Kluczowanie fazy

Kluczowanie fazy polega na reprezentacji każdego z dwóch stanów znamiennych cyfrowego sygnału modulującego przez sygnały harmoniczne o różnych fazach. Sygnał kluczowany dany jest wzorem:


Aby impulsy kodu modulacyjnego były dobrze rozróżnialne, powinny w jak największym stopniu różnić się miedzy sobą. Warunek ten jest spełniony gdy
. Uzyskujemy wtedy poniższy kod modulacyjny:


Sygnał PSK można potraktować jako modulację amplitudy bez sygnału nośnego (DSB-SC):
, gdzie x(t) przybiera wartości ze zbioru {1, �1} Przybliżone widmo amplitudowe sygnału PSK dane jest wzorem:


Moc sygnału kluczowania wynosi

Szerokość widma sygnału kluczowania fazy zapewniająca zerową interferencję międzysymbolową jest taka sama jak dla kluczowania ASK i wynosi
. Więc odniesiona szybkość transmisji modulacji PSK jest równa odniesionej szybkości transmisji modulacji ASK.

Systemy transmisyjne z kluczowaniem binarnym charakteryzują się słabym współczynnikiem wykorzystania przydzielonego im pasma. Teoretyczna wartość odniesionej szybkości transmisji oscyluje w ich przypadku w okolicy 1 (bit/s)/Hz, co ogranicza ich wykorzystywanie do transmisji strumieni o małym natężeniu. Znacznie ciekawsze efekty pozwala uzyskać kluczowanie wielowartościowe, tzn. takie w których parametr modulacji może przyjmować więcej niż dwie różne wartości.

QPSK

Stosunkowo prostym system wielowartościowego kluczowanie fazy jest czterowartościowe kluczowanie fazy QPSK. Polega ono na wytwarzaniu sygnału nośnego o czterech wartościach fazy, odpowiednio:
,
,
,
. Każda z nich przyporządkowana jest jednemu dwójbitowi (parze bitów) według klucza:


Sygnał QPSK może być generowany jako złożenie dwóch sygnałów sinusoidalnych przesuniętych względem siebie o 90^o, np. sinusa i cosinusa. Jeżeli pierwszy element każdego dwójbitu oznaczymy x_c, a drugi x_s to wzór na sygnał QPSK przyjmie postać:


Sygnał x_c(t) odpowiada nieparzystym bitom sygnału modulującego, nazywamy składową synfazową. Natomiast sygnał x_s(t) opisuje parzyste bity sygnału modulującego i jest nazywany składową kwadraturową. Oba sygnały są statystycznie identyczne. W oparciu o ten fakt wyprowadza się widmo gęstości mocy obydwu sygnałów, które wynosi:


Widmo sygnału QPSK ma taki sam kształt jak widmo PSK, przy czym jest od niego dwukrotnie węższe, co jest efektem dwukrotnie mniejszej szybkości modulacji (szybkość modulacji � częstotliwość kluczowania sygnału nośnego).

Sygnał QPSK jest kombinacją liniową dwóch sygnałów PSK.
Interferencji międzysymbolowej unika się gdy pasmo przepustowe każdego z torów jest równe:
Odniesiona szybkość transmisji wynosi wtedy: