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O que é PSK, Phase Shift Keying

O que é PSK, Phase Shift Keying


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O chaveamento de mudança de fase, PSK, é amplamente utilizado atualmente em uma série de sistemas de comunicação de rádio. É particularmente adequado para a crescente área de comunicações de dados. PSK, o chaveamento de mudança de fase permite que os dados sejam transportados em um sinal de comunicação de rádio de maneira mais eficiente do que o chaveamento de freqüência, FSK e algumas outras formas de modulação.

Com a transferência de mais formas de comunicação de formatos analógicos para formatos digitais, a comunicação de dados está crescendo em importância, e com ela as várias formas de modulação que podem ser usadas para transportar dados.

Existem vários tipos de chaveamento de mudança de fase, PSK, que estão disponíveis para uso. Cada formato tem suas próprias vantagens e desvantagens, e a escolha do formato ideal deve ser feita para cada sistema de comunicação de rádio projetado. Para fazer a escolha certa, é necessário ter conhecimento e compreensão da maneira como o PSK funciona.

Phase Shift Keying, PSK, básico

Como qualquer forma de codificação de deslocamento, existem estados ou pontos definidos que são usados ​​para sinalizar os bits de dados. A forma básica da codificação de mudança de fase binária é conhecida como codificação de mudança de fase binária (BPSK) ou ocasionalmente é chamada de codificação de reversão de fase (PRK). Um sinal digital alternando entre +1 e -1 (ou 1 e 0) criará reversões de fase, ou seja, mudanças de fase de 180 graus conforme os dados mudam de estado.

O problema com a codificação de mudança de fase é que o receptor não pode saber a fase exata do sinal transmitido para determinar se ele está em uma marca ou condição de espaço. Isso não seria possível mesmo se os relógios do transmissor e do receptor estivessem vinculados com precisão, porque o comprimento do caminho determinaria a fase exata do sinal recebido. Para superar esse problema, os sistemas PSK usam um método diferencial para codificar os dados na portadora. Isso é realizado, por exemplo, fazendo uma mudança de fase igual a um, e nenhuma mudança de fase igual a zero. Melhorias adicionais podem ser feitas neste sistema básico e vários outros tipos de chaveamento de mudança de fase foram desenvolvidos. Uma melhoria simples pode ser feita fazendo uma mudança de fase em 90 graus em uma direção para um e 90 graus na outra para um zero. Isso mantém a reversão de fase de 180 graus entre os estados um e zero, mas fornece uma mudança distinta para um zero. Em um sistema básico que não usa esse processo, pode ser possível perder a sincronização se uma longa série de zeros for enviada. Isso ocorre porque a fase não mudará de estado para esta ocorrência.

Existem muitas variações na idéia básica de chaveamento de mudança de fase. Cada um tem suas próprias vantagens e desvantagens, permitindo que os projetistas de sistemas escolham o mais aplicável para quaisquer circunstâncias. Outras formas comuns incluem QPSK (Quadrature phase shift keying), onde quatro estados de fase são usados, cada um a 90 graus do outro, 8-PSK, onde há oito estados e assim por diante.


Diagramas de constelação PSK

Muitas vezes, é conveniente representar um sinal chaveado de mudança de fase e, às vezes, outros tipos de sinal usando um fasor ou diagrama de constelação. Usando este esquema, a fase do sinal é representada pelo ângulo ao redor do círculo e a amplitude pela distância da origem ou centro do círculo. Desta forma, o sinal pode ser resolvido em componentes de quadratura que representam o seno ou I para o componente em fase e o cosseno para o componente de quadratura. A maioria dos sistemas de chaveamento de fase usa uma amplitude constante e, portanto, os pontos aparecem em um círculo com uma amplitude constante e as mudanças no estado são representadas pelo movimento ao redor do círculo. Para o chaveamento binário usando reversões de fase, os dois pontos aparecem em pontos opostos no círculo. Outras formas de chaveamento de mudança de fase podem usar pontos diferentes no círculo e haverá mais pontos no círculo.

