Miscellaneous

Apa itu PSK, Phase Shift Keying

Apa itu PSK, Phase Shift Keying


Phase shift keying, PSK, banyak digunakan saat ini dalam seluruh sistem komunikasi radio. Ini sangat cocok untuk area komunikasi data yang berkembang. PSK, penguncian pergeseran fasa memungkinkan data untuk dibawa pada sinyal komunikasi radio dengan cara yang lebih efisien daripada Penguncian Pergeseran Frekuensi, FSK, dan beberapa bentuk modulasi lainnya.

Dengan lebih banyak bentuk komunikasi yang mentransfer dari format analog ke format digital, komunikasi data semakin penting, dan seiring dengan itu berbagai bentuk modulasi yang dapat digunakan untuk membawa data.

Ada beberapa jenis penguncian pergeseran fasa, PSK yang tersedia untuk digunakan. Setiap bentuk memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri, dan pilihan format yang optimal harus dibuat untuk setiap sistem komunikasi radio yang dirancang. Untuk membuat pilihan yang tepat perlu memiliki pengetahuan dan pemahaman tentang cara kerja PSK.

Phase Shift Keying, PSK, dasar-dasar

Seperti semua bentuk shift keying, ada status atau titik tertentu yang digunakan untuk memberi sinyal pada bit data. Bentuk dasar dari penguncian pergeseran fasa biner dikenal sebagai Penguncian Pergeseran Fase Biner (Binary Phase Shift Keying) (BPSK) atau kadang-kadang disebut Penguncian Pembalikan Fase (PRK). Sinyal digital bergantian antara +1 dan -1 (atau 1 dan 0) akan membuat pembalikan fase, yaitu 180 derajat fase bergeser saat data bergeser status.

Masalah dengan penguncian pergeseran fasa adalah bahwa penerima tidak dapat mengetahui fase yang tepat dari sinyal yang ditransmisikan untuk menentukan apakah itu dalam kondisi tanda atau ruang. Ini tidak akan mungkin bahkan jika pemancar dan penerima jam terhubung secara akurat karena panjang jalur akan menentukan fase yang tepat dari sinyal yang diterima. Untuk mengatasi masalah ini sistem PSK menggunakan metode diferensial untuk menyandikan data ke operator. Hal ini dilakukan, misalnya, dengan membuat perubahan fasa sama dengan satu, dan tidak ada perubahan fasa yang sama dengan nol. Perbaikan lebih lanjut dapat dilakukan pada sistem dasar ini dan sejumlah tipe lain dari penguncian pergeseran fase telah dikembangkan. Satu perbaikan sederhana dapat dilakukan dengan membuat perubahan fase sebesar 90 derajat ke satu arah untuk satu arah, dan 90 derajat ke arah lain untuk nol. Ini mempertahankan pembalikan fase 180 derajat antara satu dan keadaan nol, tetapi memberikan perubahan yang berbeda untuk nol. Dalam sistem dasar yang tidak menggunakan proses ini dimungkinkan untuk kehilangan sinkronisasi jika serangkaian panjang nol dikirim. Ini karena fase tidak akan mengubah status untuk kejadian ini.

Ada banyak variasi pada ide dasar penguncian pergeseran fasa. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri yang memungkinkan perancang sistem memilih salah satu yang paling sesuai untuk situasi tertentu. Bentuk umum lainnya termasuk QPSK (Quadrature phase shift keying) di mana empat status fase digunakan, masing-masing pada 90 derajat ke yang lain, 8-PSK di mana ada delapan status dan seterusnya.


Diagram konstelasi PSK

Seringkali lebih mudah untuk merepresentasikan sinyal kunci pergeseran fasa, dan terkadang jenis sinyal lain menggunakan diagram fasor atau konstelasi. Dengan menggunakan skema ini, fase sinyal diwakili oleh sudut di sekitar lingkaran, dan amplitudo dengan jarak dari titik asal atau pusat lingkaran. Dengan cara ini sinyal dapat diselesaikan menjadi komponen kuadratur yang mewakili sinus atau I untuk komponen fase-In dan cosinus untuk komponen kuadratur. Sebagian besar sistem bergeser fase menggunakan amplitudo konstan dan oleh karena itu titik muncul pada satu lingkaran dengan amplitudo konstan dan perubahan keadaan diwakili oleh gerakan di sekitar lingkaran. Untuk penguncian shift biner yang menggunakan pembalikan fase, dua titik muncul di titik yang berlawanan pada lingkaran. Bentuk lain dari penguncian pergeseran fasa dapat menggunakan titik yang berbeda pada lingkaran dan akan ada lebih banyak titik pada lingkaran.

