Kiwango cha Awamu ya Dijiti: BPSK, QPSK, DQPSK

Redio ya mzunguko wa redio
Moduletera ya awamu ya dijiti ni njia inayotumika na inayotumika sana ya kuhamisha data za dijiti bila waya.

Katika ukurasa uliopita, tuliona kwamba tunaweza kutumia tofauti za kipenyo katika nafasi ya abiria au masafa kama njia ya kuwakilisha na zeros. Haipaswi kushangaza kama tunaweza kusema data za dijiti kwa kutumia awamu; Mbinu hii inaitwa kuhama kwa awamu

Biling ya Awamu ya Kubadilisha Shift
Aina iliyo wazi kabisa ya PSK inaitwa mabadiliko ya kuhama ya awamu (BPSK), ambapo "binary" inarejelea matumizi ya mafungu mawili ya awamu (moja kwa mantiki ya juu, moja kwa mantiki ya chini).

Tunaweza kutambua asili kuwa mfumo huo utakuwa na nguvu zaidi ikiwa kutakuwa na utengano mkubwa kati ya awamu hizi mbili-kwa kweli itakuwa ngumu kwa mpokeaji kutofautisha kati ya ishara na sehemu ya kukabiliana na 90 ° na ishara iliyo na sehemu ya kukabiliana na 91 °. 

Tunayo tu ° 360 ya awamu ya kufanya kazi nao, kwa hivyo tofauti ya kiwango cha juu kati ya hatua za juu na za kimantiki ni 180 °. Lakini tunajua kwamba kubadili sinusoid kwa joto la 180 ni sawa na kuibadilisha; kwa hivyo, tunaweza kufikiria BPSK kama tu kugeuza carrier kwa kujibu hali moja ya mantiki na kuiacha peke yake kwa kujibu hali nyingine ya mantiki.

Kuchukua hatua hii zaidi, tunajua kuwa kuzidisha sinusoid na hasi ni sawa na kuipindua. Hii inasababisha uwezekano wa kutekeleza BPSK kwa kutumia usanidi wa msingi wa vifaa vifuatavyo:

Walakini, mpango huu unaweza kusababisha mabadiliko ya mteremko wa hali ya juu katika wimbi la kubeba: ikiwa mpito kati ya majimbo ya mantiki hufanyika wakati mhudumu anayo kwa thamani yake ya juu, voltage ya mtoaji lazima ihamie kwa kasi kwa kiwango cha chini cha voltage.




Matukio yenye mteremko mkubwa kama haya haifai kwa sababu hutoa nishati ya juu-frequency ambayo inaweza kuingiliana na ishara zingine za RF. Pia, amplifiers ina uwezo mdogo wa kuleta mabadiliko ya mteremko wa juu katika voltage ya pato.

Ikiwa tutasafisha utekelezwaji hapo juu na huduma mbili za ziada, tunaweza kuhakikisha mabadiliko laini kati ya alama. Kwanza, tunahitaji kuhakikisha kuwa kipindi kidogo cha dijiti ni sawa na mizunguko moja au zaidi kamili ya wabebaji. 

Pili, tunahitaji kusawazisha mabadiliko ya dijiti na wimbi la kubeba. Pamoja na maboresho haya, tunaweza kubuni mfumo kama kwamba mabadiliko ya awamu ya 180 ° yanatokea wakati ishara ya mtoa huduma iko (au karibu sana) na kuvuka kwa sifuri.

 

QPSK
BPSK huhamisha kidogo kwa kila ishara, ambayo ndio tumezoea hadi sasa. Kila kitu tumejadili juu ya moduli ya dijiti imedhani kuwa ishara ya mtoa huduma imebadilishwa kulingana na ikiwa voltage ya dijiti ni ya chini au mantiki ya juu, na mpokeaji huunda data ya dijiti kwa kutafsiri kila alama kama 0 au 1.

Kabla ya kujadili kuhama kwa hatua ya quadrature (QPSK), tunahitaji kuanzisha dhana muhimu ifuatayo: Hakuna sababu kwa nini ishara moja inaweza kuhamisha kidogo tu. Ni kweli kwamba ulimwengu wa umeme wa dijiti umejengwa karibu na mzunguko ambao voltage iko kwa kiwango kikubwa au kingine, kama kwamba voltage daima inawakilisha kidogo dijiti moja. 

Lakini RF sio ya kidigitali; badala yake, tunatumia mabadiliko ya analog kuhamisha data ya dijiti, na inakubalika kabisa kubuni mfumo ambao muundo wa analog umewekwa na kufasiriwa kwa njia ambayo inaruhusu alama moja kuwakilisha vijiti viwili (au zaidi).

QPSK ni mpango wa moduli ambayo inaruhusu ishara moja kuhamisha bits mbili za data. Kuna nambari nne-mbili zinazowezekana (00, 01, 10, 11), na kwa sababu hiyo tunahitaji upunguzaji wa awamu nne. Tena, tunataka kujitenga kwa kiwango cha juu kati ya chaguzi za awamu, ambayo katika kesi hii ni 90 °.

