Faasimanipulatsioon

**Faasimanipulatsioon** ehk **digitaalne faasimodulatsioon**' (inglise keeles *phase-shift keying*, lühend PSK) on digitaalmodulatsiooni liik, mille puhul andmete edastamisel jääb infosignaali kandelaine sagedus ja amplituud muutumatuks, kuid tema faas muutub vastavalt edastavale informatsioonile. Faasimanipulatsiooni levinumate vormide hulka kuuluvad: BPSK, QPSK ja 8-PSK. 

## Faasimanipulatsiooni liigid

### Binaarne faasimanipulatsioon
Binaarne faasimanipulatsioon (*binary phase shift keying*, lühend BPSK) on digitaalse faasimanipulatsiooni lihtsaim variant. Kandelaine faasil võib olla ainult kaks väärtust – 0º ja 180º.

Faasmanipuleeritud signaali vastuvõtul on vajalik tema faasitundlik demoduleerimine sünkroondetektori abil ehk koherentne vastuvõtt (vastuvõtja teab kandja sagedust ja faasi ning kasutab neid demoduleerimisel). Vastuvõtjas tuleb tagada täpse sageduse ja faasiga tugipinge.

### Kvadratuurne faasimanipulatsioon
Kvadratuurse faasimanipulatsiooni (lühend QPSK, *quadrature phase-shift keying*) korral on edastataval signaalil 4 väärtust, mis erinevad üksteisest 90º faasinihke poolest. 2-bitise sisendsignaali väärtused (kaksikbitid) moodustatakse binaarsest signaalist.

Binaarne sisendsignaal *x(t)* jagatakse järjestik-paralleelse koodimuunduri abil kaks korda aeglasemaks kaksikbittide (dibittide) reaks. Iga dibiti noorem bitt *x<sub>1</sub>(t)* juhib samas faasis olevat (koosinus)kanalit, vanem *x<sub>Q</sub>(t)* aga kvadratuurset ehk risti olevat (siinus)kanalit. Mõlema kanali väljundsignaalid liidetakse ning tulemuseks on signaalid, mis esitavad kaksikbiti väärtusi 00, 01, 10 või 11. Nende sümbolikiirus r on 2 korda väiksem, kuna kaksikbiti pikkus *T=2T<sub>b</sub>*. Oluline on, et olekudiagrammil paiknevad kõrvuti kaksikbitid, mis erinevad teineteisest vaid ühe biti poolest (Gray koodi järgi). See vähendab võimalike vigade mõju.

### 8-PSK
8-PSK ehk 8 faasiga faasimanipulatsioon võimaldab iga sümboliga edastada 3 bitti. 4 või enama arvu bittide edastamiseks iga sümboliga kasutatakse juba kvadratuurset amplituudmodulatsiooni, see tähendab, et lisaks faasile moduleeritakse ka kandelaine amplituudi.

### Viitega kvadratuurne faasimanipulatsioon
Viitega kvadratuurse faasimanipulatsiooni (lühend OQPSK, *offset-keyed quadrature phase-shift keying*) korral viiakse kvadratuurkanalisse niisugune ajaline viide, et signaali muutused ei ületa kunagi ühte bitti. See tagab väiksemad hüpped juhul, kui FM ja AM liiki moonutused on olulised.

Et vastuvõtupoolel oleks võimalik kindlaks teha, milline faas vastab millisele signaali väärtusele, tuleb kasutada sünkroonitud tugisignaali, mille faas on teada. Kuid seetõttu kasutatakse digitaalsetes sidesüsteemides enamasti diferentsiaalset faasimanipulatsiooni, mille puhul puudub vajadus tugisignaali järele.

### Diferentsiaalne faasimanipulatsioon
Diferentsiaalse faasimanipulatsiooni (lühend DPSK, *differential phase-shift keying*) korral võrreldakse diferentsiaalselt kodeeritud signaali vastuvõtmisel omavahel  kahe järjestikuse sümboli faase ja selle alusel määratakse viimati saabunud sümboli väärtus.

Diferentsiaalne faasimanipuleerimine võimaldab kõrvaldada faasi määramatuse mõju. Edastatakse vaid signaali muutustele vastavaid faasinihkeid, millest vastuvõtja taastab esialgse digitaalsignaali.

Diferentsiaalne kodeerimine saatjas vajab viitelüli, mis säilitab eelmise biti väärtuse. Loogikalülitus Exclusive OR-element annab igal sammul välja signaali 1, kui sisendid on erinevad, ja signaali 0, kui sisendid on ühesugused. Edasi järgneb üleminek polaarsele signaalile ±1 ning faasimanipulatsioon korrutismodulaatoris.

Näide DPSK-koodri töö kohta:

		
Vastuvõtupoolel kasutatakse kandja taastamise skeemi, mis juhib sünkroondetektori tööd. Detektori väljundsignaal formeeritakse komparaatori abil ühepolaarseks signaaliks *y(k)* nivoodega 1 ja 0. Edasi järgneb DPSK dekooder, mis kasutab viitelüli ja loogikatehet summa mooduliga 2.

Näide DPSK dekoodri töö kohta:

Inverteerides ehk pöörates ümber dekoodri sisendsignaali *y(k)*, ei muutu väljundsignaal *z(k)*. Seega taastab dekooder olenemata tugisignaali faasist õige signaali.

## Vaata ka
*Modulatsioon (ülekandetehnika)
*Faasimolatsioon

## Viited