Fariz Aurellyan Wahyudianto

Phase Shift Keying (PSK)

Fariz Aurellyan Wahyudianto

farizcocoa@live.com

JTD1B/09/1941160134

Phase-shift keying ( PSK ) adalah proses modulasi digital yang menyampaikan data dengan mengubah (memodulasi) fase sinyal referensi frekuensi konstan ( gelombang pembawa ). Modulasi dilakukan dengan memvariasikan input sinus dan kosinus pada waktu yang tepat. Ini banyak digunakan untuk LAN nirkabel , RFID dan komunikasi Bluetooth .

Skema modulasi digital apa pun menggunakan sejumlah sinyal berbeda hingga mewakili data digital. PSK menggunakan sejumlah fase terbatas, masing-masing diberi pola digit biner yang unik . Biasanya, setiap fase mengkodekan jumlah bit yang sama. Setiap pola bit membentuk simbol yang diwakili oleh fase tertentu. The demodulator , yang dirancang khusus untuk simbol-set yang digunakan oleh modulator, menentukan fase sinyal yang diterima dan peta kembali ke simbol itu mewakili, sehingga memulihkan data asli. Ini mengharuskan penerima untuk dapat membandingkan fase sinyal yang diterima dengan sinyal referensi - sistem seperti ini disebut koheren (dan disebut sebagai CPSK).

CPSK memerlukan demodulator yang rumit, karena harus mengekstrak gelombang referensi dari sinyal yang diterima dan melacaknya, untuk membandingkan setiap sampel. Atau, pergeseran fase dari setiap simbol yang dikirim dapat diukur sehubungan dengan fase dari simbol sebelumnya yang dikirim. Karena simbol dikodekan dalam perbedaan fase antara sampel berturut-turut, ini disebut pengalihan fase diferensial (DPSK) . DPSK dapat secara signifikan lebih mudah diimplementasikan daripada PSK biasa, karena ini adalah skema 'non-koheren', yaitu tidak ada kebutuhan untuk demodulator untuk melacak gelombang referensi. Sebuah trade-off adalah bahwa ia memiliki lebih banyak kesalahan demodulasi.

Dalam kasus PSK, fase diubah untuk mewakili sinyal data. Ada dua cara mendasar untuk memanfaatkan fase sinyal dengan cara ini:

·         Dengan melihat fase itu sendiri sebagai menyampaikan informasi, dalam hal ini demodulator harus memiliki sinyal referensi untuk membandingkan fase sinyal yang diterima terhadap; atau

·         Dengan melihat perubahan dalam fase sebagai penyampaian informasi - skema diferensial , beberapa di antaranya tidak memerlukan pembawa referensi (sampai batas tertentu).

Metode yang mudah digunakan untuk mewakili skema PSK ada pada diagram rasi . Ini menunjukkan titik-titik dalam bidang kompleks di mana, dalam konteks ini, sumbu nyata dan imajiner masing -masing disebut sumbu in-phase dan quadrature karena pemisahan 90 ° mereka. Representasi seperti itu pada sumbu tegak lurus cocok untuk implementasi langsung. Amplitudo dari setiap titik sepanjang sumbu fase digunakan untuk memodulasi gelombang cosinus (atau sinus) dan amplitudo sepanjang sumbu quadrature untuk memodulasi gelombang sinus (atau cosinus). Dengan konvensi, in-phase memodulasi cosinus dan memodulasi quadrature sinus.

Dalam PSK, titik konstelasi yang dipilih biasanya diposisikan dengan jarak sudut seragam di sekitar lingkaran . Ini memberikan pemisahan fase maksimum antara titik-titik yang berdekatan dan dengan demikian kekebalan terbaik terhadap korupsi. Mereka diposisikan pada lingkaran sehingga mereka semua dapat ditransmisikan dengan energi yang sama. Dengan cara ini, moduli dari bilangan kompleks yang diwakilinya akan sama dan dengan demikian amplitudo yang dibutuhkan untuk gelombang kosinus dan sinus. Dua contoh umum adalah "key-shift keying" biner ( BPSK ) yang menggunakan dua fase, dan "key-shift keying quadrature" ( QPSK)) yang menggunakan empat fase, meskipun sejumlah fase dapat digunakan. Karena data yang akan disampaikan biasanya biner, skema PSK biasanya dirancang dengan jumlah titik konstelasi menjadi kekuatan dua.

akan memberikan probabilitas bahwa sampel tunggal yang diambil dari proses acak dengan fungsi densitas probabilitas Gauss rata-rata dan varians unit akan lebih besar atau sama dengan {\ displaystyle x}. Ini adalah bentuk skala fungsi kesalahan Gaussian komplementer :

{\ displaystyle Q (x) = {\ frac {1} {\ sqrt {2 \ pi}}} \ int _ {x} ^ {\ infty} e ^ {- {\ frac {1} {2}} t ^ {2}} \, dt = {\ frac {1} {2}} \ operatorname {erfc} \ kiri ({\ frac {x} {\ sqrt {2}}} \ kanan), \ x \ geq 0 }.

