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Qu'est-ce que PSK, incrustation par décalage de phase

Qu'est-ce que PSK, incrustation par décalage de phase


La saisie par décalage de phase, PSK, est largement utilisée de nos jours dans toute une série de systèmes de radiocommunications. Il est particulièrement bien adapté au domaine croissant des communications de données. PSK, la modulation par décalage de phase permet aux données d'être transportées sur un signal de radiocommunications d'une manière plus efficace que la modulation par décalage de fréquence, FSK et certaines autres formes de modulation.

Avec de plus en plus de formes de communications passant des formats analogiques aux formats numériques, les communications de données prennent de plus en plus d'importance, et avec elles les diverses formes de modulation qui peuvent être utilisées pour transporter des données.

Il existe plusieurs types de manipulation par décalage de phase, PSK, qui sont disponibles. Chaque formulaire a ses propres avantages et inconvénients, et un choix du format optimal doit être fait pour chaque système de radiocommunications conçu. Pour faire le bon choix, il est nécessaire d'avoir une connaissance et une compréhension de la manière dont fonctionne PSK.

Clé à décalage de phase, PSK, notions de base

Comme toute forme de saisie par décalage, il existe des états ou des points définis qui sont utilisés pour signaler les bits de données. La forme de base de la modulation par décalage de phase binaire est connue sous le nom de modulation par décalage de phase binaire (BPSK) ou parfois appelée modulation par inversion de phase (PRK). Un signal numérique alternant entre +1 et -1 (ou 1 et 0) créera des inversions de phase, c'est-à-dire des déphasages de 180 degrés lorsque les données changent d'état.

Le problème avec la modulation par décalage de phase est que le récepteur ne peut pas connaître la phase exacte du signal émis pour déterminer s'il est dans une condition de marque ou d'espace. Cela ne serait pas possible même si les horloges de l'émetteur et du récepteur étaient liées avec précision car la longueur du trajet déterminerait la phase exacte du signal reçu. Pour surmonter ce problème, les systèmes PSK utilisent une méthode différentielle pour coder les données sur le support. Ceci est accompli, par exemple, en effectuant un changement de phase égal à un, et aucun changement de phase égal à zéro. D'autres améliorations peuvent être apportées à ce système de base et un certain nombre d'autres types de modulation par décalage de phase ont été développés. Une amélioration simple peut être apportée en effectuant un changement de phase de 90 degrés dans une direction pour un un et de 90 degrés dans l'autre sens pour un zéro. Cela conserve l'inversion de phase de 180 degrés entre les états un et zéro, mais donne un changement distinct pour un zéro. Dans un système de base n'utilisant pas ce processus, il peut être possible de perdre la synchronisation si une longue série de zéros est envoyée. Cela est dû au fait que la phase ne changera pas d'état pour cette occurrence.

Il existe de nombreuses variantes de l'idée de base de la modulation par décalage de phase. Chacun a ses propres avantages et inconvénients, ce qui permet aux concepteurs de systèmes de choisir celui qui convient le mieux à toutes les circonstances. D'autres formes courantes incluent QPSK (incrustation par décalage de phase en quadrature) où quatre états de phase sont utilisés, chacun à 90 degrés par rapport à l'autre, 8-PSK où il y a huit états et ainsi de suite.


Diagrammes de constellation PSK

Il est souvent pratique de représenter un signal à décalage de phase, et parfois d'autres types de signal à l'aide d'un diagramme de phaseur ou de constellation. En utilisant ce schéma, la phase du signal est représentée par l'angle autour du cercle et l'amplitude par la distance à partir de l'origine ou du centre du cercle. De cette manière, le signal peut être résolu en composantes en quadrature représentant le sinus ou I pour la composante en phase et le cosinus pour la composante en quadrature. La plupart des systèmes à décalage de phase utilisent une amplitude constante et par conséquent les points apparaissent sur un cercle avec une amplitude constante et les changements d'état étant représentés par un mouvement autour du cercle. Pour la saisie par décalage binaire utilisant des inversions de phase, les deux points apparaissent en des points opposés sur le cercle. D'autres formes d'incrustation par décalage de phase peuvent utiliser différents points sur le cercle et il y aura plus de points sur le cercle.

