Schnell die Phasenmodulation einführen

Phase beschreibt die Messung der Signalwellenformänderung, normalerweise in Grad (Winkel), auch Phasenwinkel genannt.Wenn sich die Signalwellenform periodisch ändert, beträgt der Wellenformzyklus 360°. In der Funktion y=Acos(ωx+φ) wird x+φ als Phase bezeichnet. Der eigentliche Zweck der Phasenverschiebung besteht darin, den digitalen Bitstrom auf dem Hochfrequenzträger durch selektive Phasenverschiebung der kontinuierlichen Sinuswelle zu modulieren. Der Phasenschieber ändert die Sinuswelle um einen bestimmten Betrag und der Phasendetektor wandelt die Phase des Signals in eine Spannung um. Auf diese Weise würde die Spannung in einen digitalen Bitstrom umgewandelt. BPSK und QPSK sind die beliebtesten in der digitalen drahtlosen Kommunikation.Anschließend entnimmt der Empfänger den Bitstrom aus der Phasenverschiebung.

Binäre Phasenumtastung (BPSK)

BPSK (manchmal auch als PRK, Phase Reversal Keying oder 2PSK bezeichnet) ist die einfachste Form der Phasenumtastung (PSK). Es verwendet zwei um 180° getrennte Phasen und kann daher auch als 2-PSK bezeichnet werden. Es ist nicht besonders wichtig, wo die Konstellationspunkte genau positioniert sind, und in dieser Abbildung sind sie auf der realen Achse bei 0° und 180° dargestellt. Daher verarbeitet er den höchsten Rauschpegel oder die höchste Verzerrung, bevor der Demodulator eine falsche Entscheidung trifft. Das macht es zum robustesten aller PSKs. Es kann jedoch nur mit 1 Bit/Symbol modulieren (wie in der Abbildung zu sehen) und ist daher für Anwendungen mit hohen Datenraten ungeeignet.

Es hat zwei Phasenverschiebungen von 0° und 180°, und digitale Bits haben zwei Möglichkeiten von 0 und 1, so dass BPSK verwendet werden kann, um ein digitales Bit in einer Sinuswelle zu modulieren. Eine Phasenverschiebung von 0° entspricht 0 und eine Phasenverschiebung von 180° entspricht 1. Dies ist eine gute Methode, aber QPSK ist noch besser.

Quadratur-Phasenumtastung (QPSK)

Manchmal wird dies als Vierphasen-PSK, 4-PSK oder 4-QAM bezeichnet. (Obwohl die Grundkonzepte von QPSK und 4-QAM unterschiedlich sind, sind die resultierenden modulierten Funkwellen genau die gleichen.) QPSK verwendet vier Punkte im Konstellationsdiagramm, die um einen Kreis herum gleichmäßig verteilt sind. Mit vier Phasen kann QPSK zwei Bits pro Symbol codieren, im Diagramm mit Gray-Codierung gezeigt, um die Bitfehlerrate (BER) zu minimieren – manchmal fälschlicherweise als doppelte BER von BPSK wahrgenommen.Die mathematische Analyse zeigt, dass QPSK entweder verwendet werden kann, um die Datenrate im Vergleich zu einem BPSK-System zu verdoppeln, während die gleiche Bandbreite des Signals beibehalten wird, oder um die Datenrate von BPSK beizubehalten, aber die benötigte Bandbreite zu halbieren. Im letzteren Fall ist die BER von QPSK genau die gleiche wie die BER von BPSK – und anders zu glauben ist eine häufige Verwirrung, wenn man QPSK betrachtet oder beschreibt. Der übertragene Träger kann eine Anzahl von Phasenänderungen erfahren.Angesichts der Tatsache, dass Funkkanäle von Behörden wie der Federal Communications Commission mit einer vorgeschriebenen (maximalen) Bandbreite zugewiesen werden, wird der Vorteil von QPSK gegenüber BPSK offensichtlich: QPSK überträgt die doppelte Datenrate in einer bestimmten Bandbreite im Vergleich zu BPSK - bei gleicher BER . Die technische Strafe, die bezahlt wird, besteht darin, dass QPSK-Sender und -Empfänger komplizierter sind als diejenigen für BPSK. Bei moderner Elektroniktechnologie ist der Kostenaufwand jedoch sehr moderat.Wie bei BPSK gibt es Phasenmehrdeutigkeitsprobleme auf der Empfangsseite, und in der Praxis wird oft differentiell codiertes QPSK verwendet.

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