Vaiheavainnus

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 31. heinäkuuta 2018 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 9 muokkausta .

Phase shift keying (PSK) on yksi vaihemodulaation tyypeistä , jossa kantoaallon vaihe muuttuu äkillisesti informaatiosanomasta riippuen.

Kuvaus

Vaiheensiirtoavainnetulla signaalilla on seuraava muoto:

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

missä määrittää signaalin verhokäyrän; on moduloiva signaali. voi ottaa erillisiä arvoja. - kantoaaltotaajuus ; - aika. $g(t)$ $\varphi _{m}(t)$ $\varphi _{m}(t)$ $M$ $f_{c}$ $t$

Jos , niin vaihesiirtoavainnointia kutsutaan binäärivaiheen siirtoavainnoksi (BPSK, B-Binary - 1 bitti per 1 vaihemuutos), jos - kvadratuurivaiheen siirtoavainnus (QPSK, Q-Quadro - 2 bittiä 1 vaihemuutosta kohti), (8 -PSK - 3 bittiä 1 vaihemuutosta kohti) jne. Siten yhdellä vaihehypyllä lähetettyjen bittien määrä on teho, johon kaksi nostetaan määritettäessä vaiheiden lukumäärää, joka tarvitaan lähettämään -järjestysbinääriluku. $M = 2$ $M = 4$ $M = 8$ $n$ $n$

Vaihesiirtoavainnettua signaalia voidaan pitää kahden ortonormaalin signaalin ja [1] lineaarisena yhdistelmänä : $istua)$ $y_1$ $y_2$

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

missä

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].

Näin ollen signaalia voidaan pitää kaksiulotteisena vektorina, jonka koordinaatit ovat . Jos arvot piirretään vaaka-akselia pitkin ja arvot pystyakselia pitkin, pisteet koordinaatteineen muodostavat kuvissa esitetyt tilakaaviot. $S_{m}(t)$ $[S_{1}(m,\;M);\;\;S_{2}(m,\;M)]$ $S_{1}(m,\;M)$ $S_{2}(m,\;M)$ $S_{1}(m,\;M)$ $S_{2}(m,\;M)$

Binary Phase Shift Keying (BPSK)
Quadrature Phase Shift Keying (QPSK)
Oktaalinen vaihesiirtoavain (8-PSK)

Binäärivaihesiirtoavainnus

Binäärinen vaihesiirtoavainnus ( BPSK ) on vaihesiirtoavainnoinnin yksinkertaisin muoto . Binaarisen PSK-piirin toiminta on siirtää kantoaallon vaihetta yhdellä kahdesta arvosta, nolla tai (180°). Binaarista vaihesiirtoavainnusta voidaan pitää myös kvadratuuriavainnoinnin (QAM-2) erikoistapauksena. $\pi$

Koherentti tunnistus

Tämä modulaatio on kaikista PSK-tyypeistä melunkestävin, eli binaarista PSK:ta käytettäessä virheen todennäköisyys dataa vastaanotettaessa on pienin (Välittömästi Manchester-2-koodin jälkeen). Jokainen symboli kuljettaa kuitenkin vain 1 bitin informaatiota, mikä johtaa alhaisimpaan tiedonsiirtonopeuteen tässä modulaatiomenetelmässä .

Binäärisen PSK:n bittivirhetodennäköisyys ( BER — Bit Error Rate ) kanavassa, jossa on additiivista valkoista Gaussista kohinaa (AWGN), voidaan laskea kaavalla:

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

missä

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

Koska symbolia kohden on 1 bitti, virhetodennäköisyys per symboli lasketaan samalla kaavalla.

Viestintäkanavan aiheuttaman mielivaltaisen vaiheen muutoksen läsnä ollessa demodulaattori ei pysty määrittämään, mikä konstellaatiopiste vastaa arvoja 1 ja 0. Tämän seurauksena data koodataan usein differentiaalisesti ennen modulointia.

Epäjohdonmukainen tunnistus

Epäkoherentin ilmaisun tapauksessa käytetään differentiaalista binaarista vaihesiirtoavainnusta.

Toteutus

Binaaridataa lähetetään usein seuraavilla signaaleilla:

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

binäärille "0";

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)

binäärille "1",

missä on kantoaallon taajuus. $f_{c}$

Kvadratuurinen vaihesiirtoavainnus

Kvadratuurinen vaihesiirtoavainnus ( QPSK — quadrature phase-shift keying tai 4-PSK) käyttää neljän pisteen konstellaatiota, jotka on sijoitettu yhtä suurille etäisyyksille ympyrässä. QPSK:ssa on 4 vaihetta kaksi bittiä symbolia kohden, kuten kuvassa näkyy. Analyysi osoittaa, että nopeus voidaan kaksinkertaistaa suhteessa BPSK:hen samalla signaalin kaistanleveydellä tai se antaa mahdollisuuden jättää nopeuden ennalleen, mutta pienentää kaistanleveyttä puoleen.

