Phase Shift Keying (PSK) ist eine digitale Modulationsmethode, die in Kommunikationssystemen zur Übertragung digitaler Daten durch Variation der Phase eines Trägersignals verwendet wird. Das Hauptprinzip der PSK besteht darin, Informationen in den Phasenverschiebungen der Trägerwelle zu kodieren. Lassen Sie uns die PSK-Methode im Detail untersuchen:
1.Grundkonzept von PSK:
- Phasenmodulation:
- PSK moduliert die Phase eines sinusförmigen Trägersignals, um digitale Daten darzustellen.
- Bei PSK wird die Phase des Trägersignals entsprechend der zu übertragenden Binärinformation variiert.
- Binäre Darstellung:
- PSK stellt im Allgemeinen Binärdaten dar, bei denen jedes Binärsymbol (0 oder 1) einer bestimmten Phasenverschiebung des Trägersignals zugeordnet ist.
- Die Wahl der Phasenverschiebung bestimmt die übertragenen binären Informationen.
2.Binäre Phasenumtastung (BPSK):
- Zwei Phasenverschiebungen:
- BPSK ist die einfachste Form von PSK und verwendet zwei unterschiedliche Phasenverschiebungen zur Darstellung binärer Symbole.
- Die Phasenverschiebungen entsprechen typischerweise 0 und 180 Grad.
- Symbolzuordnung:
- Jedes Binärsymbol wird durch eine bestimmte Phasenverschiebung des Trägersignals dargestellt.
- Die Phasenverschiebung ändert sich abrupt in der Mitte jeder Symbolperiode.
- Konstellationsdiagramm:
- Das Konstellationsdiagramm für BPSK zeigt zwei Punkte, die jeweils einer der beiden Phasenverschiebungen entsprechen.
- Die Punkte liegen typischerweise an gegenüberliegenden Enden der komplexen Ebene.
3.Quadratur-Phasenumtastung (QPSK):
- Vier Phasenverschiebungen:
- QPSK erweitert BPSK um die Verwendung von vier verschiedenen Phasenverschiebungen zur Darstellung von Symbolen.
- Die Phasenverschiebungen betragen typischerweise 0, 90, 180 und 270 Grad.
- Symbolzuordnung:
- Jedes Symbol in QPSK stellt zwei Informationsbits dar, was eine effizientere Nutzung der verfügbaren Bandbreite ermöglicht.
- Die vier Phasenverschiebungen werden auf die möglichen Kombinationen zweier Bits in einer Binärsequenz abgebildet.
- Konstellationsdiagramm:
- Das Konstellationsdiagramm für QPSK zeigt vier Punkte, die jeweils einer der vier Phasenverschiebungen entsprechen.
- Die Punkte werden typischerweise an den Eckpunkten eines Quadrats in der komplexen Ebene positioniert.
4.PSK höherer Ordnung:
- Weitere Phasenverschiebungen:
- PSK-Schemata höherer Ordnung wie 8-PSK und 16-PSK verwenden eine größere Anzahl von Phasenverschiebungen zur Darstellung von Symbolen.
- Beispielsweise verwendet 8-PSK acht verschiedene Phasenverschiebungen und 16-PSK sechzehn Phasenverschiebungen.
- Symbolzuordnung:
- Jedes Symbol im PSK höherer Ordnung stellt eine größere Anzahl von Bits dar, was höhere Datenraten ermöglicht.
- Die Phasenverschiebungen werden auf die möglichen Kombinationen mehrerer Bits in einer Binärsequenz abgebildet.
- Konstellationsdiagramm:
- Die Konstellationsdiagramme für PSK höherer Ordnung zeigen eine größere Anzahl von Punkten, die in einem kreisförmigen Muster in der komplexen Ebene angeordnet sind.
5.Differenzielle Phasenumtastung (DPSK):
- Relative Phasenänderungen:
- DPSK ist eine Variante von PSK, bei der die Phasenunterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Symbolen zur Darstellung von Daten verwendet werden.
- Anstelle absoluter Phasenverschiebungen konzentriert sich DPSK auf Phasenänderungen.
- Symbolzuordnung:
- DPSK stellt Symbole dar, die auf den relativen Phasenänderungen gegenüber dem vorherigen Symbol basieren.
- Dieser Ansatz kann die Demodulation in bestimmten Szenarien vereinfachen.
- Konstellationsdiagramm:
- Das Konstellationsdiagramm für DPSK zeigt Phasenunterschiede zwischen aufeinanderfolgenden Symbolen, typischerweise dargestellt als Winkel in der komplexen Ebene.
6.Anwendungen von PSK:
- Drahtlose Kommunikation:
- PSK wird häufig in drahtlosen Kommunikationssystemen verwendet, einschließlich Satellitenkommunikation, digitalem Rundfunk und mobiler Kommunikation.
- Datenübertragung:
- PSK wird aufgrund seiner spektralen Effizienz ausgewählt und ermöglicht die Übertragung einer höheren Datenrate innerhalb der verfügbaren Bandbreite.
7.Abschluss:
- Zusammenfassung der Modulation:
- PSK moduliert die Phase des Trägersignals, um digitale Daten darzustellen.
- Verschiedene PSK-Systeme verwenden eine unterschiedliche Anzahl von Phasenverschiebungen, was einen Kompromiss zwischen spektraler Effizienz und Komplexität bietet.
- Anwendungen:
- PSK wird in verschiedenen Kommunikationssystemen eingesetzt, bei denen eine effiziente Nutzung der Bandbreite und höhere Datenraten unerlässlich sind.
Zusammenfassend umfasst die PSK-Methode die Modulation der Phase eines Trägersignals, um digitale Daten darzustellen. Es umfasst verschiedene Schemata wie BPSK, QPSK, PSK höherer Ordnung und DPSK, die jeweils unterschiedliche Kompromisse zwischen spektraler Effizienz und Komplexität bieten. PSK wird häufig in drahtlosen Kommunikationssystemen verwendet, da es durch Variation der Phase des Trägersignals digitale Daten effizient übertragen kann.