Categories:

Phasenumtastung / Phase-Shift Keying (PSK)

Veröffentlicht von empy
Lesezeit: 2 Minuten

Nachdem ich bereits über die Frequenzumtastung und die Amplitudenumtastung berichtet habe, möchte ich meine Mini-Serie über die auf Trägersignalen verwendeten Codierungsmethoden im WLAN mit der Phasenumtastung, auch Phase-Shift Keying (PSK) genannt, beenden. PSK zählt zu den wichtigsten Verfahren bei der WLAN-Codierung, da es sich als überaus robust gegen Funkstörungen erwiesen hat. Zudem können mehrere Bits pro Symbol übermittelt werden, ohne die Fehlerrate signifikant zu erhöhen.

Achtung: Bitte PSK in diesem Zusammenhang nicht mit dem Pre-Shared Key der WLAN Verschlüsselung verwechseln. Beide Begriffe haben außer der gleichen Abkürzung überhaupt nichts gemeinsam.

Nicht Amplitude, nicht Frequenz, es ist die Phase

Bei der Phasenumtastung wird nicht Amplitude oder Frequenz als unmittelbare Eigenschaft der elektromagnetischen Welle genutzt. Wie der Name schon erahnen lässt, wird die Phaseneigenschaft zweier ansonsten identischen Wellen für die Codierung am Sender und Empfänger genutzt. Dabei bestehen zwei Möglichkeiten.

Binary Phase-Shift Keying (BPSK): Immer dann, wenn zwischen aufeinanderfolgenden Symbolen ein Phasenwechsel im Trägersignal erkennbar ist, erfolgt eine entsprechende Codierung (beispielsweise 1). Liegt zwischen zwei Symbolen kein Phasenwechsel vor, erfolgt die andere Codierung (beispielsweise 0). Es kommt also auf die Veränderung der Phaseneigenschaft an, nicht auf die tatsächliche Phasenverschiebung, weshalb zwei Zustände pro Symbol codierbar sind. Das entspricht einem Bit pro Symbol. Beim BPSK werden zwei Phasen genutzt.

Phasenumtastung/ Phase-Shift Keying (PSK): Phasen (hier zwei) wechseln sich ab und codieren damit Daten (BPSK)

In Variante zwei (Multiple Phase-Shift Keying / MPSK) wird das verschenkte Potential besser genutzt: Die Datenrate kann verdoppelt werden, indem statt zwei Phasen nun vier Phasen moduliert werden. Pro Phase ist exakt definiert, welche Bits damit repräsentiert werden. Durch die vier Phasenzustände können zum Beispiel zwei Bits pro Symbol codiert werden. Dann spricht man von 4-PSK oder QPSK (quadriphase PSK).

BitPhasenlage
00
0190°
10180°
11270°
QPSK: Beispielhafte Bit-Codierung per Phasenlage

Elektromagnetische Welle > Trägersignal > Codierung/Modulation > WLAN

Mir ist klar: Ich kratze mit der Serie zur Phasenumtastung und den Artikeln zur Frequenzumtastung und Amplitudenumtastung zunächst nur an der Oberfläche. Mir geht es darum, zunächst ein Grundverständnis zur physikalischen Funktionsweise von modernen WLANs zu vermitteln: Elektromagnetische Welle, Trägersignal, Codierung/Modulation, WLAN. Eine eigene Beitragsserie zu den einzelnen in WLANs verwendeten Modulationsarten ist jedoch schon geplant. Ich freue mich schon auf viele technische und mathematische Details!

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.