Kluczowanie z przesunięciem fazowym (PSK) to metoda modulacji cyfrowej stosowana w systemach komunikacyjnych do przesyłania danych cyfrowych poprzez zmianę fazy sygnału nośnego. Podstawową zasadą PSK jest kodowanie informacji w przesunięciach fazowych fali nośnej. Przyjrzyjmy się szczegółowo metodzie PSK:
1.Podstawowa koncepcja PSK:
- Modulacja fazowa:
- PSK moduluje fazę sinusoidalnego sygnału nośnego w celu reprezentowania danych cyfrowych.
- W PSK faza sygnału nośnego zmienia się w zależności od przesyłanej informacji binarnej.
- Reprezentacja binarna:
- PSK zwykle reprezentuje dane binarne, gdzie każdy symbol binarny (0 lub 1) jest odwzorowywany na określone przesunięcie fazowe sygnału nośnego.
- Wybór przesunięcia fazowego określa przesyłaną informację binarną.
2.Binarne kluczowanie z przesunięciem fazowym (BPSK):
- Dwa przesunięcia fazowe:
- BPSK to najprostsza forma PSK, wykorzystująca dwa różne przesunięcia fazowe do reprezentowania symboli binarnych.
- Przesunięcia fazowe zazwyczaj odpowiadają 0 i 180 stopniom.
- Mapowanie symboli:
- Każdy symbol binarny jest reprezentowany przez określone przesunięcie fazowe sygnału nośnego.
- Przesunięcie fazowe zmienia się gwałtownie w środku każdego okresu symbolu.
- Schemat konstelacji:
- Diagram konstelacji BPSK przedstawia dwa punkty, każdy odpowiadający jednemu z dwóch przesunięć fazowych.
- Punkty są zazwyczaj umieszczone na przeciwległych końcach złożonej płaszczyzny.
3.Kwadraturowe kluczowanie z przesunięciem fazowym (QPSK):
- Cztery przesunięcia fazowe:
- QPSK rozszerza BPSK, wykorzystując cztery różne przesunięcia fazowe do reprezentowania symboli.
- Przesunięcia fazowe wynoszą zazwyczaj 0, 90, 180 i 270 stopni.
- Mapowanie symboli:
- Każdy symbol w QPSK reprezentuje dwa bity informacji, co pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie dostępnego pasma.
- Cztery przesunięcia fazowe są odwzorowywane na możliwe kombinacje dwóch bitów w sekwencji binarnej.
- Schemat konstelacji:
- Diagram konstelacji QPSK przedstawia cztery punkty, każdy odpowiadający jednemu z czterech przesunięć fazowych.
- Punkty są zwykle umieszczane na wierzchołkach kwadratu na płaszczyźnie zespolonej.
4.PSK wyższego rzędu:
- Więcej przesunięć fazowych:
- Schematy PSK wyższego rzędu, takie jak 8-PSK i 16-PSK, wykorzystują większą liczbę przesunięć fazowych do reprezentowania symboli.
- Na przykład 8-PSK wykorzystuje osiem różnych przesunięć fazowych, a 16-PSK wykorzystuje szesnaście przesunięć fazowych.
- Mapowanie symboli:
- Każdy symbol w PSK wyższego rzędu reprezentuje większą liczbę bitów, co pozwala na wyższe szybkości transmisji danych.
- Przesunięcia fazowe są odwzorowywane na możliwe kombinacje wielu bitów w sekwencji binarnej.
- Schemat konstelacji:
- Diagramy konstelacji dla PSK wyższego rzędu pokazują większą liczbę punktów ułożonych po okręgu na płaszczyźnie zespolonej.
5.Kluczowanie różnicowego przesunięcia fazowego (DPSK):
- Względne zmiany fazowe:
- DPSK jest odmianą PSK, w której do reprezentowania danych wykorzystywane są różnice fazowe pomiędzy kolejnymi symbolami.
- Zamiast bezwzględnych przesunięć fazowych, DPSK koncentruje się na zmianach fazy.
- Mapowanie symboli:
- DPSK reprezentuje symbole oparte na względnych zmianach fazowych w stosunku do poprzedniego symbolu.
- Takie podejście może uprościć demodulację w niektórych scenariuszach.
- Schemat konstelacji:
- Diagram konstelacji dla DPSK pokazuje różnice fazowe pomiędzy kolejnymi symbolami, zwykle przedstawianymi jako kąty na płaszczyźnie zespolonej.
6.Zastosowania PSK:
- Komunikacja bezprzewodowa:
- PSK jest szeroko stosowany w systemach komunikacji bezprzewodowej, w tym w komunikacji satelitarnej, transmisji cyfrowej i komunikacji mobilnej.
- Transmisja danych:
- PSK jest wybierany ze względu na wydajność widmową, pozwalającą na transmisję większej szybkości transmisji danych w ramach dostępnego pasma.
7.Wniosek:
- Podsumowanie modulacji:
- PSK moduluje fazę sygnału nośnego w celu reprezentowania danych cyfrowych.
- Różne schematy PSK wykorzystują różną liczbę przesunięć fazowych, oferując kompromis między wydajnością widmową a złożonością.
- Aplikacje:
- PSK znajduje zastosowanie w różnych systemach komunikacyjnych, gdzie istotne jest efektywne wykorzystanie pasma i większa szybkość transmisji danych.
Podsumowując, metoda PSK polega na modulowaniu fazy sygnału nośnego w celu reprezentowania danych cyfrowych. Obejmuje różne schematy, takie jak BPSK, QPSK, PSK wyższego rzędu i DPSK, z których każdy oferuje inny kompromis między wydajnością widmową a złożonością. PSK jest szeroko stosowany w systemach komunikacji bezprzewodowej ze względu na jego zdolność do wydajnego przesyłania danych cyfrowych poprzez zmianę fazy sygnału nośnego.