PSK Modülasyon Tekniği ve Uygulamaları

Haberleşme Sistemlerinde Kullanılan Dijital Modülasyon Teknikleri başlıklı post'umuzda PSK modülasyon tekniğinden bahsetmiştik.

BPSK (Binary Phase Shift Keying) modülasyon aslında 2PSK olarak bilinir. Bu PSK modülasyonda taşıyıcı frekansın fazı, temel bilgi sinyalinin Lojik 1 veya Lojik 0 olması durumuna göre 0 veya 180 derece faz kadar kaydırılır. Eğer temel bilgi sinyalinde genlik Lojik 0 ise taşıyıcı frekansta faz değişimi olmaz (0 derece), Lojik 1 seviyesindeyse 180 derece kadar kaydırılır. Daha önce modülasyon tekniklerinden bahsettiğimizde kosinüs sinyalinin PSK modülasyonda "pi" fazı kadar kaydırdığımızdan bahsetmiştik. Burada da durum aynı. Yani aslında bildiğimiz basit PSK modülasyonun ikili durumunu BPSK olarak anlatıyoruz. Tüm PSK modülasyon çeşitlerinde olduğu gibi BPSK'da da bilgi, taşıyıcı sinyalin fazında saklanmıştır.

Görseldeki diagramda dengelenmiş modülatörde Temel Bilgi Sinyali ve Taşıyıcı Sinyal çarpılır.

QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) modülasyonu türü özellikle kablosuz haberleşme sistemlerinde en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Çünkü yapısı gereği belirlenmiş bir bant genişliğinde iki sembol gönderebilme yeteneğine sahiptir. Bu semboller iki bite karşılık geldikleri için dibit olarak ifade edilirler. Ayrıca QPSK modülasyon tekniği daha az güç harcar. Aslında QPSK, iki BPSK işlemi yapar gibidir. Bunu yaparken BPSK gibi iki faz değil dört faz açısı kullanmaktadır. 45 135 225 315 gibi aralarında 90 derece bulunan fazlarla yapmaktadır. Ayrıca BER(bit error rate) değerleri de aynıdır. Dört farklı faz açısı dört farklı 2-bit veri değerinin karşılığıdır. Bunun durum görseli aşağıdaki gibidir. Farklı giriş sembollerinin faz açıları karşılığı belirtilmiştir. 

8-PSK
16-PSK



Karşılaştırma

Yüksek seviyeli PSK modülasyon türlerine (8-PSK , 16-PSK) göre QPSK yöntemi daha az enerji harcar ve daha az kompleks devre yapılarına sahiptir. Bu sonucu donanımsal açıdan söyleyebiliriz en azından. BPSK ve QPSK yöntemleri daha makul, ölçülü veri stransfer hızlarına sahiptir. Enerji verimliliğinin yanı sıra daha verimli bantgenişliği çözümü sunarlar. Haberleşme sistemlerinde daha az güç ve yüksek performansı daha az bantgenişliğinde sağlayabilmek de önemli bir niteliktir. QPSK ve BPSK 'yı kendi aralarında karşılaştırdığımızda ise BPSK modülasyonunun daha küçük C/N oranı ihtiyacı bir avantaj niteliğindedir. CNR (carrier to noise) parametresi, haberleşmede sıklıkla kullanılan SNR parametresinin dijital modülasyondaki karşılığıdır. Haberleşme sistemlerinde alıcı tarafında SNR'ın yüksek olması yani algılanan sinyalin gücünün alıcı tarafındaki gürültü sinyaline oranla daha yüksek olması istenir. Sinyalin düzgünce çözülmesi (demodülasyon) için bu CNR değerinin de belirli bir limitin üzerinde olması gereklidir. İşte BPSK modülasyonda bu limit daha alt seviyededir. Bu genellikle istenen bir özelliktir. 

QPSK'nın en büyük avantajı ise BPSK'nın tek sembol yolladığı yerde QPSK iki sembol gönderebilmektedir. Bu iki katı veri oranını sağlarken BPSK'yla aynı bantgenişliği ve güç miktarından yukarı çıkmaz .