordoz, ami ennél a modulációs módszernél a legalacsonyabb információátviteli sebességhez vezet .

A bináris PSK bithiba valószínűsége ( BER — Bit Error Rate ) egy additív fehér Gauss-zajjal (AWGN) rendelkező csatornában a következő képlettel számítható ki:

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

ahol

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

Mivel szimbólumonként 1 bit van, a szimbólumonkénti hiba valószínűségét ugyanazzal a képlettel számítjuk ki.

A kommunikációs csatorna által bevezetett tetszőleges fázisváltozás jelenlétében a demodulátor nem tudja meghatározni, hogy melyik konstellációs pont felel meg az 1-nek és a 0-nak, ezért az adatokat gyakran differenciáltan kódolják a moduláció előtt.

Inkoherens észlelés

Nem koherens detektálás esetén differenciális bináris fáziseltolásos kulcsozást alkalmazunk.

Megvalósítás

A bináris adatokat gyakran a következő jelekkel továbbítják:

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

bináris "0" esetén;

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)

bináris "1" esetén

hol a vivőhullám frekvenciája. $f_{c}$

Kvadratúra fáziseltolásos kulcsozás

A kvadratúra fáziseltolásos kulcsozás ( QPSK – kvadratúra fáziseltolásos kulcsozás vagy 4-PSK) négy, egy körön egyenlő távolságra elhelyezett pontból álló konstellációt használ. 4 fázist használva a QPSK szimbólumonként két bittel rendelkezik, amint az az ábrán látható. Az elemzés azt mutatja, hogy a sebesség megduplázható a BPSK-hoz képest azonos jelsávszélesség mellett, vagy lehetővé teszi a sebesség változatlan hagyását, de a sávszélesség felére csökkentését.

Bár a QPSK felfogható négyzetes kulcsolásnak (QAM-4), néha könnyebb úgy elképzelni, mint két független, 90°-kal eltolt modulált vivőt. Ezzel a megközelítéssel páros (páratlan) biteket használnak a fázisbeli komponens modulálására , páratlan (páros) biteket pedig a vivő kvadratúra komponensének modulálására . Mivel a BPSK-t mindkét vivőkomponenshez használják, egymástól függetlenül demodulálhatók . $én$ $K$

Koherens észlelés

Koherens észlelés esetén a QPSK bithiba valószínűsége ugyanaz, mint a BPSK esetében:

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

Mivel azonban a szimbólumban két bit van, a szimbólumhiba értéke nő:

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

Magas jel-zaj arány mellett (ez a valódi QPSK-rendszerekhez szükséges) a szimbólumhiba valószínűsége megközelítőleg megbecsülhető a következő képlettel:

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

Inkoherens észlelés

A BPSK-hoz hasonlóan a vevőnél a kezdeti fázis bizonytalansága van. Ezért a nem koherens detektálásban a differenciális kódolású QPSK-t gyakrabban használják a gyakorlatban.

A QPSK és az első típusú moduláció ( AMn , FSK ) között az a különbség, hogy a továbbított információ sűrűsége a csatorna frekvenciaszélességében (szimbólumként, hertzenként ) nagyobb, mint egy.

Például AMn-ben a sűrűség sokkal kisebb, mint az egység (0,1-0,001 bit / Hz ) - ez annak köszönhető, hogy az első alacsony érzékenységű vevők szűrőiben energiát kell felhalmozni. Az FSK-ban ez a mutató megközelíti az egységet (0,1-1) bit/szimbólum (bit/ Hz ). Például a GSM -ben használt GMSK -ban az információsűrűség 1.

Ezt a típusú modulációt például a CDMA2000 1X EV-DO cellás szabványban használják .

π/4-QPSK

Itt van két különálló, szürke kódolású konstelláció, amelyek egymáshoz képest 45°-kal el vannak forgatva. Általában páros és páratlan biteket használnak a megfelelő konstelláció pontjainak meghatározására. Ez csökkenti a maximális fázisugrást 180°-ról 135°-ra.

Másrészt a π/4-QPSK használata egyszerű demodulációt eredményez, ezért időosztásos cellás kommunikációs rendszerekben használják.

FSK magasabb rendű

A 8-nál nagyobb rendelésű FSK-t ritkán használják. Egy-egy jelcsomag információs kapacitásának további növelésében a fő gátló tényező a jelzaj immunitás csökkenése. Ha a szomszédos szimbólumok közötti fázistávolság csökken, akkor kisebb erősségű interferencia okozhat hibát.

Differenciál PSK

A PSK implementációja során például folyamatos, szinkronizálás nélküli átvitelnél előfordulhat a konstelláció elforgatásának problémája. Egy ilyen probléma megoldására nem a fázis helyzete, hanem annak változása alapján történő kódolás használható.

Különösen a DBPSK esetében a fázis 180°-kal változik "1" átvitelnél, és változatlan marad "0" átvitelnél.

Lásd még

Jegyzetek

↑ Prokis J. Digitális kommunikáció. — Per. angolról. // Szerk. D. D. Klovsky. - M .: Rádió és kommunikáció, 2000. - 800 p. - 151. oldal.

Irodalom

Prokis, J. Digitális kommunikáció = Digital Communications / Klovsky D. D. - M . : Radio and communication, 2000. - 800 p. — ISBN 5-256-01434-X .
Sklyar, Bernard. Digitális kommunikáció. Elméleti alapok és gyakorlati alkalmazás = Digital Communications: Fundamentals and Applications. - 2. kiadás - M . : "Williams" , 2007. - S. 1104. - ISBN 0-13-084788-7 .
Feer K. Vezeték nélküli digitális kommunikáció. Modulációs és szórt spektrum módszerek = Wireless Digital Communications: Modulation and Spread Spectrum Applications. - M . : Rádió és kommunikáció, 2000. - 552 p. — ISBN 5-256-01444-7 .

Linkek

amatőr rádió

Tevékenység

rádiósport

Fegyelmek	Körülbelül MR-2 Sokoldalú MP-3 Sokoldalú MP-4 Rádiókommunikáció HF-en Rádió kommunikáció VHF-en SRT
A sport mesterei	Szovjetunió HMS Oroszország HMS MSMK Ukrajna HMS

Előírások

Szervezetek

IARU
ITU
- ITU-T
- ITU-R
- ITU-D
MSR
DOSAAF
Roskomnadzor
Az orosz rádióamatőrök szövetsége
- Szaratov
FSUE "GRCHTS"

Kommunikációs módok

telefon	AM DSB-SC SSB FM DÉLUTÁN
tévé	SSTV
Adatok / Távirat	AMRNet APRS AX.25 CW D-STAR FRN FSK MFSK OFDM PACTOR Winmor PSK PSK31 PSKmail VEZETÉKEK Szórt spektrumú echolink

Technológia

kultúra

Irodalom	Brosúrák Segítség rádióamatőrnek Magazinok QST Rádió Könyvek Tömegrádió könyvtár Fiatal rádióamatőr
Filmek	Ha a világ fiúi... Fölöttünk a Déli Kereszt