APA ITU PSK, PHASE SHIFT KEYING

Phase Shift keying , PSK, banyak digunakan hari ini dalam seluruh sistem komunikasi radio. Hal ini terutama cocok untuk daerah  komunikasi data.yang berkembang. PSK, pergeseran fasa keying memungkinkan data yang akan dibawa pada sinyal komunikasi radio dengan cara yang lebih efisien daripada Frekuensi Shift Keying, FSK, dan beberapa bentuk lain dari modulasi.
Dengan bentuk komunikasi yang beralih dari format analog ke format digital, komunikasi data yang semakin penting, dan bersamaan dengan itu juga berbagai bentuk modulasi yang dapat digunakan untuk membawa data.
Ada beberapa macam pergeseran fasa keying, PSK yang tersedia untuk digunakan. Setiap bentuk memiliki kelebihan dan kekurangan 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 PSK bekerja.

Phase Shift Keying, PSK, dasar-dasar
Seperti apapun bentuk shift keying, dapat didefinisikan keadaan atau titik yang digunakan untuk menandakan bit data. Bentuk dasar dari pergeseran fasa biner keying dikenal sebagai Binary Phase Shift Keying (BPSK) atau kadang-kadang disebut Phase Reversal Keying (PRK). Sebuah sinyal digital bergantian antara +1 dan -1 (atau 1 dan 0) akan membuat pembalikan fase, contoh fase bergeser 180 derajat sebanding dengan pergeseran status data.

Binary PSK, BPSK

Masalah dengan PSK adalah bahwa penerima tidak dapat mengetahui fase yang tepat dari sinyal yang ditransmisikan untuk menentukan apakah itu kondisi mark atau space. Ini tidak akan mungkin bahkan jika pemancar(TX) dan penerima (RX) di hubungkan dengan jam yang akurat, karena jarak TX ke RX akan menentukan fase yang tepat dari sinyal yang diterima. Untuk mengatasi masalah ini sistem PSK menggunakan metode yang berbeda untuk pengkodean data ke sinyal pembawa. Hal ini dilakukan, misalnya, dengan membuat jika ada perubahan dalam fase sama dengan satu, dan jika tidak ada perubahan fase sama dengan nol. Perbaikan lebih lanjut dapat dibuat pada sistem dasar dan beberapa jenis PSK lain telah dikembangkan. Salah satu perbaikan sederhana dapat dilakukan dengan membuat perubahan fase 90 derajat dalam satu arah untuk satu, dan 90 derajat ke arah lain untuk nol. Ini mempertahankan 180 derajat fase pembalikan antara keadaan satu dan nol, tetapi memberikan perubahan yang berbeda untuk nol.
Dalam sistem dasar yang tidak menggunakan proses ini dimungkinkan untuk kehilangan sinkronisasi  jika serangkaian bit nol panjang  dikirim. Hal ini karena fase tidak akan mengubah status untuk kejadian ini.


BPSK Modulator
BPSK  modulator adalah yang paling sederhana dari aplikasi PSK modulator karena hanya memiliki dua keadaan fase. Umumnya adalah pengali yang dapat menjadi sebuah IC (integrated circuit) atau modulator cincin.

Dalam ilustrasi di atas, durasi dari masing-masing keadaan sesuai dengan fase satu unsur pensinyalan  atau baud. Baud rate untuk itu sama dengan bit rate.
Spektrum dari sinyal BPSK akan tergantung pada data yang dikirim, tetapi sangat mudah untuk membuat sketsa untuk masukan data rate tertinggi.

Resultan spektrum BPSK adalah:

Ada banyak variasi pada ide dasar dari pergeseran fasa keying. Masing-masing memiliki kelebihan dan kekurangan yang memungkinkan perancang sistem untuk memilih yang paling berlaku untuk setiap situasi tertentu. Bentuk umum lainnya termasuk QPSK (Quadrature pergeseran fasa keying) di mana empat keadaan fase digunakan, masing-masing pada 90 derajat ke yang lain, 8-PSK di mana ada delapan bagian keadaan  dan sebagainya.


QPSK modulator (4-PSK)
Modulasi Quadrature menggunakan dua saluran data yang dilambangkan I (sefase) dan Q (fase kuadratur) digeser 90^o satu sama lainnya. Ini mungkin tampak paradoks, bahwa meskipun kedua saluran digabungkan sebelum untuk transmisi, mereka tidak saling mengganggu.

Receiver ini cukup mampu memisahkan mereka karena kuadratur atau orthogonal alam.

