Phase Shift Keying (PSK) è un metodo di modulazione digitale utilizzato nei sistemi di comunicazione per trasmettere dati digitali variando la fase di un segnale portante. Il principio primario alla base del PSK è la codifica delle informazioni negli sfasamenti dell’onda portante. Esploriamo il metodo PSK in dettaglio:
1. Concetto base di PSK:
- Modulazione di fase:
- PSK modula la fase di un segnale portante sinusoidale per rappresentare i dati digitali.
- Nel PSK, la fase del segnale portante viene variata a seconda dell’informazione binaria da trasmettere.
- Rappresentazione binaria:
- PSK rappresenta comunemente dati binari, in cui ciascun simbolo binario (0 o 1) è mappato su uno specifico sfasamento del segnale portante.
- La scelta dello sfasamento determina l’informazione binaria trasmessa.
2. Chiusura binaria a spostamento di fase (BPSK):
- Due spostamenti di fase:
- BPSK è la forma più semplice di PSK, che utilizza due diversi sfasamenti per rappresentare simboli binari.
- Gli sfasamenti corrispondono tipicamente a 0 e 180 gradi.
- Mappatura dei simboli:
- Ogni simbolo binario è rappresentato da uno specifico sfasamento del segnale portante.
- Lo sfasamento cambia bruscamente nel punto medio di ciascun periodo del simbolo.
- Diagramma della costellazione:
- Il diagramma della costellazione per BPSK mostra due punti, ciascuno corrispondente a uno dei due sfasamenti.
- I punti sono generalmente posizionati alle estremità opposte del piano complesso.
3. Chiave a spostamento di fase in quadratura (QPSK):
- Quattro spostamenti di fase:
- QPSK estende BPSK utilizzando quattro diversi sfasamenti per rappresentare i simboli.
- Gli sfasamenti sono tipicamente di 0, 90, 180 e 270 gradi.
- Mappatura dei simboli:
- Ogni simbolo in QPSK rappresenta due bit di informazione, consentendo un uso più efficiente della larghezza di banda disponibile.
- I quattro sfasamenti sono mappati sulle possibili combinazioni di due bit in una sequenza binaria.
- Diagramma della costellazione:
- Il diagramma della costellazione per QPSK mostra quattro punti, ciascuno corrispondente a uno dei quattro sfasamenti.
- I punti sono tipicamente posizionati ai vertici di un quadrato nel piano complesso.
4. PSK di ordine superiore:
- Altri spostamenti di fase:
- Gli schemi PSK di ordine superiore, come 8-PSK e 16-PSK, utilizzano un numero maggiore di sfasamenti per rappresentare i simboli.
- Ad esempio, 8-PSK utilizza otto diversi sfasamenti e 16-PSK utilizza sedici sfasamenti.
- Mappatura dei simboli:
- Ogni simbolo nel PSK di ordine superiore rappresenta un numero maggiore di bit, consentendo velocità di dati più elevate.
- Gli sfasamenti sono mappati sulle possibili combinazioni di più bit in una sequenza binaria.
- Diagramma della costellazione:
- I diagrammi delle costellazioni per PSK di ordine superiore mostrano un numero maggiore di punti, disposti secondo uno schema circolare nel piano complesso.
5. Chiave a spostamento di fase differenziale (DPSK):
- Cambiamenti di fase relativi:
- DPSK è una variante di PSK in cui le differenze di fase tra simboli consecutivi vengono utilizzate per rappresentare i dati.
- Invece che sugli sfasamenti assoluti, DPSK si concentra sui cambiamenti di fase.
- Mappatura dei simboli:
- DPSK rappresenta i simboli in base ai relativi cambiamenti di fase rispetto al simbolo precedente.
- Questo approccio può semplificare la demodulazione in determinati scenari.
- Diagramma della costellazione:
- Il diagramma della costellazione per DPSK mostra le differenze di fase tra simboli consecutivi, tipicamente rappresentati come angoli nel piano complesso.
6. Applicazioni di PSK:
- Comunicazone wireless:
- PSK è ampiamente utilizzato nei sistemi di comunicazione wireless, tra cui la comunicazione satellitare, la trasmissione digitale e la comunicazione mobile.
- Trasmissione dati:
- PSK è scelto per la sua efficienza spettrale, consentendo la trasmissione di una velocità dati più elevata all’interno della larghezza di banda disponibile.
7. Conclusione:
- Riepilogo della modulazione:
- PSK modula la fase del segnale portante per rappresentare i dati digitali.
- Diversi schemi PSK utilizzano un numero variabile di sfasamenti, offrendo un compromesso tra efficienza spettrale e complessità.
- Applicazioni:
- PSK viene applicato in vari sistemi di comunicazione in cui sono essenziali un uso efficiente della larghezza di banda e velocità di trasmissione dati più elevate.
In sintesi, il metodo PSK prevede la modulazione della fase di un segnale portante per rappresentare i dati digitali. Comprende vari schemi, come BPSK, QPSK, PSK di ordine superiore e DPSK, ciascuno dei quali offre diversi compromessi tra efficienza spettrale e complessità. PSK è ampiamente utilizzato nei sistemi di comunicazione wireless per la sua capacità di trasmettere in modo efficiente dati digitali variando la fase del segnale portante.