Kluczowanie z minimalnym przesunięciem — Minimum-shift keying
Modulacja pasma |
---|
Modulacja analogowa |
Modulacja cyfrowa |
Modulacja hierarchiczna |
Rozszerzać zakres |
Zobacz też |
W cyfrowej modulacji , kluczowanie przesuwem minimum ( MSK ) jest typu ciągłej fazy przesuwem częstotliwości , które zostały opracowane w latach 1950 przez Collinsa radiowych pracowników Melvin L. Doelz i Earl T. nicielnic. Podobnie do OQPSK , MSK jest kodowany z bitami naprzemiennie występującymi między składowymi kwadraturowymi , przy czym składowa Q jest opóźniona o połowę okresu symbolu .
Jednak zamiast impulsów kwadratowych, jak używa OQPSK, MSK koduje każdy bit jako pół sinusoidy . Daje to sygnał o stałym module (sygnał o stałej obwiedni), co zmniejsza problemy spowodowane zniekształceniami nieliniowymi. Oprócz tego, że jest postrzegany jako powiązany z OQPSK, MSK może być również postrzegany jako sygnał kluczowany z przesunięciem częstotliwości w fazie ciągłej ( CPFSK ) z separacją częstotliwości wynoszącą połowę przepływności.
W MSK różnica między wyższą i niższą częstotliwością jest identyczna z połową przepływności. W konsekwencji przebiegi używane do reprezentowania bitów 0 i 1 różnią się dokładnie o połowę okresu nośnej. Zatem odchylenie częstotliwości maksymalna δ = 0,5 f m w którym m m jest maksymalną modulację częstotliwości. W rezultacie wskaźnik modulacji m wynosi 0,5. Jest to najmniejszy wskaźnik modulacji FSK, który można wybrać tak, aby przebiegi dla 0 i 1 były ortogonalne . Wariant MSK o nazwie Gaussian minimum-shift keying (GMSK) jest używany w standardzie telefonii komórkowej GSM .
reprezentacja matematyczna
Wynikowy sygnał jest reprezentowany przez wzór:
gdzie i zakoduj informacje parzyste i nieparzyste odpowiednio sekwencją impulsów kwadratowych o czasie trwania 2T . posiada krawędzie impulsów na i na . Częstotliwość nośna jest .
Korzystając z tożsamości trygonometrycznej , można to przepisać w postaci, w której modulacja fazy i częstotliwości jest bardziej oczywista,
gdzie b k (t) wynosi +1, gdy i -1, jeśli mają przeciwne znaki, i wynosi 0, jeśli wynosi 1, i inaczej. Dlatego sygnał jest modulowany w częstotliwości i fazie, a faza zmienia się w sposób ciągły i liniowy.
Nieruchomości
Ponieważ minimalna odległość symbolu jest taka sama jak w QPSK , następujący wzór może być użyty do teoretycznego ograniczenia współczynnika bitowego błędu :
gdzie jest energią na jeden bit, jest gęstością widmową szumu, oznacza funkcję Q i oznacza komplementarną funkcję błędu .
Kluczowanie z minimalnym przesunięciem Gaussa
Kluczowanie z minimalnym przesunięciem Gaussa lub GMSK jest podobne do standardowego kluczowania z minimalnym przesunięciem (MSK); jednak cyfrowy strumień danych jest najpierw kształtowany za pomocą filtra Gaussa przed zastosowaniem do modulatora częstotliwości i zazwyczaj ma znacznie węższe kąty przesunięcia fazowego niż większość systemów modulacji MSK. Ma to tę zaletę, że zmniejsza moc pasma bocznego , co z kolei zmniejsza zakłócenia pozapasmowe między nośnikami sygnału w sąsiednich kanałach częstotliwości.
Jednak filtr Gaussa zwiększa pamięć modulacji w systemie i powoduje zakłócenia międzysymbolowe , co utrudnia rozróżnienie między różnymi przesyłanymi wartościami danych i wymaga bardziej złożonych algorytmów korekcji kanału, takich jak korektor adaptacyjny w odbiorniku. GMSK ma wysoką wydajność widmową , ale potrzebuje wyższego poziomu mocy niż na przykład QPSK , aby niezawodnie przesyłać tę samą ilość danych .
GMSK jest przede wszystkim wykorzystywany w Globalnym Systemie Komunikacji Mobilnej (GSM), w Bluetooth , w komunikacji satelitarnej oraz w Systemie Automatycznej Identyfikacji (AIS) w nawigacji morskiej.
Zobacz też
- Diagram konstelacji używany do badania modulacji w przestrzeni sygnału (nie w czasie)
- Kluczowanie z przesunięciem częstotliwości Gaussa
Bibliografia
- Subbarayan Pasupathy, Minimum Shift Keying: A Spectrally Efficient Modulation , IEEE Communications Magazine, 1979
- R. de Buda, Szybkie sygnały FSK i ich demodulacja , kan. Elektr. inż. J. tom. 1, numer 1, 1976
- F. Amoroso, manipulacja impulsami i widmem w formacie kluczowania z minimalnym przesunięciem częstotliwości (MSK) , IEEE Trans.
- „Załącznik D – Modulacja cyfrowa i GMSK” (PDF) . Uniwersytet w Hull . 2001-03-13. Zarchiwizowane z oryginału (PDF) dnia 2004-09-24.
- Analiza budżetu linków: modulacja cyfrowa — część 2-FSK (Atlanta RF)
- Elnoubi, S., Chahine, SA i Abdallah, H. (2004, marzec). Wydajność BER GMSK w kanałach zanikających Nakagami. W Radio Science Conference, 2004. NRSC 2004. Proceedings of the Twenty-First National (str. C13-1). IEEE.
- Feher K. (1993, lipiec). FQPSK: Propozycja efektywnego pod względem mocy modulacji wzmocnienia RF dla zwiększonej wydajności widmowej i pojemności GMSK i standardu PHY zgodnego z Π/4-QPSK. W metodach dostępu bezprzewodowego IEEE 802.11 Phys. Specyfikacja warstwy Doc.