Dalam konfigurasi yang paling dasar, ada 4 fase output yang mungkin. Hal ini menunjukkan bahwa setiap simbol keluaran sesuai dengan 2 bit informasi biner. Sejak beberapa bit dapat dikodekan ke dalam baud, bit rate melebihi baud rate.

Hal pertama yang terjadi di sirkuit ini adalah bahwa bit yang masuk tersebut akan disusun dalam kelompok 2 disebut dibits. Mereka dipisahkan menjadi 2 data stream dan dijaga konstan selama periode dibit

Setiap aliran data diumpankan ke modulator BPSK. Namun, operator ortogonal memberi makan dua modulator. Output dari I saluran modulator menyerupai:

Output dari Q saluran modulator menyerupai

Menggabungkan saluran I dan Q memiliki efek memutar keadaan output dengan 45^o.

Memutar referensi output ke 45^o  untuk kepentingan kejelasan, output ditransmisikan untuk ini urutan data tertentu adalah Oleh karena itu:

^8-PSK

Proses encoding dengan lebih banyak bit ke setiap output baud atau keadaan fase dapat dilanjutkan. Pengorganisasian bit biner ke 3 byte sebanding dengan 8 kondisi yang berbeda. 
Output Diagram konstelasi untuk 8 negara fase yang berbeda adalah:

 Dari diagram ini tampak jelas bahwa dua amplitudo berbeda dibutuhkan pada saluran I dan Q. Jika bit A digunakan untuk mengontrol polaritas saluran I dan bit B  untuk polaritas saluran Q, maka bit C dapat digunakan untuk menentukan dua amplitudo yang berbeda. Untuk meratakan ruang keadaan fase, amplitudo harus ± 0,38 dan 0,92 ±. Magnitudo sinyal saluran I dan Q harus selalu berbeda. Inverter dapat digunakan untuk menjamin kondisi ini.
Input bit stream diatur menjadi 3 bit byte. Setiap bit dikirim ke lokasi yang berbeda untuk mengontrol aspek tertentu dari modulator. Input konverter tingkat ke 2 - 4 adalah  0 atau 1 tapi output adalah ± 0,38 atau ± 0,92, tergantung pada bit C.

diagram konstelasi PSK 
Sering lebih nyaman untukmenyatakan pergeseran fasa sinyal , dan kadang-kadang sinyal  jenis lainnya menggunakan diagram fasor atau diagram konstelasi. Menggunakan skema ini, fase sinyal dinyatakan oleh sudut sekitar lingkaran, dan amplitudo oleh jarak dari asal atau pusat lingkaran. Dengan cara ini sinyal  dapat diselesaikan menjadi komponen quadrature mewakili sinus atau I untuk komponen sefase dan cosinus untuk komponen kuadratur. Kebanyakan  sistem pergeseran fase menggunakan amplitudo konstan dan karena itu titik muncul pada satu lingkaran dengan amplitudo konstan dan perubahan keadaan yang diwakili oleh gerakan di sekitar lingkaran. Untuk pergeseran biner keying menggunakan pembalikan fase dua titik muncul pada titik-titik berlawanan pada lingkaran. Bentuk lain dari pergeseran fasa keying dapat menggunakan berbagai titik pada lingkaran dan akan ada lebih banyak titik pada lingkaran.

Diagram konstelasi untuk BPSK

Bila diplot menggunakan alat uji  kesalahan dapat dilihat dari posisi yang ideal pada diagram fasa. Kesalahan ini dapat muncul sebagai akibat dari ketidakakuratan dalam peralatan modulasi dan transmisi dan penerimaan , atau sebagai noise yang memasuki sistem. Bisa dibayangkan bahwa jika posisi pengukuran sebenarnya jika dibandingkan dengan posisi yang ideal menjadi terlalu besar, maka kesalahan data akan muncul karena demodulator penerima tidak dapat mendeteksi posisi  titik yang dimaksudkan di sekitar lingkaran.

Diagram konstelasi untuk QPSK

Menggunakan pandangan konstelasi dari sinyal memungkinkan cepat menemukan kesalahan dalam sebuah sistem. Jika masalah tersebut berkaitan dengan fase, konstelasi akan menyebar ke seluruh lingkaran. Jika masalah tersebut berkaitan dengan besarnya, konstelasi akan menyebar dari lingkaran, baik menuju atau menjauh dari titik asal. Teknik-teknik grafis membantu mengisolasi masalah lebih cepat daripada ketika menggunakan teknik lain.