Tingkat kesalahan yang dikutip di sini adalah yang ada dalam white Gaussian white (AWGN) tambahan. Tingkat kesalahan ini lebih rendah daripada yang dihitung dalam saluran fading , karenanya, merupakan tolok ukur teoritis yang baik untuk dibandingkan.

·           , energi per bit

·         {\ displaystyle E_ {s} = nE_ {b}} , energi per simbol dengan n bit

·         {\ displaystyle T_ {b}} , durasi bit

·         {\ displaystyle T_ {s}} , durasi simbol

·         {\ displaystyle {\ frac {1} {2}} N_ {0}} , kerapatan spektral daya derau ( W / Hz )

·         {\ displaystyle P_ {b}} , Probabilitas dari bit-error

·         {\ displaystyle P_ {s}} , probabilitas kesalahan simbol

APLIKASI

Karena kesederhanaan PSK, terutama bila dibandingkan dengan modulasi amplitudo quadrature pesaingnya , PSK banyak digunakan dalam teknologi yang ada.

Standar LAN nirkabel , IEEE 802.11b-1999 , menggunakan berbagai PSK berbeda tergantung pada kecepatan data yang diperlukan. Pada kecepatan dasar 1 Mbit / detik, ia menggunakan DBPSK (BPSK diferensial). Untuk memberikan tingkat perpanjangan 2 Mbit / detik, DQPSK digunakan. Dalam mencapai 5,5 Mbit / detik dan tingkat penuh 11 Mbit / detik, QPSK digunakan, tetapi harus digabungkan dengan kunci kode pelengkap . Standar LAN nirkabel berkecepatan tinggi, IEEE 802.11g-2003 , memiliki delapan tingkat data: 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48 dan 54 Mbit / detik. Mode 6 dan 9 Mbit / detik menggunakan OFDM      modulasi di mana setiap sub-operator dimodulasi BPSK.  Mode 12 dan 18 Mbit / detik menggunakan OFDM dengan QPSK. Empat mode tercepat menggunakan OFDM dengan bentuk modulasi amplitudo quadrature .

Karena kesederhanaannya, BPSK sesuai untuk pemancar pasif murah, dan digunakan dalam RFID standar seperti ISO / IEC 14443 yang telah diadopsi untuk paspor biometrik , kartu kredit seperti American Express 's ExpressPay , dan banyak aplikasi lainnya.

Bluetooth 2 akan digunakan{\ displaystyle \ pi / 4}-DQPSK pada laju yang lebih rendah (2  Mbit / detik) dan 8-DPSK pada laju yang lebih tinggi (3  Mbit / detik) ketika hubungan antara kedua perangkat cukup kuat. Bluetooth 1 memodulasi dengan kunci geser minimum Gaussian , skema biner, sehingga pilihan modulasi pada versi 2 akan menghasilkan kecepatan data yang lebih tinggi. Teknologi serupa, IEEE 802.15.4 (standar nirkabel yang digunakan oleh ZigBee ) juga mengandalkan PSK menggunakan dua pita frekuensi: 868-915 MHz dengan BPSK dan pada 2,4 GHz dengan OQPSK.   

Baik QPSK dan 8PSK banyak digunakan dalam penyiaran satelit. QPSK masih banyak digunakan dalam streaming saluran satelit SD dan beberapa saluran HD. Pemrograman definisi tinggi dikirim hampir secara eksklusif dalam 8PSK karena bitrate lebih tinggi dari video HD dan tingginya biaya bandwidth satelit. Standar DVB-S2 membutuhkan dukungan untuk QPSK dan 8PSK. Chipset yang digunakan dalam top box set satelit baru, seperti Broadcom 's 7000 series mendukung 8PSK dan kompatibel dengan standar lama.

Secara historis, modem sinkron pita suara seperti Bell 201, 208, dan 209 dan CCITT V.26, V.27, V.29, V.32, dan V.34 menggunakan PSK.

Sumber:

https://en.wikipedia.org/wiki/Phase-shift_keying