www.wikidata.uk-ua.nina.az

Фазова маніпуляція Ця стаття є сирим перекладом з іншої мови Можливо вона створена за допомогою машинного перекладу або

Фазова маніпуляція

Ця стаття є сирим перекладом з іншої мови. Можливо, вона створена за допомогою машинного перекладу або перекладачем, який недостатньо володіє обома мовами. Будь ласка, допоможіть поліпшити переклад. (серпень 2018)

Фа́зова маніпуля́ція (ФМн, англ. Phase-shift keying (PSK)) — один з видів фазової модуляції, при якій фаза частоти-носія змінюється стрибкоподібно залежно від інформаційного повідомлення.

Сигнал модуляції (baseband), опорний сигнал (carrier, частота носія) і фазоманіпульований сигнал системи супутникової навігації NAVSTAR GPS

Опис Редагувати

Фазово-маніпульований сигнал має наступний вигляд:

де:

визначає огинаючу сигналу;

є модулюючим сигналом. може приймати дискретних значень

— частота носія; - час.

Якщо , то фазова маніпуляція називається двійковою фазової маніпуляцією (BPSK, B-Binary - 1 біт на 1 зміну фази), якщо - квадратурною фазовою маніпуляцією (QPSK, Q-Quadro - 2 біта на 1 зміну фази), M = 8 (8-PSK - 3 біта на 1 зміну фази) і т. д. Таким чином, кількість біт n, що передаються одним перестрибуванням фази, є степенем, до якого підноситься двійка при визначенні числа фаз потрібних для передачі двійкового числа n-го порядку.

Фазово-маніпульований сигнал можна розглядати як лінійну комбінацію двох ортонормованих сигналів і https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/7377c7399e662562cd420fa5c7ce49cfba574998}[недоступне посилання з липня 2019]:

де ,

Таким чином, сигнал можна вважати двомірним вектором . Якщо значення відкласти по горизонтальній осі, а значення - по вертикальній, то точки з координатами {\displaystyle S_{1}(m,\;M)} и https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/cdef20c7571c0e45304df2abbc50e45d2913d7ba [ 8 жовтня 2016 у Wayback Machine.] будуть утворювати просторові діаграми, показані на малюнках:

Двійкова фазова маніпуляція Редагувати

Фазове сузір'я для двійкової ФМн

Двійкова фазова маніпуляція (BPSK — англ. binary phase-shift keying) — найпростіша форма фазової маніпуляції. Робота схеми двійкової ФМн полягає в зміщенні фази коливань несучої частоти на одне з двох значень, нуль або (180°). Двійкову фазову маніпуляцію можна також розглядати як окремий випадок квадратурної маніпуляції (QAM-2).

Когерентне детектування Редагувати

Ця модуляція є найбільш завадостійкою з усіх видів ФМн, тобто при використанні бінарної ФМн ймовірність помилки при прийомі даних найменша. Однак кожен символ несе тільки 1 біт інформації, що обумовлює найменшу в цьому методі модуляції швидкість передачі інформації.

Імовірність помилки на біт (англ. BER - Bit Error Rate) при бінарної ФМн в каналі з адитивним білим гаусовим шумом (АБГШ) може бути обчислена за формулою:

де

На символ відводиться 1 біт, тому по цій же формулі обчислюється і ймовірність помилки на символ.

За наявності довільного зсуву фази, введеного каналом зв'язку, демодулятор не здатний визначити, яка точка сузір'я відповідає 1 і 0. В результаті дані часто диференційно кодуються до модуляції.

Некогерентне детектирування Редагувати

У разі некогерентного детектування використовується диференціальна двійкова фазова маніпуляція.

Реалізація Редагувати

Двійкові дані часто передаються з наступними сигналами :

для двійкового «0»;

для двійкової «1»;

де  — частота носія.

У цифрових системах передачі інформації часто використовується різновид фазової маніпуляції — відносно-фазова маніпуляція. При відносно-фазовій маніпуляції фаза гармонічного сигналу встановлюється в момент коли завершується інтервал часу представлення попереднього символу й починається інтервал часу представлення наступного символу. При цьому фаза гармонічного сигналу встановлюється відносно попереднього значення за таким правилом: фаза змінюється на π, якщо наступним символом є «1». Якщо ж наступним йде символ «0», то фаза не міняється. При цьому до початку передачі інформаційного сигналу (в даному випадку кодової комбінації) має бути переданим відрізок гармонічного сигналу, який називатимемо опорним сигналом. Опорний сигнал дозволяє «розпізнати» перший символ кодової комбінації.

