Fasskiftning

Fasskiftnyckeln ( engelska Phase Shift Keying, PSK) är en digital moduleringsmetod inom kommunikationsteknik . En sinusformad bärare våg knappas in diskreta fas steg av den digitala dataströmmen som skall sändas.

I den enklaste formen, den binära PSK (BPSK) eller 2-PSK, kan en bit överföras per symbol . PSK används sällan i praktiken på grund av dess låga spektrala effektivitet . Det är emellertid grunden för olika andra digitala moduleringsmetoder såsom kvadraturfasskiftnyckling (QPSK) och kvadraturamplitudmodulering (QAM), där, utöver faspositionen, även amplituden för bäraroscillationen moduleras diskret steg.

Binär fasskiftnyckling

Konstellationsdiagram över BPSK

Med binär fasförskjutningsnyckling görs en växling mellan två faslägen, som visas i konstellationsdiagrammet till höger med de två symbolprickarna. På grund av det lilla antalet endast två symboler som är på det maximala avståndet från varandra, finns det fördelen med hög interferensimmunitet . Informationen från en bit, logisk 0 och logisk 1 , tilldelas de två symbolerna och denna betydelse överensstämmer mellan avsändaren och mottagaren. Det spelar ingen roll var konstellationspunkterna är placerade i planet, så länge avståndet från nollpunkten är symmetriskt och anslutningslinjen för de två symbolpunkterna går genom nollpunkten.

Synkronisering

Oklarheten i faspositionen resulterar i problemet för mottagaren att utan ytterligare åtgärder kan det inte erkännas vilken fasposition som har vilket logiskt värde.

En möjlighet, som går utöver den faktiska moduleringsprocessen, är att komma överens om en synkroniseringssekvens mellan sändaren och mottagaren i början av en överföring, med hjälp av vilken mottagaren kan bestämma en referensoscillation i faspositionen och därmed ställa in den till samma fasläge som sändaren. Vid behov måste denna synkronisering tillsammans med nödvändig signalering också upprepas under en överföring.

En annan möjlighet som undviker att matcha eller synkronisera referensfaspositionen är inte att tilldela informationen till de enskilda symbolerna (faspositioner), utan snarare informationen endast i ändringen av faspositionen för ett logiskt tillstånd eller i den saknade förändringen i fasen position för den andra överföringen av det logiska tillståndet. Denna procedur kallas differential phase shift keying , förkortad DPSK ( engelska differential phase shift keying ).

Palpation

Temporal signalkurva för en BPSK-modulerad datasekvens med hård knappning mellan de två faslägena

Med den omedelbara övergången mellan de olika faslägena, som visas i figuren motsatt med den temporala signalkurvan för en datasekvens modulerad med BPSK, upptar den plötsliga omkopplingsprocessen och dess höga spektralkomponenter en stor bandbredd . För att minska bandbredden används pulsformningsfilter som uppfyller det första Nyquist -villkoret, undviker symbolöverhörning och gör den omedelbara ändringen mellan faslägena ”mjukare”.

Kvadratur fasskiftning

Fyra symboler används i QPSK, vilket innebär att två bitar kan överföras per symbol. Detta fördubblar utnyttjandet av tillgänglig bandbredd.

Det finns olika versioner av QPSK, till exempel π / 4-QPSK, som ofta används i praktiken, och offset QPSK (OQPSK), som inte leder övergången mellan två överföringssymboler i det komplexa planet genom nollpunkten , vilket leder till en sänkning av bäraroscillationen motsvarar noll. Genom att undvika överdriven sänkning av bäraren kan interferenseffekter som utlöses av olinjära överföringsegenskaper, t.ex. B. i överföringsförstärkare.

litteratur

• Rudolf Mäusl, Jürgen Göbel: Analoga och digitala moduleringsmetoder . Hüthig Verlag, 2002, ISBN 3-7785-2886-6 .  
• John G. Proakis, Masoud Salehi: Digital kommunikation . 5: e upplagan. McGraw Hill, 2008, ISBN 978-0-07-126378-8 , kapitel 3: Digitala moduleringsscheman.