Fazės poslinkio raktavimas (PSK) – kas tai ir kaip veikia
Fazės poslinkio raktavimas (PSK) — sužinokite, kas tai, kaip veikia, privalumai ir taikymai belaidžiuose tinkluose bei duomenų perdavime.
Fazės poslinkio raktavimas (PSK) - tai skaitmeninės informacijos perdavimo būdas, kai informacija pateikiama keičiant nešančiosios bangos fazę (fazę.) Vietoje to, kad būtų keičiamas signalo amplitudė, visa reikšmė užkoduojama fazės padėtyje. Tokia priemonė dažnai leidžia efektyviau išnaudoti turimą dažnių juostos plotį.
Kaip tai veikia (paprastai)
Įsivaizduokite sinusoidinę bangą (sinusoidę), kuri periodiškai kyla ir leidžiasi. Jei vieno impulso metu pakeičiame bangos fazę — pavyzdžiui, vietoje viršūnės staiga pereiname į apačią — tas poslinkis gali reikšti tam tikrą bitą arba bitų seką. Keisdami arba nekeisdami fazę kiekvieną simbolio intervalą galime perduoti dvejetinę informaciją: tai vadinama dvejetainiu fazės poslinkio raktavimu (BPSK).
Fazės raktavimo tipai
- BPSK (Binary PSK) – naudoja dvi fazes (pvz., 0° ir 180°). Paprasta ir atspari triukšmui, bet kiek neefektyvi spektriniu požiūriu, nes vienas simbolis neša tik vieną bitą.
- QPSK (Quadrature PSK) – naudoja keturias fazes, todėl vienas simbolis neša 2 bitus. Dažnai naudojama belaidėse sistemose dėl geros balanso tarp spartos ir atsparumo trikdžiams.
- M‑PSK (pvz., 8‑PSK, 16‑PSK) – daugiau fazių reiškia didesnį bitų kiekį vienam simboliui (didesnė srautų sparta), bet sumažėja atsparumas triukšmui ir reikalingas didesnis signalo santykis su triukšmu (SNR).
- DPSK (Differential PSK) – koduoja skirtumą tarp gretimų fazių, todėl imtuvas gali atpažinti simbolius be sudėtingo fazės sinchronizavimo (naudinga, kai lengva patirti fazės ambiguumą).
Praktiški aspektai ir demoduliacija
Norint atkurti duomenis iš PSK signalo, imtuvas turi nustatyti simbolių fazes. Tai galima daryti koherentiniu būdu, t. y. turint vietinį nešančiosios fazės „referencinį“ signalą (reikia fazės sinchronizacijos), arba nekoherentiniu būdu (pvz., DPSK). Demoduliacijai naudojami maišytuvai, fazės užrakinimo kilpos (PLL) ir simbolio laiko sinchronizacija. PSK sistemos jautrios fazės šuoliams, fazės triukšmui ir laiko klaidoms, todėl praktikoje reikalingas sinchronizacijos mechanizmas.
Spektro ir klaidų ypatybės
Spektrinė efektyvumas: didinant fazių skaičių (M‑PSK), galima perduoti daugiau bitų per simbolį, t. y. padidinti duomenų spartą toje pačioje juostoje. Tačiau didesnės modulacijos laipsnis paprastai reikalauja aukštesnio SNR, kad būtų pasiektas priimtinas klaidų lygis (BER).
Energijos ir triukšmo jautrumas: BPSK yra vienas iš patikimiausių variantų esant žemam SNR. QPSK suteikia gerą kompromisą tarp spartos ir patikimumo. Aukštesnio laipsnio PSK (pvz., 8‑PSK) greičiau „traukiamas“ triukšmo ir fazės netikslumų.
Privalumai ir trūkumai
- Privalumai: gera spektrinė efektyvumas, palyginti paprasta įgyvendinti (ypač BPSK/QPSK), geras veikimas esant amplitudiniams iškraipymams (kai amplitudė nėra naudojama informacijai).
- Trūkumai: reikalauja tikslaus fazės sinchronizavimo (koherentinė demoduliacija), jautrumas fazės triukšmui ir nelygumams stiprintuvuose; aukštesnės pakopos PSK mažiau atsparus triukšmui nei paprastesnės modulacijos.
Taikymai
Fazės poslinkio raktavimas plačiai naudojamas skaitmeninėse ryšio sistemose: palydovinėse jungtyse, mobiliuosiuose tinkluose, radijo ryšyje ir belaidžiuose tinkluose. Pavyzdžiui, tam tikruose belaidžio LAN standartuose naudojami QPSK ar sudėtingesni PSK variantai, o PSK dažnai derinamas su ortogonaliuoju dažnio dalijimo multipleksavimu, kad būtų pasiekti didesni duomenų perdavimo greičiai.
Santrauka
Fazės poslinkio raktavimas yra efektyvus būdas perduoti skaitmeninę informaciją moduliuojant nešančiosios bangos fazę. Pasirenkant tarp BPSK, QPSK ar aukštesnės eilės M‑PSK, sistemas projektuojama taip, kad būtų rasta pusiausvyra tarp spektrinės efektyvumo, reikalingo SNR ir atsparumo triukšmui. Praktikoje naudojamos papildomos priemonės — fazės sinchronizacija, DPSK, kanalų kodavimas — siekiant sumažinti klaidų skaičių ir pagerinti perdavimo patikimumą.
Dviejų fazių poslinkio rakto (2PSK) pilkos spalvos kodas
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra fazės poslinkio raktas?
A: Fazės poslinkio raktas - tai informacijos perdavimo būdas, kai moduliuojama nešančiosios bangos fazė. Bangos amplitudė neperduoda jokios informacijos; visa informacija yra signalo fazėje.
K: Kaip galime panaudoti šią sistemą, kad geriau išnaudotume turimą dažnių juostos plotį?
A: Naudodami šią sistemą galime geriau išnaudoti turimą dažnių juostos plotį, nes visa informacija yra signalo fazėje, o ne amplitudėje.
K: Ką reiškia "fazės poslinkis"?
A: "Fazės poslinkis" reiškia, kad jei bangą įsivaizduojame kaip vingiuotą liniją (kaip sinusoidę) ir ji yra vienoje savo vingio dalyje (pvz., viršuje), o paskui tuoj pat pereina į kitą savo vingio dalį (pvz., apačioje), tai vadinama fazės poslinkiu.
K: Kaip dvejetainis fazės poslinkio raktas gali būti naudojamas kompiuterio duomenims radijo bangomis siųsti?
A: Dvejetainis fazės poslinkio raktas gali būti gana efektyviai naudojamas kompiuterio duomenims radijo bangomis siųsti, keičiant arba nekeičiant bangą kiekvieną kartą, kai ji pasiekia savo bangos viršūnę, kuri atitinkamai reiškia vienetus arba nulius.
K: Kokie belaidžio LAN standartai naudoja fazės poslinkio raktą?
A: Kai kurie belaidžio LAN standartai, kuriuose naudojamas fazės poslinkio raktas, apima tuos, kurie sujungti su ortogonaliuoju dažnio dalijimo multipleksavimu, kad būtų galima pasiekti didesnį duomenų perdavimo greitį.
Ieškoti