Когерентне детектування Редагувати

Ця модуляція є найбільш завадостійкою з усіх видів ФМ, тобто при використанні бінарної ФМ ймовірність помилки при прийомі даних найменша. Однак кожен символ несе тільки 1 біт інформації, що обумовлює найменшу в цьому методі модуляції швидкість передачі інформації.Ця модуляція є найбільш завадостійкою з усіх видів ФМ, тобто при використанні бінарної ФМ ймовірність помилки при прийомі даних найменша. Однак кожен символ несе тільки 1 біт інформації, що обумовлює найменшу в цьому методі модуляції швидкість передачі інформації.

При когерентному детектуванню ймовірність помилки на біт для QPSK така ж, як і для BPSK:

Однак, так як в символі два біта, то значення символьної помилки зростає:

При високому відношенні сигнал / шум (це необхідно для реальних QPSK систем) ймовірність символьної помилки може бути оцінена приблизно за такою формулою:

Некогерентного детектування:

У разі некогерентного детектування використовується диференціальна двійкова фазова маніпуляція.

Квадратурна фазова маніпуляція Редагувати

При квадратурній фазової маніпуляції (англ. Quadrature Phase Shift Keying, QPSK, або 4-PSK) використовується сузір'я з чотирьох точок, розміщених на однаковій відстані на окружності. Використовуючи 4 фази, в QPSK на символ доводиться два біта, як показано на малюнку. Аналіз показує, що швидкість може бути збільшена вдвічі відносно BPSK при тій же смузі сигналу, або залишити швидкість колишньої, але зменшити смугу вдвічі.

Хоча QPSK можна вважати квадратурною маніпуляцією (QAM-4), іноді її простіше розглядати у вигляді двох незалежних модульованих носіїв, зсунутих на 90°. При такому підході парні (непарні) біти використовуються для модуляції синфазної складової , а непарні (парні) - квадратурної складової носія . Так як BPSK використовується для обох складових носія, то вони можуть демодулюватися незалежно.

Некогерентне детектування Редагувати

Як і при BPSK, існує проблема невизначеності початкової фази в приймачі. Тому при некогерентному детектуванні QPSK з диференціальним кодуванням на практиці використовується частіше.

Відмінність QPSK від перших видів модуляції (АМ, ЧМ) в тому, що щільність переданої інформації в розрахунку на частотну ширину каналу (нсимволів, на герц) вище одиниці.

Наприклад, в АМ щільність значно менша одиниці (0,1-0,001 біт / Гц) - це пов'язано з необхідністю накопичення енергії в фільтрах в перших малочутливих приймачах (наприклад російський винахідник радіо А. С. Попов використовував АМ в першому в світі приймачі). У ЧМ цей показник наближається до одиниці (0,1-1) біт / символ (біт / Гц). Наприклад в GMSK, що застосовується в GSM щільність інформації дорівнює 1.

Цей вид модуляції використовується, наприклад, в стандарті стільникового зв'язку CDMA2000 1X EV-DO.

π/4-QPSK Редагувати

Фазовий сузір'я для вісімковій ФМн

Зображені тут два окремі сузір'я використовують кодування Грея, які повернуті на 45 ° відносно один одного. Зазвичай, парні і непарні біти використовуються для визначення точок відповідного сузір'я. Це призводить до зменшення максимального стрибка фази з 180 ° до 135 °.

З іншого боку, використання π / 4-QPSK призводить до простої демодуляції і внаслідок чого вона використовується в системах стільникового зв'язку з часовим поділом каналів.

Див. також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. Волочій Б. Ю. Передача сигналів в інформаційних системах [ 6 жовтня 2015 у Wayback Machine.]

Література Редагувати

  • Прокис, Дж. Цифровая связь. — ISBN 5-256-01434-X.
  • Скляр, Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. — ISBN 0-13-084788-7.
  • Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. — ISBN 5-256-01444-7.


