Modulación por desplazamiento de fase
La modulación por desplazamiento de fase o PSK (Phase Shift Keying) es una forma de modulación angular que consiste en hacer variar la fase de la portadora entre un número de valores discretos.
La diferencia con la modulación de fase convencional (PM) es que mientras en ésta la variación de fase es continua, en función de la señal moduladora, en la PSK la señal moduladora es una señal digital y, por tanto, con un número de estados limitado. |
Introducción
Dependiendo del número de posibles fases a tomar, recibe diferentes denominaciones. Dado que lo más común es codificar un número entero de bits por cada símbolo, el número de fases a tomar es una potencia de dos. Así tendremos BPSK con 2 fases (equivalente a PAM), QPSK con 4 fases (equivalente a QAM), 8-PSK con 8 fases y así sucesivamente. A mayor número de posibles fases, mayor es la cantidad de información que se puede transmitir utilizando el mismo ancho de banda, pero mayor es también su sensibilidad frente a ruidos e interferencias.
Las modulaciones BPSK y QPSK son óptimas desde el punto de vista de protección frente a errores. Conceptualmente hablando, la diferencia entre distintos símbolos (asociados a cada fase) es máxima para la potencia y ancho de banda utilizados. No pasa lo mismo con 8-PSK, 16-PSK o superiores, para las que existen otras modulaciones más eficientes.
La gran ventaja de las modulaciones PSK es que la potencia de todos los símbolos es la misma, por lo que se simplifica el diseño de los amplificadores y etapas receptoras (reduciendo costes), dado que la potencia de la fuente es constante.
Tipos de modulaciones PSK
Existen 2 alternativas de modulación PSK: PSK convencional, donde se tienen en cuenta los desplazamientos de fase, y PSK diferencial, en la cual se consideran las diferencias entre un salto de fase y el anterior.
PSK convencional
En el sistema PSK convencional es necesario tener una portadora en el receptor para sincronización, o usar un código autosincronizante. Esto supone tener un receptor más complejo.
----- BPSK(Binary Phase-Shift Keying) -----
BPSK = 2-PSK
Consta de la modulación de desplazamiento de fase de 2 símbolos. También se la conoce como 2-PSK o PRK(Phase Reversal Keying).
Es la más sencilla de todas, puesto que solo emplea 2 símbolos, con 1 bit de información cada uno. Es también la que presenta mayor inmunidad al ruido, puesto que la diferencia entre símbolos es máxima (180º). Dichos símbolos suelen tener un valor de salto de fase de 0º para el 1 y 180º para el 0. En cambio, su velocidad de transmisión es la más baja de las modulaciones de fase.
Ancho de banda:
Velocidad de transmisión: La velocidad de transmisión de BPSK es baja, debido a que cada símbolo solo aporta un bit de información.
Tasa de errores: La tasa de errores de BPSK es baja, debido a su máxima separación entre saltos de faseDiagrama del transmisor:
Diagrama del receptor:
Diagrama temporal de señal modulada:
QPSK(Quadrature Phase-Shift Keying)
QPSK = 4-PSK
Desplazamiento de fase de 4 símbolos, desplazados entre sí 90º. Normalmente se usan como valores de salto de fase 45º, 135º, 225º, y 315º. Cada símbolo aporta 2 bits. Suele dividirse el flujo de cada bit que forman los símbolos como I y Q.
El diagrama de constelación muestra 4 símbolos equiespaciados. La asignación de bits a cada símbolo suele hacerse mediante el código Gray, que consiste en que entre dos símbolos adyacentes los símbolos solo se diferencian en 1 bit. Esto se escoge así para minimizar la tasa de bits erróneos.
. 8PSK Desplazamiento de fase de 8 símbolos
. 16PSK Desplazamiento de fase de 16 símbolos
. OQPSK QPSK con datos I y Q desplazados temporalmente medio periodo de símbolo
..SOQPSK La licencia libre en forma de compensar QPSK (SOQPSK) es interoperable con Feher patentados QPSK (FQPSK), en el sentido de que la integración-and-dump compensar QPSK detector produce el mismo resultado no importa que tipo de transmisor es usado .
Estas modulaciones cuidadosamente la forma I y Q formas de onda de tal manera que el cambio muy suavemente, y la señal de amplitud se mantiene constante, incluso durante las transiciones de la señal. (En lugar de viajar instantáneamente de un símbolo a otro, o incluso de forma lineal, se desplaza suavemente alrededor del círculo constante de amplitud de un símbolo a la siguiente).
La descripción estándar de SOQPSK-TG implica símbolos ternarios.
PSK diferencial
Al contrario que las modulaciones PSK convencionales, no necesita recuperar la señal portadora para realizar la demodulación. Es diferencial puesto que la información no esta contenida en la fase absoluta, sino en las transiciones. La referencia de fase se toma del intervalo inmediato anterior, con lo que el detector decodifica la información digital basándose en diferencias relativas de fase.
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