การปรับคลื่นความถี่วิทยุ
การปรับเฟสดิจิตอลเป็นวิธีการที่หลากหลายและใช้กันอย่างแพร่หลายในการถ่ายโอนข้อมูลดิจิตอลแบบไร้สาย

ในหน้าก่อนหน้านี้เราเห็นว่าเราสามารถใช้การเปลี่ยนแปลงแบบไม่ต่อเนื่องในแอมพลิจูดหรือความถี่ของผู้ให้บริการเป็นวิธีการแสดงค่าและศูนย์ ไม่น่าแปลกใจเลยที่เราจะสามารถนำเสนอข้อมูลดิจิทัลโดยใช้เฟส เทคนิคนี้เรียกว่าการปรับเปลี่ยนเฟส (PSK)

การสลับกะแบบทวิภาค
ประเภทที่ตรงไปตรงมากที่สุดของ PSK เรียกว่า binary phase shift keying (BPSK) โดยที่ "binary" หมายถึงการใช้สองเฟสออฟเซ็ต (หนึ่งสำหรับตรรกะสูงหนึ่งสำหรับตรรกะต่ำ)

เราสามารถรับรู้ได้อย่างสังหรณ์ใจว่าระบบจะมีความแข็งแกร่งมากขึ้นหากมีการแยกกันระหว่างเฟสทั้งสองนี้ - แน่นอนว่าเป็นการยากที่ผู้รับจะแยกความแตกต่างระหว่างสัญลักษณ์ที่มีเฟสออฟเซ็ต 90 °และสัญลักษณ์ที่มีเฟสออฟเซ็ตของ 91 °

เรามีเฟส 360 °เท่านั้นที่จะทำงานด้วยดังนั้นความแตกต่างสูงสุดระหว่างเฟสตรรกะสูงและตรรกะต่ำคือ 180 ° แต่เรารู้ว่าการเปลี่ยนไซน์ซอยด์เป็น 180 องศาจะเหมือนกับการย้อนกลับ ดังนั้นเราสามารถคิดว่า BPSK เป็นเพียงการย้อนกลับของผู้ให้บริการในการตอบสนองต่อสถานะตรรกะหนึ่งและปล่อยให้มันอยู่คนเดียวในการตอบสนองต่อสถานะตรรกะอื่น ๆ

ในการก้าวไปอีกขั้นหนึ่งเรารู้ว่าการคูณไซนัสด้วยการลบอันเดียวจะเป็นการย้อนกลับ สิ่งนี้นำไปสู่ความเป็นไปได้ของการนำ BPSK ไปใช้โดยใช้การกำหนดค่าฮาร์ดแวร์พื้นฐานต่อไปนี้:

อย่างไรก็ตามรูปแบบนี้อาจส่งผลให้เกิดการเปลี่ยนรูปแบบความชันสูงในรูปแบบของคลื่นพาหะ: หากการเปลี่ยนระหว่างสถานะลอจิกเกิดขึ้นเมื่อพาหะมีค่าสูงสุดแรงดันพาหะจะต้องย้ายไปที่แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำอย่างรวดเร็ว

เหตุการณ์ที่มีความชันสูงเช่นนี้เป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์เนื่องจากจะสร้างพลังงานความถี่สูงที่อาจรบกวนสัญญาณ RF อื่น ๆ นอกจากนี้แอมพลิฟายเออร์ยังมีความสามารถ จำกัด ในการสร้างแรงดันเอาต์พุตขาออกสูง

หากเราปรับแต่งการใช้งานข้างต้นด้วยคุณสมบัติเพิ่มเติมสองอย่างเราสามารถมั่นใจได้ถึงการเปลี่ยนระหว่างสัญลักษณ์อย่างราบรื่น อันดับแรกเราต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าช่วงเวลาบิตดิจิทัลเท่ากับหนึ่งหรือมากกว่าหนึ่งรอบผู้ให้บริการที่สมบูรณ์

ประการที่สองเราต้องซิงโครไนซ์การเปลี่ยนผ่านดิจิทัลกับรูปแบบของคลื่นพาหะ ด้วยการปรับปรุงเหล่านี้เราสามารถออกแบบระบบที่การเปลี่ยนแปลงเฟส 180 °เกิดขึ้นเมื่อสัญญาณพาหะอยู่ที่ (หรือใกล้มาก) ข้ามศูนย์

