diff --git a/contents/html/applet_qpsk.html b/contents/html/applet_qpsk.html new file mode 100644 index 0000000..3e6638d --- /dev/null +++ b/contents/html/applet_qpsk.html @@ -0,0 +1,364 @@ + + +
+
+ + +
+ +
+ + + 18 % +
+ +
+ +
+ +
+ + +
diff --git a/contents/sections/psk.md b/contents/sections/psk.md index d5cdff3..7ebf0bc 100644 --- a/contents/sections/psk.md +++ b/contents/sections/psk.md @@ -1,76 +1,72 @@ -Die Phasenumtastung (Phase Shift Keying, PSK) ist ein digitales Modulationsverfahren, das zur Übertragung von Daten in der Telekommunikation und im Amateurfunk genutzt wird. PSK basiert auf der Veränderung der Phase eines Trägersignals, um verschiedene Datenzustände zu repräsentieren. Im Vergleich zu Amplituden- oder Frequenzmodulation ist PSK weniger anfällig für Amplitudenrauschen und kann bei gleicher Bandbreite eine höhere Datenrate erreichen. +Bei der Phasenumtastung (Phase-Shift Keying, PSK) werden die verschiedenen Symbole durch unterschiedliche Phasenlagen eines Trägers dargestellt. Die Amplitude und die Frequenz des Trägers bleiben dabei gleich. Beim Wechsel von einem Symbol zum nächsten kann sich dagegen die Phasenlage ändern. + +Die Abbildung [ref:a_psk] zeigt ein PSK-Signal im zeitlichen Verlauf. An den Symbolgrenzen erkennt man, dass die Schwingung mit einer anderen Phasenlage fortgesetzt wird. -[picture:705:psk:Phasenumtastung (Phase-shift Keying)] - - - -[picture:1101:psk:PSK im Konstellationsdiagramm] +[picture:705:a_psk:Phasenumtastung (Phase-Shift Keying)] --- -In der einfachsten Form, dem **BPSK (Binary Phase Shift Keying)**, gibt es zwei Phasenwinkel, z. B. $\qty{0}{\degree}$ und $\qty{180}{\degree}$. Jeder Phasenwinkel repräsentiert einen Bitwert ($\num{0}$ oder $\num{1}$). Bei einem Wechsel der Bitwerte verändert sich die Phase des Trägers um $\qty{180}{\degree}$. +Die einfachste Form ist die binäre Phasenumtastung (Binary Phase-Shift Keying, BPSK). Dabei stehen zwei verschiedene Phasenlagen und damit zwei mögliche Symbole zur Verfügung. Beispielsweise können die Phasenlagen $\qty{0}{\degree}$ und $\qty{180}{\degree}$ verwendet und den Bitwerten $0$ und $1$ zugeordnet werden. Die Abbildung [ref:a_psk_mapping] zeigt ein mögliches Mapping der beiden Bitwerte auf die beiden BPSK-Symbole. + +Da sich die beiden Symbole nur durch ihre Phasenlage unterscheiden und ihre Amplitude gleich ist, liegen die beiden Punkte im Konstellationsdiagramm gegenüberliegend auf einem Kreis. + + +[picture:1101:a_psk_mapping:BPSK im Konstellationsdiagramm] + -Genaugenommen kann BPSK mit den Winkeln $\qty{0}{\degree}$ und $\qty{180}{\degree}$ auch als ein ASK-Verfahren betrachtet werden, bei dem die Amplitude des Trägersignals zwischen einem negativen und einem positiven Wert umgeschaltet wird. Durch die Symetrie des Sinus-Signals ensteht dann der Phasensprung. Dies ist ein Spezialfall. Es wären übrigens auch andere Phasenwinkel wie z. B. $\qty{90}{\degree}$ und $\qty{270}{\degree}$ möglich, die ebenfalls einen Phasensprung von $\qty{180}{\degree}$ erzeugen würden. +Genaugenommen kann BPSK mit den Winkeln $\qty{0}{\degree}$ und $\qty{180}{\degree}$ auch als ein ASK-Verfahren betrachtet werden, bei dem die Amplitude des Trägersignals zwischen einem negativen und einem positiven Wert umgeschaltet