Це незавершена стаття з фізики.
Ви можете допомогти проєкту, виправивши або дописавши її.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Cya stattya ye sirim perekladom z inshoyi movi Mozhlivo vona stvorena za dopomogoyu mashinnogo perekladu abo perekladachem yakij nedostatno volodiye oboma movami Bud laska dopomozhit polipshiti pereklad serpen 2018 Fa zova manipulya ciya FMn angl Phase shift keying PSK odin z vidiv fazovoyi modulyaciyi pri yakij faza chastoti nosiya zminyuyetsya stribkopodibno zalezhno vid informacijnogo povidomlennya Metodi modulyaciyiAnalogova modulyaciyaAM ChM FM FM PM QAM SSBCifrova modulyaciyaAMn FMn ChMn GMSKOFDM COFDM TCMImpulsna modulyaciyaAIM en DM IKM SD ShIM ChIM FIMRozshirennya spektraDSSS FHSSDiv takozh DemodulyaciyaSignal modulyaciyi baseband opornij signal carrier chastota nosiya i fazomanipulovanij signal sistemi suputnikovoyi navigaciyi NAVSTAR GPS Zmist 1 Opis 2 Dvijkova fazova manipulyaciya 2 1 Kogerentne detektuvannya 2 2 Nekogerentne detektiruvannya 2 3 Realizaciya 3 Kogerentne detektuvannya 4 Kvadraturna fazova manipulyaciya 5 Nekogerentne detektuvannya 6 p 4 QPSK 7 Div takozh 8 Primitki 9 LiteraturaOpis RedaguvatiFazovo manipulovanij signal maye nastupnij viglyad s m t g t cos 2 p f c t f m t displaystyle s m t g t cos 2 pi f c t varphi m t nbsp de g t displaystyle g t nbsp viznachaye oginayuchu signalu f m t displaystyle varphi m t nbsp ye modulyuyuchim signalom f m t displaystyle varphi m t nbsp mozhe prijmati M displaystyle M nbsp diskretnih znachenf c displaystyle f c nbsp chastota nosiya t displaystyle t nbsp chas Yaksho M 2 displaystyle M 2 nbsp to fazova manipulyaciya nazivayetsya dvijkovoyu fazovoyi manipulyaciyeyu BPSK B Binary 1 bit na 1 zminu fazi yaksho M 4 displaystyle M 4 nbsp kvadraturnoyu fazovoyu manipulyaciyeyu QPSK Q Quadro 2 bita na 1 zminu fazi M 8 8 PSK 3 bita na 1 zminu fazi i t d Takim chinom kilkist bit n sho peredayutsya odnim perestribuvannyam fazi ye stepenem do yakogo pidnositsya dvijka pri viznachenni chisla faz potribnih dlya peredachi dvijkovogo chisla n go poryadku Fazovo manipulovanij signal s i t displaystyle s i t nbsp mozhna rozglyadati yak linijnu kombinaciyu dvoh ortonormovanih signaliv y 1 displaystyle y 1 nbsp i y 2 displaystyle y 2 nbsp https wikimedia org api rest v1 media math render svg 7377c7399e662562cd420fa5c7ce49cfba574998 nedostupne posilannya z lipnya 2019 S m t S 1 Y 1 S 2 Y 2 displaystyle S m t S 1 Y 1 S 2 Y 2 nbsp de Y 1 t 2 E g S 1 t cos 2 p f c t displaystyle Y 1 t sqrt frac 2 E g S 1 t cos 2 pi f c t nbsp Y 2 t 2 E g S 2 t sin 2 p f c t displaystyle Y 2 t sqrt frac 2 E g S 2 t sin 2 pi f c t nbsp Takim chinom signal S m t displaystyle S m t nbsp mozhna vvazhati dvomirnim vektorom S 1 m M S 2 m M displaystyle S 1 m M S 2 m M nbsp Yaksho znachennyaS 1 m M displaystyle S 1 m M nbsp vidklasti po gorizontalnij osi a znachennya S 2 m M displaystyle S 2 m M nbsp po vertikalnij to tochki z koordinatami displaystyle S 1 m M S 1 m M displaystyle S 1 m M nbsp i S 2 m M displaystyle S 2 m M nbsp https wikimedia org api rest v1 media math render svg cdef20c7571c0e45304df2abbc50e45d2913d7ba Arhivovano 8 zhovtnya 2016 u Wayback Machine budut utvoryuvati prostorovi diagrami pokazani na malyunkah nbsp Dvijkova fazova manipulyaciya BPSK nbsp Kvadraturna fazova manipulyaciya QPSK nbsp Visimkova fazova manipulyaciya 8 PSK Dvijkova fazova manipulyaciya Redaguvati nbsp Fazove