QPSK
BPSK ถ่ายโอนหนึ่งบิตต่อหนึ่งสัญลักษณ์ซึ่งเป็นสิ่งที่เราคุ้นเคยมาจนถึงตอนนี้ ทุกสิ่งที่เราได้พูดถึงเกี่ยวกับการมอดูเลตแบบดิจิตอลได้สันนิษฐานว่าสัญญาณพาหะจะถูกแก้ไขตามว่าแรงดันไฟฟ้าแบบดิจิทัลเป็นลอจิกต่ำหรือลอจิกสูงและตัวรับสร้างข้อมูลดิจิทัลโดยการตีความแต่ละสัญลักษณ์เป็น 0 หรือ 1

ก่อนที่เราจะพูดคุยเกี่ยวกับการเปลี่ยนเฟสแบบ quadrature phase keying (QPSK) เราจำเป็นต้องแนะนำแนวคิดที่สำคัญดังต่อไปนี้: ไม่มีเหตุผลใดที่สัญลักษณ์หนึ่งสามารถถ่ายโอนได้เพียงบิตเดียว มันเป็นความจริงที่โลกของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ดิจิทัลถูกสร้างขึ้นรอบ ๆ วงจรที่แรงดันอยู่ที่หนึ่งหรืออื่น ๆ เช่นแรงดันนั้นจะแทนบิตดิจิตอลหนึ่งเสมอ

แต่ RF ไม่ใช่ดิจิตอล แต่เราใช้รูปคลื่นแบบอะนาล็อกเพื่อถ่ายโอนข้อมูลดิจิตอลและเป็นที่ยอมรับอย่างสมบูรณ์ในการออกแบบระบบที่มีการเข้ารหัสและตีความรูปแบบคลื่นอะนาล็อกในลักษณะที่อนุญาตให้หนึ่งสัญลักษณ์แทนบิต (หรือมากกว่า) สองบิต

QPSK เป็นรูปแบบการปรับที่อนุญาตให้หนึ่งสัญลักษณ์เพื่อถ่ายโอนข้อมูลสองบิต มีตัวเลขสองบิตที่เป็นไปได้สี่ตัว (00, 01, 10, 11) และดังนั้นเราจึงต้องการการชดเชยสี่เฟส อีกครั้งเราต้องการการแยกสูงสุดระหว่างตัวเลือกเฟสซึ่งในกรณีนี้คือ 90 °

ข้อได้เปรียบคืออัตราการส่งข้อมูลที่สูงขึ้น: หากเรารักษาช่วงเวลาสัญลักษณ์เดียวกันเราสามารถเพิ่มอัตราการย้ายข้อมูลจากเครื่องส่งสัญญาณไปยังเครื่องรับได้เป็นสองเท่า ข้อเสียคือความซับซ้อนของระบบ (คุณอาจคิดว่า QPSK นั้นมีความอ่อนไหวต่อข้อผิดพลาดบิตมากกว่า BPSK อย่างมากเนื่องจากมีการแยกระหว่างค่าเฟสที่เป็นไปได้น้อยกว่านี่เป็นข้อสันนิษฐานที่สมเหตุสมผล แต่ถ้าคุณผ่านทางคณิตศาสตร์มันจะเปิดออกว่า คล้ายกันมาก)

สายพันธุ์
QPSK คือภาพรวมการปรับที่มีประสิทธิภาพ แต่สามารถปรับปรุงได้

การข้ามเฟส
มาตรฐาน QPSK รับประกันว่าการเปลี่ยนสัญลักษณ์เป็นสัญลักษณ์ความชันสูงจะเกิดขึ้น เนื่องจากการข้ามเฟสสามารถเป็น± 90 °เราไม่สามารถใช้วิธีที่อธิบายไว้สำหรับการข้ามเฟส 180 °ที่สร้างโดยการปรับ BPSK

ปัญหานี้สามารถบรรเทาได้โดยใช้หนึ่งในสองของตัวแปร QPSK ออฟเซ็ต QPSK ซึ่งเกี่ยวข้องกับการเพิ่มการหน่วงเวลาให้กับหนึ่งในสองสตรีมข้อมูลดิจิตอลที่ใช้ในกระบวนการการปรับลดช่วงสูงสุดของการข้ามไปที่ 90 ° อีกทางเลือกหนึ่งคือπ / 4-QPSK ซึ่งจะช่วยลดขั้นตอนการกระโดดสูงสุดเป็น 135 ° Offset QPSK จึงยอดเยี่ยมกว่าด้วยความเคารพในการลดความไม่ต่อเนื่องของเฟส แต่π / 4-QPSK นั้นมีประโยชน์เพราะมันเข้ากันได้กับการเข้ารหัสที่แตกต่างกัน (กล่าวถึงในส่วนย่อยถัดไป)