wird. Eine Multiplikation mit $-1$ resultiert bei einem Sinus-Signal zu einer Phasenverschiebung um $\qty{180}{\degree}$: + +$-\sin(\omega t)=\sin(\omega t+\qty{180}{\degree})$ + +Dies ist ein Spezialfall. Es wären übrigens auch andere Phasenwinkel wie z. B. $\qty{90}{\degree}$ und $\qty{270}{\degree}$ möglich, deren beide Symbolphasen ebenfalls um $\qty{180}{\degree}$ voneinander getrennt wären. -Für höhere Datenraten gibt es Varianten wie **QPSK (Quadrature Phase Shift Keying)** und **8-PSK**, bei denen vier bzw. acht Phasenlagen verwendet werden, um mehrere Bits pro Symbol zu übertragen: -- **QPSK**: Verwendet vier Phasen ($\qty{0}{\degree}$, $\qty{90}{\degree}$, $\qty{180}{\degree}$ und $\qty{270}{\degree}$), um jeweils zwei Bits pro Symbol zu kodieren. -- **8-PSK**: Verwendet acht Phasen, um drei Bits pro Symbol zu kodieren. - -Signale in der Zeitdarstellung - -In der Zeitdarstellung eines PSK-Signals zeigt sich die Phasenumtastung als abrupter Wechsel im Phasenwinkel des Trägersignals, während die Amplitude konstant bleibt. Dies ist ein deutlicher Unterschied zur Amplituden- oder Frequenzmodulation, da die Höhe und Frequenz des Signals gleichbleiben, nur die Phase ändert sich bei jedem Symbolwechsel. - -Beispiel: BPSK in der Zeitdarstellung -- Bei BPSK ist das Signal in zwei Phasen gespalten: z. B. positive Amplitude für eine Phase ($\qty{0}{\degree}$) und negative Amplitude für die entgegengesetzte Phase ($\qty{180}{\degree}$). -- In einem Zeit-Diagramm sieht man daher bei jedem Bitwechsel einen Sprung des Signals, z. B. von positiv nach negativ oder umgekehrt. - -Beispiel: QPSK in der Zeitdarstellung -- Hier sieht man vier verschiedene Phasenwinkel. Die Übergänge können ebenfalls abrupt sein, aber die Amplitude ändert sich nicht. -- Da hier mehrere Phasenwinkel verwendet werden, sind die Phasensprünge kleiner, und die Kurve hat einen etwas „geglätteten“ Verlauf im Vergleich zu BPSK. - -Wie die Signale zu erkennen sind - -In einem Oszilloskop- oder Phasen-Diagramm sind die Phasenübergänge sichtbar: -- **Im Zeitbereich**: Ein abruptes Umkippen der Signalphase (positiv zu negativ oder zwischen verschiedenen Phasenlagen). -- **Im Phasendiagramm** (oft als Constellation Diagram angezeigt): Jeder Phasenwinkel ist als Punkt auf einem Kreis dargestellt, der für die verschiedenen Zustände (Bits) steht. Bei einem sauberen Signal bleiben die Punkte stabil auf festen Positionen. - -PSK ist besonders nützlich in der digitalen Kommunikation, da es hohe Datenraten bei vergleichsweise robuster Übertragung erlaubt. Die Veränderung der Phase bei gleichbleibender Amplitude hilft, das Signal auch bei Rauschen und Interferenzen besser zu erkennen und damit eine stabilere Übertragung zu ermöglichen. - [question:AE401] --- -Dieses Prinzip von Symbolen lässt sich auch auf die Phasenumtastung übertragen. Eine einfache Phasenumtastung (Binary Phase-Shift Keying, BPSK) verwendet nur zwei verschiedene Phasenlagen und kann daher nur ein Bit gleichzeitig senden. Die Quadraturphasenumtastung (Quadrature Phase-Shift Keying, QPSK) hingegen nutzt schon vier verschiedene Phasenlagen ($\qty{0}{\degree}$, $\qty{90}{\degree}$, $\qty{180}{\degree}$ und $\qty{270}{\degree}$). QPSK überträgt somit zwei Bits in jedem