Jika diplot menggunakan alat uji kesalahan dapat dilihat dari posisi ideal pada diagram fasa. Kesalahan ini mungkin muncul sebagai akibat dari ketidakakuratan dalam modulator dan peralatan transmisi dan penerimaan, atau sebagai kebisingan yang masuk ke sistem. Dapat dibayangkan jika posisi pengukuran sebenarnya jika dibandingkan dengan posisi ideal menjadi terlalu besar, maka kesalahan data akan muncul karena demodulator penerima tidak dapat mendeteksi dengan tepat posisi titik di sekitar lingkaran yang diinginkan.

Menggunakan tampilan konstelasi sinyal memungkinkan pencarian kesalahan cepat dalam sistem. Jika soal berkaitan dengan fase, konstelasi akan menyebar di sekitar lingkaran. Jika soal terkait dengan magnitudo, konstelasi tersebut akan menyebar dari lingkaran, baik menuju atau menjauh dari asalnya. Teknik grafis ini membantu mengisolasi masalah lebih cepat daripada saat menggunakan teknik lain.

QPSK digunakan untuk tautan maju dari stasiun pangkalan ke seluler dalam sistem seluler IS-95 dan menggunakan posisi fase absolut untuk mewakili simbol. Ada empat titik keputusan fase, dan saat bertransisi dari satu kondisi ke kondisi lain, dimungkinkan untuk melewati asal lingkaran, yang menunjukkan besaran minimum.

Pada tautan balik dari seluler ke stasiun pangkalan, O-QPSK digunakan untuk mencegah transisi melalui sumber. Pertimbangkan komponen yang membentuk vektor tertentu pada diagram konstelasi sebagai komponen X dan Y. Biasanya, kedua komponen ini akan bertransisi secara bersamaan, menyebabkan vektor bergerak melalui titik asal. Dalam O-QPSK, satu komponen tertunda, sehingga vektor akan bergerak ke bawah terlebih dahulu, dan kemudian ke atas, sehingga menghindari pergerakan melalui asal, dan menyederhanakan desain radio. Diagram konstelasi akan menunjukkan keakuratan modulasi.

Bentuk penguncian pergeseran fasa

Meskipun modulasi fasa digunakan untuk beberapa transmisi analog, ia jauh lebih banyak digunakan sebagai bentuk modulasi digital di mana ia beralih di antara berbagai fasa. Ini dikenal sebagai penguncian pergeseran fasa, PSK, dan ada banyak rasa ini. Bahkan dimungkinkan untuk menggabungkan penguncian pergeseran fasa dan penguncian amplitudo dalam bentuk modulasi yang dikenal sebagai modulasi amplitudo kuadratur, QAM.

Daftar di bawah ini memberikan beberapa bentuk yang lebih umum digunakan dari penguncian pergeseran fasa, PSK, dan bentuk modulasi terkait yang digunakan:

  • PSK - Tombol Pergeseran Fase
  • BPSK - Penguncian Pergeseran Fase Biner
  • QPSK - Tombol Pergeseran Fase Quadrature
  • O-QPSK - Tombol Pergeseran Fase Kuadratur Offset
  • 8 PSK - 8 Titik Tombol Pergeseran Fase
  • 16 PSK - 16 Titik Tombol Pergeseran Fase

Ini hanyalah beberapa bentuk utama dari penguncian pergeseran fasa, PSK, yang banyak digunakan dalam aplikasi komunikasi radio saat ini. Setiap bentuk penguncian pergeseran fasa memiliki kelebihan dan kekurangannya sendiri. Secara umum, bentuk modulasi tingkat tinggi memungkinkan kecepatan data yang lebih tinggi dilakukan dalam bandwidth tertentu. Namun sisi negatifnya adalah bahwa kecepatan data yang lebih tinggi memerlukan rasio signal-to-noise yang lebih baik sebelum tingkat kesalahan mulai meningkat dan ini menangkal setiap peningkatan dalam kinerja kecepatan data. Mengingat keseimbangan ini, banyak sistem komunikasi radio dapat secara dinamis memilih bentuk modulasi tergantung pada kondisi dan persyaratan yang berlaku.


Tonton videonya: #170: Basics of IQ Signals and IQ modulation u0026 demodulation - A tutorial (Desember 2021).