QPSK digunakan untuk forward link dari base station ke mobile di  sistem selular IS-95 dan menggunakan posisi fase mutlak untuk mewakili simbol. Terdapat empat titik fase, dan ketika transisi dari satu keadaan ke keadaan lain, adalah mungkin untuk melewati asal lingkaran, menunjukkan besarnya minimum.
Pada reverse link dari ponsel ke base station, O-QPSK digunakan untuk mencegah transisi melalui titik asal. Pertimbangkan komponen yang membentuk setiap vektor tertentu pada diagram konstelasi sebagai X dan Y komponen. Biasanya, kedua komponen ini akan transisi secara bersamaan, menyebabkan vektor untuk bergerak melalui titik asal. Di O-QPSK, salah satu komponen yang tertunda, sehingga vektor akan bergerak turun pertama, dan kemudian berakhir, sehingga menghindari bergerak melewati titik asal, dan menyederhanakan desain radio. Sebuah diagram konstelasi akan menunjukkan akurasi modulasi.
Wrapped/Unwrapped Phase 
Sudut fase adalah jumlah melingkar, dengan pembatasan. Oleh karena itu, jika kita Wrapped fase lengkap 360 derajat, penerima tidak akan tahu bedanya, dan transmisi akan gagal. Ketika fase melebihi 360 derajat, nilai fase dikatakan Wrapped. Hal ini sangat sulit untuk membangun sistem komunikasi yang dapat mendeteksi dan decode nilai fase Wrapped.
PM Transmitter 
Sinyal PM dapat ditransmisikan menggunakan teknik yang sangat mirip dengan pemancar FM. Satu-satunya perbedaan adalah bahwa kita perlu menambahkan differentiator untuk itu:

Signal ---->|Differentiator|---->|VCO|----> PM Signal

PM Receiver

penerima PM  memiliki semua bagian yang sama sebagai penerima FM, kecuali untuk langkah ke-3:
1. Sebuah limiter, untuk menghapus nilai-nilai amplitudo normal
2, bandpass filter, untuk memisahkan suara out-of-band.
3. Sebuah detektor phase, untuk mengubah fase kembali menjadi tegangan
4. Sebuah filter lowpass, untuk menghilangkan kebisingan ditambahkan oleh diskriminator tersebut.
Detektor fase dapat dibuat menggunakan Phase-Locked-loop


Bentuk PSK
Meskipun modulasi fase digunakan untuk beberapa transmisi analog, itu jauh lebih banyak digunakan sebagai bentuk modulasi digital  di mana ia berganti antara fase yang berbeda. Hal ini dikenal sebagai pergeseran fasa keying, PSK, dan ada macamnya. Hal ini bahkan dimungkinkan untuk menggabungkan fase shift keying dan amplitudo memasukkan dalam bentuk modulasi dikenal sebagai kuadratur amplitudo modulasi, QAM.
Daftar di bawah ini memberikan beberapa bentuk yang lebih umum digunakan pergeseran fasa keying, PSK, dan bentuk-bentuk modulasi yang digunakan:
PSK - Phase Shift Keying
BPSK - Binary Phase Shift Keying
QPSK - Quadrature Phase Shift Keying
O-QPSK - Offset Keying
8 PSK - 8 Titik Phase Shift Keying
16 PSK - 16 Titik Phase Shift Keying
QAM - Quadrature Amplitude Modulation
16 QAM - 16 Titik Quadrature Amplitude Modulation
64 QAM - 64 Titik Quadrature Amplitude Modulation
MSK - Minimum Shift Keying
GMSK - Gaussian disaring Minimum Shift Keying
Ini hanya beberapa bentuk utama pergeseran fasa keying, PSK, yang banyak digunakan dalam aplikasi komunikasi radio hari ini. Setiap bentuk pergeseran fasa keying memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri. Secara umum bentuk tatanan yang lebih tinggi modulasi memungkinkan kecepatan data yang lebih tinggi harus dilakukan dalam bandwidth yang diberikan. Namun downside adalah bahwa kecepatan data yang lebih tinggi memerlukan sinyal yang lebih baik untuk rasio kebisingan sebelum tingkat kesalahan mulai naik dan ini melawan setiap perbaikan kinerja data rate. Dalam pandangan keseimbangan ini banyak sistem komunikasi radio yang mampu secara dinamis memilih bentuk modulasi tergantung pada kondisi dan persyaratan yang berlaku.

Lihat Juga
PHASE MODULATION / PM INTRODUCTION
APA ITU PSK, PHASE SHIFT KEYING
MIMINMUM SHIFT KEYING MODULATION
GAUSSIAN MINIMUM SHIFT KEYING
QUADRATURE AMPLITUDO MODULATION
PERBANDINGAN 8-QAM, 16-QAM, 32-QAM, 64-QAM 128-QAM DLL