suzir ya dlya dvijkovoyi FMnDvijkova fazova manipulyaciya BPSK angl binary phase shift keying najprostisha forma fazovoyi manipulyaciyi Robota shemi dvijkovoyi FMn polyagaye v zmishenni fazi kolivan nesuchoyi chastoti na odne z dvoh znachen nul abo 180 Dvijkovu fazovu manipulyaciyu mozhna takozh rozglyadati yak okremij vipadok kvadraturnoyi manipulyaciyi QAM 2 Kogerentne detektuvannya Redaguvati Cya modulyaciya ye najbilsh zavadostijkoyu z usih vidiv FMn tobto pri vikoristanni binarnoyi FMn jmovirnist pomilki pri prijomi danih najmensha Odnak kozhen simvol nese tilki 1 bit informaciyi sho obumovlyuye najmenshu v comu metodi modulyaciyi shvidkist peredachi informaciyi Imovirnist pomilki na bit angl BER Bit Error Rate pri binarnoyi FMn v kanali z aditivnim bilim gausovim shumom ABGSh mozhe buti obchislena za formuloyu P b Q 2 E b N 0 displaystyle P b Q left sqrt frac 2E b N 0 right nbsp deQ x 1 2 p x e t 2 2 d t displaystyle Q x frac 1 sqrt 2 pi int limits x infty e frac t 2 2 dt nbsp Na simvol vidvoditsya 1 bit tomu po cij zhe formuli obchislyuyetsya i jmovirnist pomilki na simvol Za nayavnosti dovilnogo zsuvu fazi vvedenogo kanalom zv yazku demodulyator ne zdatnij viznachiti yaka tochka suzir ya vidpovidaye 1 i 0 V rezultati dani chasto diferencijno koduyutsya do modulyaciyi Nekogerentne detektiruvannya Redaguvati U razi nekogerentnogo detektuvannya vikoristovuyetsya diferencialna dvijkova fazova manipulyaciya Realizaciya Redaguvati Dvijkovi dani chasto peredayutsya z nastupnimi signalami s 0 t 2 E b T b cos 2 p f c t displaystyle s 0 t sqrt frac 2E b T b cos 2 pi f c t nbsp dlya dvijkovogo 0 s 1 t 2 E b T b cos 2 p f c t p 2 E b T b cos 2 p f c t displaystyle 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 nbsp dlya dvijkovoyi 1 de f c displaystyle f c nbsp chastota nosiya U cifrovih sistemah peredachi informaciyi chasto vikoristovuyetsya riznovid fazovoyi manipulyaciyi vidnosno fazova manipulyaciya Pri vidnosno fazovij manipulyaciyi faza garmonichnogo signalu vstanovlyuyetsya v moment koli zavershuyetsya interval chasu predstavlennya poperednogo simvolu j pochinayetsya interval chasu predstavlennya nastupnogo simvolu Pri comu faza garmonichnogo signalu vstanovlyuyetsya vidnosno poperednogo znachennya za takim pravilom faza zminyuyetsya na p yaksho nastupnim simvolom ye 1 Yaksho zh nastupnim jde simvol 0 to faza ne minyayetsya Pri comu do pochatku peredachi informacijnogo signalu v danomu vipadku kodovoyi kombinaciyi maye buti peredanim vidrizok garmonichnogo signalu yakij nazivatimemo opornim signalom Opornij signal dozvolyaye rozpiznati pershij simvol kodovoyi kombinaciyi 1 Kogerentne detektuvannya RedaguvatiCya modulyaciya ye najbilsh zavadostijkoyu z usih vidiv FM tobto pri vikoristanni binarnoyi FM jmovirnist pomilki pri prijomi danih najmensha Odnak kozhen simvol nese tilki 1 bit informaciyi sho obumovlyuye najmenshu v comu metodi modulyaciyi shvidkist peredachi informaciyi Cya modulyaciya ye najbilsh zavadostijkoyu z usih vidiv FM tobto pri vikoristanni binarnoyi FM jmovirnist pomilki pri prijomi danih najmensha Odnak kozhen simvol nese tilki 1 bit informaciyi sho obumovlyuye najmenshu v comu metodi modulyaciyi shvidkist peredachi informaciyi Pri kogerentnomu detektuvannyu jmovirnist pomilki na bit dlya QPSK taka zh yak i dlya BPSK P b Q 2 E b N 0 displaystyle P b Q left sqrt frac 2E b N 0 right nbsp Odnak tak yak v simvoli dva bita to znachennya