Lorsqu'elles sont tracées à l'aide de l'équipement de test, les erreurs peuvent être vues à partir des positions idéales sur le diagramme de phase. Ces erreurs peuvent apparaître comme le résultat d'inexactitudes dans le modulateur et l'équipement d'émission et de réception, ou comme du bruit qui pénètre dans le système. On peut imaginer que si la position de la mesure réelle par rapport à la position idéale devient trop grande, des erreurs de données apparaîtront alors que le démodulateur récepteur est incapable de détecter correctement la position prévue du point autour du cercle.

L'utilisation d'une vue de constellation du signal permet une recherche rapide des pannes dans un système. Si le problème est lié à la phase, la constellation se répandra autour du cercle. Si le problème est lié à la magnitude, la constellation s'étalera hors du cercle, soit vers ou loin de l'origine. Ces techniques graphiques aident à isoler les problèmes beaucoup plus rapidement que lors de l'utilisation d'autres techniques.

QPSK est utilisé pour la liaison aller de la station de base vers le mobile dans le système cellulaire IS-95 et utilise la position de phase absolue pour représenter les symboles. Il y a quatre points de décision de phase, et lors de la transition d'un état à un autre, il est possible de passer par l'origine du cercle, indiquant une magnitude minimale.

Sur la liaison inverse du mobile à la station de base, O-QPSK est utilisé pour empêcher les transitions via l'origine. Considérez les composants qui composent un vecteur particulier sur le diagramme de constellation comme des composants X et Y. Normalement, ces deux composants feraient une transition simultanée, provoquant le déplacement du vecteur par l'origine. Dans O-QPSK, un composant est retardé, de sorte que le vecteur se déplacera d'abord vers le bas, puis vers le bas, évitant ainsi de se déplacer par l'origine et simplifiant la conception de la radio. Un diagramme de constellation montrera la précision de la modulation.

Formes de saisie par décalage de phase

Bien que la modulation de phase soit utilisée pour certaines transmissions analogiques, elle est beaucoup plus largement utilisée comme forme numérique de modulation où elle bascule entre différentes phases. Ceci est connu sous le nom de modulation par décalage de phase, PSK, et il en existe de nombreuses variantes. Il est même possible de combiner la modulation par décalage de phase et la modulation d'amplitude dans une forme de modulation appelée modulation d'amplitude en quadrature, QAM.

La liste ci-dessous donne certaines des formes les plus couramment utilisées de modulation par décalage de phase, PSK et les formes de modulation associées qui sont utilisées:

  • PSK - Clé à décalage de phase
  • BPSK - Keying par décalage de phase binaire
  • QPSK - Clé à décalage de phase en quadrature
  • O-QPSK - Décalage par décalage de phase en quadrature décalée
  • 8 PSK - Clé à décalage de phase en 8 points
  • 16 PSK - Clé à décalage de phase 16 points

Ce ne sont là que quelques-unes des principales formes de modulation par décalage de phase, PSK, qui sont largement utilisées dans les applications de radiocommunications aujourd'hui. Chaque forme de modulation par décalage de phase a ses propres avantages et inconvénients. En général, les formes de modulation d'ordre supérieur permettent de transporter des débits de données plus élevés dans une bande passante donnée. Cependant, l'inconvénient est que les débits de données plus élevés nécessitent un meilleur rapport signal sur bruit avant que les taux d'erreur ne commencent à augmenter, ce qui neutralise toute amélioration des performances de débit de données. Compte tenu de cet équilibre, de nombreux systèmes de radiocommunications sont capables de choisir dynamiquement la forme de modulation en fonction des conditions et des exigences existantes.


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