2 August 2014

PSK in pillole

PSK (phase-shift keying) è una tecnica di modulazione in cui ad essere modificata non e' la
frequenza ma la fase della portante, che assume valori diversi in funzione dei simboli da
trasmettere. Le fasi delle forme d'onda trasmesse sono normalmente equidistanti, per minimizzare la cross-correlazione tra le forme d'onda stesse. Ha il vantaggio di presentare un'ottima robustezza nei confronti dell'errore di ampiezza dei simboli ricevuti in quanto l'informazione è codificata nella fase. 
Il numero di simboli che e' possibile trasmettere dipende dal numero di fasi utilizzate e viceversa. Di seguito i piu' comuni modi PSK che e' possibile incontrare in HF.

costellazioni PSK


BPSK (o 2-PSK) consiste nell’associare ai due simboli uno e zero due valori diversi di fase della portante, come per esempio 90° e 270°, o 0° e 180°. Sono evidenti le analogie con FSK, dove ai due simboli binari sono associate le due frequenze di mark e space. 
In ambito radioamatoriale trova la sua applicazione nel modo BPSK31, introdotto da Peter Martinez G3PLX. Deve il suo nome alla velocita' di soli 31.25 bit/sec, corrispondente a circa 50 parole al minuto: più che sufficiente per una normale attività, riducendo la banda passante a meno di 40 Hz con conseguente miglioramento del rapporto segnale/rumore e aumento del numero di canali disponibili.



4-PSK utilizza le fasi 0º, 90º, 180º e 270º con quattro diversi simboli di 2 bit, ad esempio: 

00=0º
01=90º
10=180º
11=270º 


Una 4-PSK alternativa è la QPSK dove Q sta per “quadratura” ovvero i 4 simboli utilizzati sono sfasati tra loro sempre di 90°, ma anziché essere posti sugli assi del riferimento cartesiano sono posti sfasati di 45° rispetto agli assi (disposti sulle bisettrici degli assi stessi).



8-PSK prevede la possibilità di trasmettere 8 diversi simboli di tre bit su 8 diverse fasi della sinusoide portante. Ad ogni simbolo trasmesso può essere associata una terna di bit del segnale binario che deve essere inviato sul canale:

angolo di sfasamento 0° corrispondente al simbolo 000
angolo di sfasamento 45° corrispondente al simbolo 001
angolo di sfasamento 90° corrispondente al simbolo 010
angolo di sfasamento 135° corrispondente al simbolo 011
angolo di sfasamento 180° corrispondente al simbolo 100
angolo di sfasamento 225° corrispondente al simbolo 101
angolo di sfasamento 270° corrispondente al simbolo 110
angolo di sfasamento 315° corrispondente al simbolo 111

Dato che a ogni simbolo corrispondono 3 bit, il modo 8-PSK permette una velocità di trasmissione maggiore rispetto a quella ottenibile con il modo BPSK ma questo vantaggio si paga con una maggiore criticità del decoder il quale deve essere in grado di selezionare il simbolo ricevuto fra 8 possibili: compito maggiormente difficoltoso rispetto alla selezione di un simbolo fra 2 possibili ovvero con una più alta probabilità di errore. Questo alla luce del fatto che mentre due simboli di BPSK si differenziano per 180° (opposizione di fase), due simboli adiacenti di 8-PSK distano solo 45°: “finestre” di decisione più ristrette e quindi maggiori margini di errore.



Le varie disposizioni delle fasi nel piano I/Q sono visibili tramite il tool phase-plane presente anche in alcuni decoders gratuiti quali Sigmira e Sorcerer. Il phase-plane e' un vallido aiuto nella corretta sintonizzazione di segnali PSK, anche se con alcune limitazioni circa la sua applicazione per lo studio di questi segnali: in questo caso bisogna disporre di software professionali piu' orientati, appunto, verso lo studio dei segnali che non alla loro decodifica. 


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