Faida ni kiwango cha juu cha data: ikiwa tutadumisha alama ya kipindi kama hicho, tunaweza kuongeza kiwango cha data ambacho data huhamishwa kutoka kwa mtoaji hadi mpokeaji. Upande wake ni ugumu wa mfumo. (Unaweza kufikiria kwamba QPSK pia inashambuliwa kwa makosa kidogo kuliko BPSK, kwa kuwa kuna utenganisho mdogo kati ya viwango vya awamu vinavyowezekana. Huu ni wazo la busara, lakini ukipitia hesabu zinaibuka kuwa uwezekano wa makosa ni kweli sawa.)

Variants
QPSK ni, jumla, mpango bora wa mabadiliko. Lakini inaweza kuboreshwa.

Awamu ya Rukia
QPSK ya kawaida inahakikisha kuwa mabadiliko ya alama ya mteremko wa juu-kwa-alama yatatokea; kwa sababu sehemu inaruka inaweza kuwa ± 90 °, hatuwezi kutumia mbinu iliyoelezewa kwa kuruka kwa awamu ya 180 ° inayoletwa na moduli ya BPSK.

Shida inaweza kupunguzwa kwa kutumia moja ya anuwai mbili za QPSK. QPSK ya kukabiliana, ambayo inajumuisha kuongeza kuchelewesha kwa moja ya mito miwili ya data ya dijiti inayotumiwa katika mchakato wa moduli, inapunguza kuruka kwa kiwango cha juu hadi 90 °. Chaguo jingine ni π / 4-QPSK, ambayo inapunguza kiwango cha juu cha kuruka hadi 135 °. QPSK iliyowekwa tayari ni bora kwa heshima na kupunguza kukomesha kwa awamu, lakini π / 4-QPSK ni nzuri kwa sababu inaambatana na usimbuaji tofauti (ulijadiliwa katika kifungu kijacho).

Njia nyingine ya kukabiliana na kutoridhika kwa ishara-kwa-alama ni kutekeleza usindikaji wa ziada wa saini unaounda mabadiliko laini kati ya alama. Njia hii imeingizwa katika mpango wa moduli inayoitwa kiwango cha chini cha kuhama (MSK), na pia kuna uboreshaji kwenye MSK inayojulikana kama Gaussian MSK.

Tofauti ya Ufungaji
Ugumu mwingine ni kwamba demokrasia iliyo na waveform ya PSK ni ngumu zaidi kuliko na mabadiliko ya FSK. 

Mara kwa mara ni "kabisa" kwa maana kwamba mabadiliko ya masafa yanaweza kutafsiri kila wakati kwa kuchambua tofauti za ishara kwa heshima na wakati. Awamu, hata hivyo, inahusiana kwa maana kwamba haina rejeleo la wote-mpeperushi hutoa tofauti za awamu kwa kumbukumbu ya hatua kwa wakati, na mpokeaji anaweza kutafsiri tofauti za awamu kwa kuzingatia sehemu tofauti kwa wakati.

Udhihirisho wa vitendo vya hii ni yafuatayo: Ikiwa kuna tofauti kati ya awamu (au frequency) ya oscillators inayotumiwa kwa mabadiliko ya mododi na demokrasia, PSK inakuwa isiyoaminika. Na tunalazimika kudhani kuwa kutakuwa na tofauti za awamu (isipokuwa mpokeaji ni pamoja na mzunguko wa uokoaji wa wabebaji).

Tofauti ya QPSK (DQPSK) ni lahaja ambayo inalingana na wapokeaji wasiokuwa na adili (kwa mfano, wapokeaji ambao hawaambatanishe oscillator ya demokrasia na oscillator ya mabadiliko). 

Tofauti ya QPSK inasonga data kwa kutoa sehemu fulani ya mabadiliko ya sehemu na ishara iliyotangulia. Kwa kutumia sehemu ya ishara iliyotangulia kwa njia hii, mzunguko wa demokrasia inachambua awamu ya ishara kwa kutumia rejeleo ambayo ni ya kawaida kwa mpokeaji na mtu anayepitisha.

Muhtasari
* Kubadilisha awamu ya kuhama ni mpango wa moja kwa moja wa moduli ambayo inaweza kuhamisha kidogo moja kwa kila ishara.

* Hoja ya mabadiliko ya awamu ya Quadr ni ngumu zaidi lakini inazidisha kiwango cha data (au inafikia kiwango sawa cha data na nusu ya bandwidth).

* QPSK inayowezeshwa, π / 4-QPSK, na upunguzaji wa kiwango cha chini ni miradi ya mabadiliko ambayo hupunguza athari za mabadiliko ya alama ya mteremko wa alama za juu na alama.

* Tofauti ya QPSK hutumia tofauti ya awamu kati ya alama za karibu ili kuzuia shida zinazohusiana na ukosefu wa maingiliano ya awamu kati ya msambazaji na mpokeaji.

Acha ujumbe 

Orodha ujumbe