Vaikka QPSK:ta voidaan pitää kvadratuuriavaimennuksena (QAM-4), on joskus helpompi ajatella sitä kahtena itsenäisenä moduloituna kantoaallona, jotka on siirretty 90°. Tällä lähestymistavalla parillisia (parittomia) bittejä käytetään samanvaiheisen komponentin moduloimiseen ja parittomia (parillisia) bittejä käytetään kantoaallon kvadratuurikomponentin moduloimiseen . Koska BPSK:ta käytetään molemmissa kantoaaltokomponenteissa, ne voidaan demoduloida itsenäisesti. $minä$ $K$

Koherentti tunnistus

Koherentissa ilmaisussa QPSK:n bittivirhetodennäköisyys on sama kuin BPSK:n:

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

Koska symbolissa on kuitenkin kaksi bittiä, symbolivirheen arvo kasvaa:

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

Korkealla signaali-kohinasuhteella (tämä on tarpeen todellisille QPSK-järjestelmille) symbolivirheen todennäköisyys voidaan arvioida likimäärin seuraavalla kaavalla:

P_{s}\noin 2Q\vasen({\sqrt {{\frac {E_{s}}{N_{0}}}}\oikea).

Epäjohdonmukainen tunnistus

Kuten BPSK:ssa, vastaanottimessa on alkuvaiheen epävarmuuden ongelma. Siksi epäkoherentissa ilmaisussa käytetään useammin QPSK:ta differentiaalikoodauksella.

Ero QPSK:n ja ensimmäisten modulaatiotyyppien ( AMn , FSK ) välillä on se, että lähetetyn informaation tiheys kanavan taajuuden leveyteen nähden (per symboli, per hertsi ) on suurempi kuin yksi.

Esimerkiksi AMn:ssä tiheys on paljon pienempi kuin yksikkö (0,1-0,001 bit / Hz ) - tämä johtuu tarpeesta kerätä energiaa ensimmäisten matalaherkkien vastaanottimien suodattimiin. FSK:ssa tämä indikaattori lähestyy yksikköä (0,1-1) bittiä/symboli (bit/ Hz ). Esimerkiksi GSM :ssä käytetyssä GMSK : ssa informaatiotiheys on 1.

Tämän tyyppistä modulaatiota käytetään esimerkiksi CDMA2000 1X EV-DO -solukkostandardissa .

π/4-QPSK

Tässä on kaksi erillistä harmaakoodausta käyttävää tähdistöä, jotka on kierretty 45° toisiinsa nähden. Yleensä parillisia ja parittomia bittejä käytetään määrittämään vastaavan konstellaation pisteet. Tämä pienentää maksimivaihehypyn 180°:sta 135°:een.

Toisaalta π/4-QPSK:n käyttö johtaa yksinkertaiseen demodulaatioon ja siksi sitä käytetään aikajakoisissa solukkoviestintäjärjestelmissä.

Korkeampien tilausten FSK

FSK:ta, jonka tilaus on suurempi kuin 8, käytetään harvoin. Pääasiallinen estävä tekijä yhden signaalipaketin informaatiokapasiteetin lisäämisessä on signaalin kohinansietokyvyn heikkeneminen. Jos vierekkäisten symbolien välinen vaiheetäisyys pienenee, vähemmän voimakkaat häiriöt voivat aiheuttaa virheen.

Differentiaali PSK

PSK:ta toteutettaessa konstellaation kiertoongelma voi ilmetä esimerkiksi jatkuvassa lähetyksessä ilman synkronointia. Tällaisen ongelman ratkaisemiseksi voidaan käyttää koodausta, joka ei perustu vaiheen sijaintiin, vaan sen muutokseen.

Erityisesti DBPSK:n tapauksessa vaihe muuttuu 180° "1"-lähetyksessä ja pysyy muuttumattomana "0"-lähetyksessä.

Katso myös

Muistiinpanot

↑ Prokis J. Digitaalinen viestintä. — Per. englannista. // Toim. D.D. Klovsky. - M .: Radio ja viestintä, 2000. - 800 s. - sivu 151.

Kirjallisuus

Prokis, J. Digitaalinen viestintä = Digital Communications / Klovsky D. D. - M . : Radio and communication, 2000. - 800 s. — ISBN 5-256-01434-X .
Sklyar, Bernard. Digitaalinen viestintä. Teoreettiset perusteet ja käytännön sovellus = Digital Communications: Fundamentals and Applications. - 2. painos - M . : "Williams" , 2007. - S. 1104. - ISBN 0-13-084788-7 .
Feer K. Langaton digitaalinen viestintä. Modulaatio- ja hajaspektrimenetelmät = Wireless Digital Communications: Modulation and Spread Spectrum Applications. - M . : Radio ja viestintä, 2000. - 552 s. — ISBN 5-256-01444-7 .

Linkit

amatööriradio

Toiminta

radiourheilu

Kurinalat	Monipuolinen MR-2 Monipuolinen MP-3 Monipuolinen MP-4 Radioliikenne HF:llä Radioviestintä VHF:llä SRT
Urheilun mestarit	Neuvostoliitto HMS Venäjä HMS MSMK Ukraina HMS

määräyksiä

Organisaatiot

IARU
ITU
- ITU-T
- ITU-R
- ITU-D
MSR
DOSAAF
Roskomnadzor
Venäjän radioamatöörien liitto
- Saratov
FSUE "GRCHTS"

Viestintätilat

Puhelin	OLEN DSB-SC SSB FM PM
TV	SSTV
Data / lennätin	AMRNnet APRS AX.25 CW D-TÄHTI FRN FSK MFSK OFDM PAKTORI Winmor PSK PSK31 PSKmail JOHDOT Hajaspektri echolink

Tekniikka

kulttuuri

Kirjallisuus	Esitteet Apua radioamatöörille Aikakauslehdet QST Radio Kirjat Joukkoradiokirjasto Nuori radioamatööri
Elokuvat	Jos maailman pojat... Yläpuolellamme on Etelä risti