Keying mit minimaler Umschalttaste – Wikipedia

Posted on by
before-content-x4

Art der phasenkontinuierlichen Frequenzumtastung

Bei der digitalen Modulation Minimum-Shift-Keying (MSK) ist eine Art der phasenkontinuierlichen Frequenzumtastung, die in den späten 1950er Jahren von den Mitarbeitern von Collins Radio Melvin L. Doelz und Earl T. Heald entwickelt wurde. [1] Ähnlich wie OQPSK wird MSK mit Bits codiert, die zwischen Quadraturkomponenten wechseln, wobei die Q-Komponente um die halbe Symbolperiode verzögert ist.

Anstelle von Rechteckimpulsen, wie OQPSK verwendet, codiert MSK jedoch jedes Bit als eine halbe Sinuskurve.[2][3] Dies führt zu einem Signal mit konstantem Modulus (konstantes Hüllkurvensignal), das durch nichtlineare Verzerrungen verursachte Probleme reduziert. MSK kann nicht nur als mit OQPSK verwandt angesehen werden, sondern auch als ein phasenkontinuierlich frequenzumgetastetes Signal (CPFSK) mit einer Frequenztrennung von der Hälfte der Bitrate.

Bei MSK ist der Unterschied zwischen der höheren und niedrigeren Frequenz identisch mit der halben Bitrate. Folglich unterscheiden sich die Wellenformen, die verwendet werden, um ein 0- und ein 1-Bit darzustellen, um genau eine halbe Trägerperiode. Somit beträgt die maximale Frequenzabweichung = 0,5 Fm wo Fm ist die maximale Modulationsfrequenz. Daraus ergibt sich der Modulationsindex m ist 0,5. Dies ist der kleinste FSK-Modulationsindex, der so gewählt werden kann, dass die Wellenformen für 0 und 1 orthogonal sind. Im GSM-Mobilfunkstandard wird eine Variante von MSK verwendet, die Gaussian Minimum-Shift Keying (GMSK) genannt wird.

Mathematische Darstellung[edit]

Das resultierende Signal wird durch die Formel dargestellt: [3][failed verification]

Spektrale Leistungsdichte von MSK, BPSK und QPSK. Die Nebenkeulen von MSK sind niedriger (−23 dB) als sowohl in BPSK- als auch in QPSK-Fällen (−10 dB). Daher ist die Inter-Kanal-Interferenz im MSK-Fall geringer. Darüber hinaus ist die Hauptkeule des MSK-Signals breiter, was mehr Energie in der Null-zu-Null-Bandbreite bedeutet. Dies kann jedoch auch der Nachteil sein, wenn eine extrem schmale Bandbreite erforderlich ist (Null-zu-Null-Bandbreite von QPSK ist gleich 3dB-Bandbreite, Null-zu-Null-Bandbreite des MSK-Signals ist 1,5-mal so groß wie die 3dB-Bandbreite .[6]

Da der minimale Symbolabstand der gleiche ist wie beim QPSK,[7][8] für die theoretische Bitfehlerverhältnisgrenze kann folgende Formel verwendet werden:

wo

EB{displaystyle E_{b}}

ist die Energie pro Bit,

n0{displaystyle N_{0}}

ist die spektrale Rauschdichte,

Q(*){displaystyle Q

{displaystyle Q

}bezeichnet die Q-Funktion und

{displaystyle operatorname {erfc} }

{displaystyle operatorname {erfc} }[edit]

bezeichnet die komplementäre Fehlerfunktion.

{displaystyle BT}[10]

beeinflusst die Bitfehlerratenleistung aufgrund zunehmender Intersymbolinterferenz negativ.

Gaußsches Minimum-Shift-Keying oder GMSK ist dem Standard-Minimum-Shift-Keying (MSK) ähnlich; der digitale Datenstrom wird jedoch zuerst mit einem Gauß-Filter geformt, bevor er einem Frequenzmodulator zugeführt wird, und weist typischerweise viel engere Phasenverschiebungswinkel auf als die meisten MSK-Modulationssysteme. Dies hat den Vorteil, dass die Seitenbandleistung reduziert wird, was wiederum die Außerbandinterferenz zwischen Signalträgern in benachbarten Frequenzkanälen reduziert.[11][12] Das Gauss-Filter erhöht jedoch den Modulationsspeicher im System und verursacht Intersymbolinterferenzen, was es schwieriger macht, zwischen verschiedenen übertragenen Datenwerten zu unterscheiden und komplexere Kanalentzerrungsalgorithmen wie einen adaptiven Entzerrer am Empfänger erfordert. GMSK hat eine hohe spektrale Effizienz, benötigt jedoch eine höhere Leistung als beispielsweise QPSK, um die gleiche Datenmenge zuverlässig zu übertragen.

GMSK wird vor allem im Global System for Mobile Communications (GSM), im Bluetooth, in der Satellitenkommunikation,[edit]

und Automatisches Identifikationssystem (AIS) für die Seeschifffahrt.[edit]

  1. Siehe auch Verweise ^ML Dölz und ET Heald, Datenkommunikationssystem mit Mindestschichtdauer
  2. , US-Patent 2977417, 1958, http://www.freepatentsonline.com/2977417.html
  3. ^ Anderson JB, Aulin T., Sundberg CE Digitale Phasenmodulation. – Springer Science & Business Media, 2013. – S.49–50 ^ ein B Proakis, John G. (2001). Digitale Kommunikation(4 Hrsg.). McGraw-Hill Inc. pp.
  4. 196 -199.
  5. ^ Proakis JG Digitale Kommunikation. 1995 // McGraw-Hill, New York. – P. 126-128
  6. ^ Anderson JB, Aulin T., Sundberg CE Digitale Phasenmodulation. – Springer Science & Business Media, 2013. – p. 49-50
  7. ^ Link-Budget-Analyse: Digital Modulation-Part 2-FSK (Atlanta RF)
  8. ^ Haykin, S., 2001. Kommunikationssysteme, John Wiley&Sons. Inc. – p. 394
  9. ^ Link-Budget-Analyse: Digital Modulation-Part 2-FSK (Atlanta RF)
  10. ^ Haykin, S., 2001. Kommunikationssysteme, John Wiley&Sons. Inc. – p. 398 ^Poole, Jan. “Was ist GMSK-Modulation – Gaußsches Minimum Shift Keying”. RadioElektronik.com . Abgerufen23. März,
  11. 2014 .
  12. ^ Reis, M., Oliphant, T., & Mcintire, W. (2007). Schätztechniken für GMSK unter Verwendung von linearen Detektoren in der Satellitenkommunikation. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 43(4).
  • ^ Wong, Yen F. et al. “Ein optimales Weltraum-Boden-Kommunikationskonzept für die CubeSat-Plattform unter Verwendung des NASA-Weltraumnetzwerks und des erdnahen Netzwerks.” (2016).Subbarayan Pasupathie,
  • Minimum Shift Keying: Eine spektral effiziente Modulation , IEEE-Kommunikationsmagazin, 1979R. de Buda,
  • Schnelle FSK-Signale und ihre Demodulation , Dürfen. Elektr. Eng. J. vol. 1, Nummer 1, 1976F. Amoroso,
  • Puls- und Spektrummanipulation im Minimum (Frequenz) Shift Keying (MSK) Format , IEEE-Trans.„Anhang D – Digitale Modulation und GMSK“ (PDF) . Universität Hull. 2001-03-13. Archiviert von das Original

(PDF)

am 24.09.2004.

after-content-x4