Quando plotados usando o equipamento de teste, os erros podem ser vistos nas posições ideais no diagrama de fase. Esses erros podem aparecer como resultado de imprecisões no modulador e equipamento de transmissão e recepção, ou como ruído que entra no sistema. Pode-se imaginar que se a posição da medição real quando comparada com a posição ideal se tornar muito grande, erros de dados aparecerão, pois o demodulador receptor é incapaz de detectar corretamente a posição pretendida do ponto ao redor do círculo.

O uso de uma visualização de constelação do sinal permite uma rápida descoberta de falhas em um sistema. Se o problema estiver relacionado à fase, a constelação se espalhará pelo círculo. Se o problema estiver relacionado à magnitude, a constelação se espalhará para fora do círculo, em direção ou longe da origem. Essas técnicas gráficas ajudam a isolar problemas muito mais rápido do que ao usar outras técnicas.

QPSK é usado para o link direto da estação base para a unidade móvel no sistema celular IS-95 e usa a posição de fase absoluta para representar os símbolos. Existem quatro pontos de decisão de fase e, ao passar de um estado para outro, é possível passar pela origem do círculo, indicando magnitude mínima.

No link reverso da estação móvel para a estação base, O-QPSK é usado para evitar transições através da origem. Considere os componentes que constituem qualquer vetor específico no diagrama de constelação como componentes X e Y. Normalmente, esses dois componentes transitariam simultaneamente, fazendo com que o vetor se movesse pela origem. No O-QPSK, um componente está atrasado, então o vetor se moverá primeiro para baixo e depois para cima, evitando assim se mover pela origem e simplificando o design do rádio. Um diagrama de constelação mostrará a precisão da modulação.

Formas de chaveamento de mudança de fase

Embora a modulação de fase seja usada para algumas transmissões analógicas, é muito mais usada como uma forma digital de modulação, onde alterna entre diferentes fases. Isso é conhecido como chaveamento de mudança de fase, PSK, e há muitos sabores disso. É ainda possível combinar o chaveamento de mudança de fase e o chaveamento de amplitude em uma forma de modulação conhecida como modulação de amplitude em quadratura, QAM.

A lista abaixo fornece algumas das formas mais comumente usadas de chaveamento de fase, PSK e formas relacionadas de modulação que são usadas:

  • PSK - Modificação de mudança de fase
  • BPSK - codificação de mudança de fase binária
  • QPSK - Modificação de mudança de fase em quadratura
  • O-QPSK - Offset Quadrature Phase Shift Keying
  • 8 PSK - 8 pontos de chaveamento de fase
  • 16 PSK - 16 pontos Phase Shift Keying

Estas são apenas algumas das principais formas de chaveamento de mudança de fase, PSK, que são amplamente utilizadas em aplicações de comunicação de rádio hoje. Cada forma de chaveamento de mudança de fase tem suas próprias vantagens e desvantagens. Em geral, as formas de modulação de ordem superior permitem que taxas de dados mais altas sejam transportadas dentro de uma determinada largura de banda. No entanto, a desvantagem é que as taxas de dados mais altas requerem uma melhor relação sinal-ruído antes que as taxas de erro comecem a aumentar e isso neutraliza quaisquer melhorias no desempenho da taxa de dados. Em vista desse equilíbrio, muitos sistemas de comunicação de rádio são capazes de escolher dinamicamente a forma de modulação, dependendo das condições e requisitos prevalecentes.


Assista o vídeo: Binary Phase Shift Keying BPSK Generation Block DiagramPSK Modulation GenerationModulation HD (Junho 2022).


Comentários:

  1. Cormack

    Tenho certeza que você está errado.

  2. Ganris

    Em sua mente curiosa :)

  3. Hrothrehr

    O blog é super, seria mais parecido!

  4. Ernest

    maravilhosamente, muita informação útil



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