Schritt. - -[question:AE402] +Mit mehr als zwei unterschiedlichen Phasenlagen können entsprechend mehr Symbole dargestellt werden. Dadurch lassen sich mehrere Bits zu einem Symbol zusammenfassen. --- -Schauen wir uns im ersten Schritt QPSK in Abbildung [ref:a_qpsk] an: Bei QPSK werden jeweils zwei Bits zu einem Symbol zusammengefasst. Da wir zwei Bits pro Symbol haben, ergeben sich vier mögliche Kombinationen ($\num{00}$, $\num{01}$, $\num{10}$, $\num{11}$). Jede dieser Kombinationen wird einem spezifischen Signalpunkt zugeordnet, der durch eine bestimmte Phase repräsentiert wird. +Bei der Quadraturphasenumtastung (Quadrature Phase-Shift Keying, QPSK) stehen vier unterschiedliche Phasenlagen und damit vier mögliche Symbole zur Verfügung. Da es vier mögliche Bitkombinationen aus zwei Bits gibt, können mit jedem Symbol zwei Bits übertragen werden. + +Zum Vergleich: + +* BPSK: $\num{2}$ Symbole → $\num{1}$ Bit pro Symbol +* QPSK: $\num{4}$ Symbole → $\num{2}$ Bit pro Symbol +* 8-PSK: $\num{8}$ Symbole → $\num{3}$ Bit pro Symbol + +[question:AE402] + +Schauen wir uns QPSK nun im Konstellationsdiagramm an. Die vier möglichen Symbole besitzen die gleiche Amplitude, unterscheiden sich aber durch ihre Phasenlage. Deshalb liegen alle vier Signalpunkte auf einem Kreis. Die Abbildung [ref:a_qpsk] zeigt ein mögliches Mapping der vier Bitkombinationen $00$, $01$, $10$ und $11$ auf die vier QPSK-Symbole. -[picture:1059:a_qpsk:I-Q-Diagramm für ein QPSK-Mapping] +[picture:1059:a_qpsk:I/Q-Diagramm für ein QPSK-Mapping] --- -Bei QPSK hat jedes Symbol eine eigene Phase. Die Phasen werden typischerweise in $\qty{90}{\degree}$-Schritten definiert und auf die vier möglichen Bitkombinationen gemapped, zum Beispiel: +In diesem Beispiel werden folgende Phasenlagen verwendet: -- $\num{11}$ entspricht $\qty{45}{\degree}$ -- $\num{01}$ entspricht $\qty{135}{\degree}$ -- $\num{00}$ entspricht $\qty{225}{\degree}$ -- $\num{10}$ entspricht $\qty{315}{\degree}$ +* $11$ entspricht $\qty{45}{\degree}$ +* $01$ entspricht $\qty{135}{\degree}$ +* $00$ entspricht $\qty{225}{\degree}$ +* $10$ entspricht $\qty{315}{\degree}$ -Die Amplitude der Signale bleibt dabei konstant, und die Information wird ausschließlich durch die Phasenlage übertragen. Deshalb liegen die vier Punkte im Konstellationsdiagramm für QPSK auf einem Kreis. + +Das folgende Applet veranschaulicht die digitale QPSK-Modulation. In einem echten System wird das Signal durch Rauschen und andere Störungen beeinflusst. Dadurch liegen die empfangenen Signalpunkte nicht exakt auf den idealen Positionen, sondern weichen sowohl in ihrer Amplitude als auch in ihrer Phase davon ab. Das Applet simuliert dies, indem es Rauschen hinzufügt. Die Kreuze markieren die vier idealen QPSK-Symbole. Jeder farbige Punkt ist ein verrauschter Empfangswert. Der Empfänger ordnet ihn dem nächstgelegenen Symbol zu. Die farbig hinterlegten Bereiche sind die Entscheidungsbereiche des Empfängers. Solange ein verrauschter Empfangswert im Bereich des ursprünglich gesendeten Symbols liegt, wird es richtig erkannt. Überschreitet ein Punkt durch starkes Rauschen eine Grenze zu einem benachbarten Bereich, entscheidet sich der Empfänger für das falsche Symbol. Durch Kanalkodierung können diese Fehler jedoch