simvolnoyi pomilki zrostaye P s 1 1 P b 2 2 Q E s N 0 Q 2 E s N 0 displaystyle P s 1 1 P b 2 2Q left sqrt frac E s N 0 right Q 2 left sqrt frac E s N 0 right nbsp Pri visokomu vidnoshenni signal shum ce neobhidno dlya realnih QPSK sistem jmovirnist simvolnoyi pomilki mozhe buti ocinena priblizno za takoyu formuloyu P s 2 Q E s N 0 displaystyle P s approx 2Q left sqrt frac E s N 0 right nbsp Nekogerentnogo detektuvannya U razi nekogerentnogo detektuvannya vikoristovuyetsya diferencialna dvijkova fazova manipulyaciya Kvadraturna fazova manipulyaciya RedaguvatiPri kvadraturnij fazovoyi manipulyaciyi angl Quadrature Phase Shift Keying QPSK abo 4 PSK vikoristovuyetsya suzir ya z chotiroh tochok rozmishenih na odnakovij vidstani na okruzhnosti Vikoristovuyuchi 4 fazi v QPSK na simvol dovoditsya dva bita yak pokazano na malyunku Analiz pokazuye sho shvidkist mozhe buti zbilshena vdvichi vidnosno BPSK pri tij zhe smuzi signalu abo zalishiti shvidkist kolishnoyi ale zmenshiti smugu vdvichi Hocha QPSK mozhna vvazhati kvadraturnoyu manipulyaciyeyu QAM 4 inodi yiyi prostishe rozglyadati u viglyadi dvoh nezalezhnih modulovanih nosiyiv zsunutih na 90 Pri takomu pidhodi parni neparni biti vikoristovuyutsya dlya modulyaciyi sinfaznoyi skladovoyi I displaystyle I nbsp a neparni parni kvadraturnoyi skladovoyi nosiya Q displaystyle Q nbsp Tak yak BPSK vikoristovuyetsya dlya oboh skladovih nosiya to voni mozhut demodulyuvatisya nezalezhno Nekogerentne detektuvannya RedaguvatiYak i pri BPSK isnuye problema neviznachenosti pochatkovoyi fazi v prijmachi Tomu pri nekogerentnomu detektuvanni QPSK z diferencialnim koduvannyam na praktici vikoristovuyetsya chastishe Vidminnist QPSK vid pershih vidiv modulyaciyi AM ChM v tomu sho shilnist peredanoyi informaciyi v rozrahunku na chastotnu shirinu kanalu nsimvoliv na gerc vishe odinici Napriklad v AM shilnist znachno mensha odinici 0 1 0 001 bit Gc ce pov yazano z neobhidnistyu nakopichennya energiyi v filtrah v pershih malochutlivih prijmachah napriklad rosijskij vinahidnik radio A S Popov vikoristovuvav AM v pershomu v sviti prijmachi U ChM cej pokaznik nablizhayetsya do odinici 0 1 1 bit simvol bit Gc Napriklad v GMSK sho zastosovuyetsya v GSM shilnist informaciyi dorivnyuye 1 Cej vid modulyaciyi vikoristovuyetsya napriklad v standarti stilnikovogo zv yazku CDMA2000 1X EV DO p 4 QPSK Redaguvati nbsp Fazovij suzir ya dlya visimkovij FMnZobrazheni tut dva okremi suzir ya vikoristovuyut koduvannya Greya yaki povernuti na 45 vidnosno odin odnogo Zazvichaj parni i neparni biti vikoristovuyutsya dlya viznachennya tochok vidpovidnogo suzir ya Ce prizvodit do zmenshennya maksimalnogo stribka fazi z 180 do 135 Z inshogo boku vikoristannya p 4 QPSK prizvodit do prostoyi demodulyaciyi i vnaslidok chogo vona vikoristovuyetsya v sistemah stilnikovogo zv yazku z chasovim podilom kanaliv Div takozh RedaguvatiChastotna manipulyaciya PSKmail ru BodPrimitki Redaguvati Volochij B Yu Peredacha signaliv v informacijnih sistemah Arhivovano 6 zhovtnya 2015 u Wayback Machine Literatura RedaguvatiProkis Dzh Cifrovaya svyaz ISBN 5 256 01434 X Sklyar Bernard Cifrovaya svyaz Teoreticheskie osnovy i prakticheskoe primenenie ISBN 0 13 084788 7 Feer K Besprovodnaya cifrovaya svyaz Metody modulyacii i rasshireniya spektra ISBN 5 256 01444 7 nbsp Ce nezavershena stattya z fiziki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Fazova manipulyaciya amp oldid 40433881