อีกวิธีหนึ่งในการจัดการกับความไม่ต่อเนื่องของสัญลักษณ์ต่อสัญลักษณ์คือการใช้การประมวลผลสัญญาณเพิ่มเติมที่สร้างการเปลี่ยนที่ราบรื่นระหว่างสัญลักษณ์ต่างๆ วิธีการนี้จะรวมอยู่ในรูปแบบการปรับที่เรียกว่าการเปลี่ยนแปลงขั้นต่ำ (MSK) และยังมีการปรับปรุง MSK ที่รู้จักกันในชื่อ Gaussian MSK

การเข้ารหัสที่แตกต่าง
ความยากอีกประการหนึ่งคือการ demodulation ด้วยรูปแบบคลื่น PSK นั้นยากกว่ารูปแบบคลื่น FSK

ความถี่คือ“ สมบูรณ์” ในแง่ที่การเปลี่ยนแปลงความถี่สามารถตีความได้ตลอดเวลาโดยการวิเคราะห์ความแปรผันของสัญญาณตามเวลา อย่างไรก็ตามเฟสนั้นสัมพันธ์กันในแง่ที่ว่าไม่มีการอ้างอิงสากล - เครื่องส่งสัญญาณจะสร้างการแปรผันของเฟสโดยการอ้างอิงถึงจุดหนึ่งในเวลาและผู้รับอาจตีความการแปรผันของเฟสด้วยการอ้างอิงถึงจุดที่แยกต่างหากในเวลา

การแสดงออกในทางปฏิบัติของสิ่งนี้คือต่อไปนี้: หากมีความแตกต่างระหว่างเฟส (หรือความถี่) ของออสซิลเลเตอร์ที่ใช้สำหรับการมอดูเลตและ demodulation PSK จะไม่น่าเชื่อถือ และเราต้องสมมติว่าจะมีความแตกต่างของเฟส (ยกเว้นผู้รับจะรวมวงจรการกู้คืนของผู้ให้บริการ)

ดิฟเฟอเรนเชียล QPSK (DQPSK) เป็นตัวแปรที่เข้ากันได้กับรีซีฟเวอร์แบบ noncoherent (นั่นคือรีซีฟเวอร์ที่ไม่ซิงโครไนซ์ demodulation oscillator กับมอดูเลตการปรับ)

Differential QPSK เข้ารหัสข้อมูลโดยสร้างการเลื่อนเฟสแบบสัมพัทธ์กับสัญลักษณ์ก่อนหน้า ด้วยการใช้เฟสของสัญลักษณ์ก่อนหน้าในลักษณะนี้วงจร demodulation จะวิเคราะห์เฟสของสัญลักษณ์โดยใช้การอ้างอิงที่เป็นเรื่องธรรมดาสำหรับเครื่องรับและเครื่องส่งสัญญาณ

สรุป
* การสลับเฟสแบบไบนารี่เป็นรูปแบบการปรับที่ตรงไปตรงมาซึ่งสามารถถ่ายโอนหนึ่งบิตต่อสัญลักษณ์

* การเลื่อนเฟสแบบ Quadrature มีความซับซ้อนมากขึ้น แต่เพิ่มอัตราข้อมูลเป็นสองเท่า (หรือได้รับอัตราข้อมูลเดียวกันกับแบนด์วิดท์ครึ่งหนึ่ง)

* ออฟเซ็ต QPSK, π / 4-QPSK และการปรับกะขั้นต่ำเป็นรูปแบบการมอดูเลตที่ลดผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าสัญลักษณ์ต่อสัญลักษณ์แบบความชันสูง

* Differential QPSK ใช้ความแตกต่างของเฟสระหว่างสัญลักษณ์ที่อยู่ติดกันเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาที่เกี่ยวข้องกับการขาดเฟสซิงโครไนซ์ระหว่างตัวส่งและตัวรับ

ก่อนหน้า:การปรับแบบดิจิตอล: ความกว้างและความถี่

ถัดไป:การเปรียบเทียบและการตัดกันของความกว้างความถี่และการมอดูเลตเฟส

ฝากข้อความ

รายการข้อความ

ความคิดเห็นกำลังโหลด ...