korrigiert werden. Damit beschäftigen wir uns in einem späteren Abschnitt. - -Genau genommen gibt es aber auch noch andere Möglichkeiten, die Phasen den Bitkombinationen zuzuordnen, solange sie eindeutig sind. Das hier gezeigte Mapping ist nur ein Beispiel. In dem hier gezeigten Beispiel wurden die Zuordnungen so gewählt, dass sich zwischen benachbarten Symbolen nur wenige Bits ändern. Das hat den Vorteil, dass unter Rauscheinfluss nur wenige Bitfehler entstehen. Dafür wird der Gray-Code verwendet, der in den meisten digitalen Übertragungsverfahren Anwendung findet. - +[include:applet_qpsk] + ---- +Die vier Phasenlagen sind jeweils um $\qty{90}{\degree}$ gegeneinander versetzt. Der Empfänger kann anhand der erkannten Phasenlage bestimmen, welches Symbol und damit welche Bitkombination übertragen wurde. -Jeder dieser Punkte repräsentiert ein Symbol. Der Empfänger kann anhand der Phasenlage bestimmen, welche Bitkombination gesendet wurde. Das Konstellationsdiagramm bei QPSK zeigt vier Signalpunkte im rechten Winkel zueinander, die den vier verwendeten Phasen entsprechen. Die große Trennung zwischen den einzelnen Phasen ermöglicht eine zuverlässige Decodierung auch unter rauschbehafteten Bedingungen. \ No newline at end of file +Die Zuordnung der Bitkombinationen zu den einzelnen Phasenlagen ist nicht eindeutig festgelegt. Entscheidend ist zunächst nur, dass jedem Symbol eine eindeutige Bitkombination zugeordnet wird. + +In der Praxis wird das Mapping häufig so gewählt, dass sich die Bitkombinationen benachbarter Signalpunkte nur in einem Bit unterscheiden. Eine solche Zuordnung wird als *Gray-Code* bezeichnet. Wird durch Rauschen versehentlich ein benachbarter Signalpunkt erkannt, führt dies dadurch häufig nur zu einem einzelnen Bitfehler. + +Das Konstellationsdiagramm macht damit einen wesentlichen Unterschied zwischen ASK und PSK unmittelbar sichtbar: Bei ASK unterscheiden sich die Symbole durch ihren Abstand vom Ursprung und liegen in der Regel nur auf der positiven I-Achse, bei PSK dagegen durch ihren Winkel. Bei PSK liegen die Signalpunkte daher bei gleicher Amplitude auf einem Kreis. diff --git a/contents/slides/mehrwertige_verfahren.md b/contents/slides/mehrwertige_verfahren.md deleted file mode 100644 index c7f6a06..0000000 --- a/contents/slides/mehrwertige_verfahren.md +++ /dev/null @@ -1,73 +0,0 @@ ---- style="font-size: 0.7em;" - -[picture:701:4ask:Quaternäre Amplitudenumtastung (Quaternary Amplitude-shift Keying)] - -* Viele digitale Modulationsverfahren verwenden mehr als zwei Symbole. -* So funktioniert zum Beispiel die 4-Fach-Amplitudenumtastung (4ASK) mit vier unterschiedlichen Amplituden, $\qty{25}{\percent}$, $\qty{50}{\percent}$, $\qty{75}{\percent}$, $\qty{100}{\percent}$ des Maximums. -* So lassen sich zwei Bits zu einem Symbol zusammenfassen und gleichzeitig übertragen. - ---- - -* Dieses Prinzip lässt sich auf die Frequenz- und Phasenumtastung übertragen. -* Eine einfache Phasenumtastung (Binary Phase-Shift Keying, BPSK) verwendet nur zwei verschiedene Phasenlagen und kann daher nur ein Bit gleichzeitig senden. -* Die Quadraturphasenumtastung (Quadrature Phase-Shift Keying, QPSK) hingegen nutzt vier verschiedene Phasenlagen ($\qty{0}{\degree}$, $\qty{90}{\degree}$, $\qty{180}{\degree}$ und $\qty{270}{\degree}$) und überträgt somit zwei Bits in jedem Schritt. - ---- -[question:AE402] - ---- - -* Da bei Verfahren wie QPSK mehr als ein Bit pro Symbol übertragen wird, müssen wir mit den Einheiten aufpassen. -* Werden nur zwei Symbole verwendet und somit jedes Bit einzeln gesendet, entspricht die Symbolrate in Baud der Datenrate in $\unit{\bit\per\second}$. -* Werden jedoch mehr Symbole verwendet und somit mehrere Bits gleichzeitig übertragen, ist die Datenrate höher als die Symbolrate. - ---- - -* Die Formel $C = R_{ s } \cdot n$ stellt den Zusammenhang dar: - - -* $C$ → Datenübertragungsrate in $\unit{\bit\per\second}$ -* $R_{ s }$ → Symbolrate in $\unit{\baud}$ -* $n$ → Symbolgröße in $\unit{\bit\per\text{Symbol}}$ - - ---- -[question:AA104] - ---- - -Beispiele: - - -*RTTY*: Umschaltung zwischen zwei Symbolfrequenzen, sodass pro Symbol ein Bit ($\num{0}$ oder $\num{1}$) übertragen werden kann. -→ Datenrate = Symbolrate - - - -*FT4*: Umschaltung zwischen vier Symbolfrequenzen, so dass pro Symbol zwei Bit ($\num{00}$, $\num{01}$, $\num{10}$ oder $\num{11}$) übertragen werden können. -→ Datenrate = 2 $\cdot$ Symbolrate - - ---- -[question:AE405] ---- -#### Lösungsweg -* gegeben: $R_S = \qty{45,45}{\baud}$ -* gegeben: $n=\qty{1}{\bit\per\text{Symbol}}$ -* gesucht: $C$ - - -$C = R_S \cdot n = \qty{45,45}{\baud} \cdot \qty{1}{\bit\per\text{Symbol}} = \qty{45,45}{\bit\per\second}$ - - ---- -[question:AE406] ---- -#### Lösungsweg -* gegeben: $R_S = \qty{23,4}{\baud}$ -* gegeben: $n=\qty{2}{\bit\per\text{Symbol}}$ -* gesucht: $C$ - - -$C = R_S \cdot n = \qty{23,4}{\baud} \cdot \qty{2}{\bit\per\text{Symbol}} = \qty{46,8}{\bit\per\second}$ - \ No newline at end of file diff --git a/contents/slides/psk.md b/contents/slides/psk.md index 44eae9e..e1d53d8 100644 --- a/contents/slides/psk.md +++ b/contents/slides/psk.md @@ -1,44 +1,171 @@ -* Digitales Modulationsverfahren zur Datenübertragung -* Veränderung der Phase eines Trägersignals zur Repräsentation von Bitwerten -* Weniger anfällig für Amplitudenrauschen $\rightarrow$ ermöglicht höhere Datenraten +## Phasenumtastung (PSK) ---- -## Prinzip der Phasenumtastung +* Digitales Modulationsverfahren zur Datenübertragung +* Die Symbole werden durch unterschiedliche Phasenlagen eines Trägers dargestellt +* Amplitude und Frequenz des Trägers bleiben bei idealer PSK gleich +* Beim Wechsel des Symbols kann sich die Phasenlage ändern + +--- style="font-size: smaller;" + +## PSK in der Zeitdarstellung -[picture:705:psk:Phasenumtastung (Phase-shift Keying)] +[picture:705:a_psk:Phasenumtastung (Phase-Shift Keying)] - -*BPSK (Binary Phase Shift Keying)* -* Zwei Phasenwinkel: $\qty{0}{\degree}$ und $\qty{180}{\degree}$ -* Jeder Winkel repräsentiert einen Bitwert ($\num{0}$ oder $\num{1}$) - +* Die Amplitude bleibt konstant +* Die Information steckt in der *Phasenlage* +* Beim Wechsel zwischen zwei Symbolen kann sich die Phase sprunghaft ändern +* Wird dasselbe Symbol erneut übertragen, bleibt auch die Phasenlage gleich ---- -Höhere Varianten: +--- style="font-size: smaller;" -* *QPSK (Quadrature PSK)*: Vier Phasen ($\qty{0}{\degree}$, $\qty{90}{\degree}$, $\qty{180}{\degree}$, $\qty{270}{\degree}$) – $\qty{2}{\text{Bits pro Symbol}}$ -* *8-PSK*: Acht Phasen – $\qty{3}{\text{Bits pro Symbol}}$ +## Binäre Phasenumtastung (BPSK) + +[picture:1101:a_psk_mapping:BPSK im Konstellationsdiagramm] + + +* Zwei verschiedene Phasenlagen +* Zwei mögliche Symbole +* Damit kann $\num{1}$ Bit pro Symbol übertragen werden +* Beispiel: $\qty{0}{\degree}$ → $0$ und $\qty{180}{\degree}$ → $1$ +* Die beiden Signalpunkte liegen sich im Konstellationsdiagramm gegenüber + ---- + +Die einfachste Form der Phasenumtastung ist BPSK. Die beiden möglichen Symbole besitzen die gleiche Amplitude, ihre Phasen unterscheiden sich aber um 180 Grad. -## PSK-Signale in der Zeitdarstellung +Randbemerkung: Mathematisch lässt sich BPSK auch dadurch erzeugen, dass der Träger abhängig vom Bitwert mit +1 oder -1 multipliziert wird. Die Multiplikation mit -1 entspricht einer Phasenverschiebung um 180 Grad: -* Die Amplitude bleibt konstant; nur die Phase ändert sich -* *BPSK*: Abrupter Sprung von positiver zu negativer Amplitude bei Bitwechsel -* *QPSK*: Mehrere Phasenwinkel mit kleineren Übergängen, wodurch die Kurve geglättet erscheint +$-\sin(\omega t)=\sin(\omega t+\qty{180}{\degree})$ ---- - -## Erkennung von PSK-Signalen - -* *Im Zeitbereich*: Deutliche, abrupte Phasenwechsel -* *Im Phasendiagramm (Constellation Diagram)*: Punkte auf einem Kreis, die die stabilen Phasenlagen anzeigen -* PSK bietet eine robuste digitale Kommunikation mit hoher Datenrate und guter Rauschfestigkeit +Die Wahl von 0 Grad und 180 Grad ist dabei nicht zwingend. Ebenso wären beispielsweise 90 Grad und 270 Grad möglich. + --- [question:AE401] + +--- + +## Mehr Phasenlagen – mehr Symbole + +* Mit mehr Phasenlagen können mehr unterschiedliche Symbole dargestellt werden +* Dadurch lassen sich mehrere Bits zu einem Symbol zusammenfassen + + +* *BPSK*: $\num{2}$ Symbole → $\num{1}$ Bit pro Symbol +* *QPSK*: $\num{4}$ Symbole → $\num{2}$ Bit pro Symbol +* *8-PSK*: $\num{8}$ Symbole → $\num{3}$ Bit pro Symbol + + +--- + +[question:AE402] + +--- + +## Quadraturphasenumtastung (QPSK) + +* QPSK verwendet vier verschiedene Phasenlagen +* Damit stehen vier verschiedene Symbole zur Verfügung +* Jeweils zwei Bits werden zu einem Symbol zusammengefasst: $00$, $01$, $10$, $11$ +* Mit jedem QPSK-Symbol werden somit $\num{2}$ Bits übertragen + +--- style="font-size: smaller;" + +## QPSK im Konstellationsdiagramm + + +[picture:1059:a_qpsk:I/Q-Diagramm für ein QPSK-Mapping] + + +In diesem Beispiel gilt: + +* $11$ → $\qty{45}{\degree}$ +* $01$ → $\qty{135}{\degree}$ +* $00$ → $\qty{225}{\degree}$ +* $10$ → $\qty{315}{\degree}$ + + +* Alle Signalpunkte besitzen die gleiche Amplitude +* Die Phasenlagen sind jeweils um $\qty{90}{\degree}$ gegeneinander versetzt +* Die vier Punkte liegen auf einem Kreis + + + + +Die Zuordnung der Bitkombinationen zu den einzelnen Phasenlagen ist nicht grundsätzlich festgelegt. Sender und Empfänger müssen jedoch dasselbe Mapping verwenden. + +Das hier verwendete Mapping entspricht auch der Darstellung im Lehrtext und im folgenden Applet. + + +--- style="font-size: smaller;" + +## Gray-Code bei QPSK + + +[picture:1059:a_qpsk_gray:I/Q-Diagramm für ein QPSK-Mapping] + + +* Benachbarte Symbole unterscheiden sich jeweils nur in *einem Bit* +* Eine solche Zuordnung nennt man *Gray-Code* + + +Beispiel: + +$11 \leftrightarrow 01 \leftrightarrow 00 \leftrightarrow 10$ + + + +Wird durch Rauschen versehentlich ein benachbartes Symbol erkannt, entsteht dadurch häufig nur ein einzelner Bitfehler. + + + + +Das Mapping ist so gewählt, dass sich benachbarte Punkte im Konstellationsdiagramm nur in einem Bit unterscheiden. + +Beim Übergang von 11 zu 01 ändert sich beispielsweise nur das erste Bit. Gleiches gilt für die übrigen benachbarten Signalpunkte, einschließlich 10 und 11. + + +--- style="font-size: smaller;" + + +[include:applet_qpsk] + + + +### QPSK bei Rauschen +* Rauschen verändert Amplitude und Phase des empfangenen Signals +* Empfangswerte streuen um die idealen QPSK-Symbole +* Der Empfänger entscheidet sich für das nächstgelegene Symbol +* Wird eine Entscheidungsgrenze überschritten, entsteht ein Symbolfehler + + + +Das Applet zeigt nicht nur die idealen QPSK-Symbole, sondern auch die Situation am Empfänger. + +Die Kreuze markieren die vier idealen Signalpunkte. Die kleinen farbigen Punkte stellen verrauschte Empfangswerte dar. Durch Rauschen und andere Störungen ändern sich sowohl die Amplitude als auch die Phase des empfangenen Signals. + +Die farbig hinterlegten Bereiche sind die Entscheidungsbereiche des Empfängers. Der Empfänger ordnet einen Empfangswert dem nächstgelegenen idealen Symbol zu. + +Solange ein verrauschter Punkt im Entscheidungsbereich des ursprünglich gesendeten Symbols liegt, wird das Symbol richtig erkannt. Überschreitet der Punkt durch starkes Rauschen eine Entscheidungsgrenze, wird stattdessen ein anderes Symbol erkannt. + +Mit „Erneut übertragen“ wird derselbe Bitstrom nochmals mit neuem Rauschen übertragen. Dadurch kann man gut erkennen, dass trotz gleicher gesendeter Symbole jedes Mal etwas andere Empfangswerte entstehen. + +Mit zunehmendem Rauschen steigt die Wahrscheinlichkeit für Symbol- und damit Bitfehler. Durch geeignete Kanalkodierung können viele solcher Fehler erkannt und korrigiert werden. + + +--- + +## ASK und PSK im Konstellationsdiagramm + +* Bei *ASK* unterscheiden sich die Symbole hauptsächlich durch ihre Amplitude + * unterschiedlicher Abstand vom Ursprung + * gleiche Phasenlage +* Bei *PSK* unterscheiden sich die Symbole durch ihre Phasenlage + * gleicher Abstand vom Ursprung + * unterschiedlicher Winkel +* Bei PSK liegen die Signalpunkte daher bei gleicher Amplitude auf einem Kreis. diff --git a/toc/A.json b/toc/A.json index 8b2c12d..e640463 100644 --- a/toc/A.json +++ b/toc/A.json @@ -739,7 +739,7 @@ "video_url": null }, { - "title": "Phasenumtastung (PSK) und QPSK", + "title": "Phasenumtastung: PSK und QPSK", "ident": "psk", "status": "alpha", "class": "A", diff --git a/toc/EA.json b/toc/EA.json index 46a28de..16a6e69 100644 --- a/toc/EA.json +++ b/toc/EA.json @@ -1259,7 +1259,7 @@ "video_url": null }, { - "title": "Phasenumtastung (PSK) und QPSK", + "title": "Phasenumtastung: PSK und QPSK", "ident": "psk", "status": "alpha", "class": "A", diff --git a/toc/NEA.json b/toc/NEA.json index 77f95fb..cac8254 100644 --- a/toc/NEA.json +++ b/toc/NEA.json @@ -1900,7 +1900,7 @@ "video_url": null }, { - "title": "Phasenumtastung (PSK) und QPSK", + "title": "Phasenumtastung: PSK und QPSK", "ident": "psk", "status": "alpha", "class": "A",