PSK

Phase Shift Keying, azaz fázisbillentyűzés. Elterjedt modulációs eljárás.

Alvariánsai

• BPSK - Binary Phase Shift Keying, azaz kétállapotú (0˚, 180˚) fázisbillentyűzés. 1 bit/baud átvitelre képes. Felhasználása: PSK31, PSK63, PSK125
• QPSK - Quadrature Phase-Shift Keying, azaz 4 állapotú (0˚, 90˚, 180˚, 270˚) fázisbillentyűzés, amely 2 bit/baud átviteli hatékonyságú. Szinonimája a 4QAM modulációnak. Felhasználása: PSK31, DAB, DVB-T, DVB-S, DRM, HamDRM, mikrohullámú adatátviteli rendszerek. A demodulálását analóg megoldással 2 egymásra merőleges fázisú jellel való szorzással végzik, mivel a QPSK jel két, egymástól 90˚-kal eltolt (ezáltal független) BPSK jelként is elképzelhető.
• 8PSK - 8 állapotú fázisbillentyűzés. Ez 3 bit/baud átviteli hatékonyságot nyújt. Ilyen például rádióamatőr HDSSTV illetve a kereskedelmi technikában a GSM telefónia GPRS adatátvitelének EDGE módja.
• 16PSK - 16 állapotú fázisbillentyűzés, amely 4 bit/baud hatékonysággal bír. Azonban fáziszavar érzékenyebb a fentieknél.

A BPSK jel alakja és spektrumképe

BPSK fázisátmenet

A BPSK modulációs átvitel fázisugratáson alapul. Az alábbi ábrán látható, hogy a felharmonikusok elkerülése érdekében a fázisváltást nullátmet mentén végzik.

A gyakorlatban ezt nagyon egyszerű megvalósítani: előállítunk a hangfrekvenciás tartományban egy színuszos vivőfrekvenciát, majd azt egy cos() függvénnyel szorozzuk. Ha a cos argumentuma 0 fok, akkor látható, hogy 1-el szoroztuk, majd fázisváltásnál 180 fokkal megváltoztatjuk a cos() függvény pillanatnyi fázisát.

BPSK jel spektrumképe

Ekkor a vivőfrekvencia amplitúdószorzóját a +1-ből a cos függvény szerint 0, majd -1 felé visszük. Közben megfigyelhető, hogy az így modulált eredeti hangfrekvenciás színuszos vivő fázisa is 180 fokkal megváltozott. Ha nincs fázisváltásra szükség, akkor a nem változtatjuk a cos() függvény 0 illetve 180 fokon lévő argumentumát.

Ha van fázisátmenet, azt feleltessük meg a jövőben a bináris 0 értéknek. (lásd később a karakterkódolás résznél)

Az ábrából látszik, hogy esetünkben egy 3 kHz-es hangfrekvenciás jelben akár 60 különböző állomás közül tudunk választani a rádió odébbhangolása nélkül.

A QPSK jel alakja és spektrumképe

QPSK jel spektrumképe

A QPSK mód lényege, hogy a jel 90 fokkal késleltetett, eddig semmire sem használt komponensét is a fentiekben leírtak szerint moduláljuk. Ezzel mégegyszer annyi információ átvitelére nyílik lehetőség ugyanakkora sávszélesség esetén.

QPSK-t kétféle elvvel képzelhetünk el:

• 90 fokos lépések többszörösével ugratható frekvenciaként
• 2 darab, egymásra merőleges - ezáltal függetleníthető - BPSK jelként.

A PSK modulációk további érdekességei

A fenti modulációknál fontos megjegyezni, hogy a QAM modulációkkal ellentétben állandó amplitudóval rendelkeznek, ezáltal egy alapjában csak FM-et kibocsátani képes (azaz nem lineáris) rádióadó is alkalmas lehet egyetlen PSK jel kibocsátására. Ehhez az oszcillátor modult szokták módosítani illetve kicserélni (egyszerűbb esetben a DDS modult átprogramozni).

Gyakran azonban OFDM modulációs technikával sok-sok fázismodulált illetve fázis és amplitudómodulált vivőt szállítanak egyetlen modulációban. Erre igen jó pélfa a fentiekben már felsorolt HDSSTV, DAB, DVB-T, DVB-S, DRM, HamDRM.