PSK   Phase Shift Keying   위상 편이 변조, 위상 천이 변조, 위상 천이 키잉

1. 위상편이 변조 (PSK, Phase Shift  Keying)

  ㅇ 디지틀 신호의 정보 값 m에 따라, 반송파 위상(Phase) Φm을 변화시키는, 편이변조 방식


2. PSK 신호 표현

  ㅇ PSK 신호의 일반적인 표현식

      
[# s_{\scriptsize PSK}(t) = A\cos(2πf_ct+φ_m) \\
                  \qquad\quad\; = A\cos(2πf_ct+\frac{2πm}{M}) \qquad (m=0,1,2,\cdots,M-1) \\
                  \qquad\quad\; = \sqrt{\frac{2E_s}{T_s}}\,cos(2πf_ct+\frac{2πm}{M}) 
                                  \qquad (E_b = \frac{E_s}{\log_2M}) #]

     - m : 메세지 구분 (서로다른 디지털신호 구분), M : 서로 다른 메세지 종류의 총 수
     - A : 진폭, fc : 반송파 주파수, φm : m에 의해 결정되는 위상 값
     - Eb : 비트 에너지, Es : 심볼 에너지 (= A2Ts/2), Ts : 심볼 구간
       
  ㅇ 例) 2진 PSK(BPSK) 변조된 신호의 디지털 심볼 파형

       


3. PSK 구분

  ㅇ 반송파 위상 변화 상태 수에 따라
     - 2진 : BPSK (M=2)
     - m진 : MPSK (M>2)
        . 4진 : QPSK (M=4)

  ㅇ 위상이 미리 정해지는지 여부에 따라
     - Coherent PSK
        . 미리 정해진 위상으로 반송파를 변조시킴
           .. Binary PSK (BPSK)
           .. M-ary PSK (MPSK)
           .. Quadrature PSK (QPSK)
     - Noncoherent PSK  :  Differential PSK (차동 PSK, DPSK)
        . 연이어 나타나는 심볼 간 위상차이로 반송파를 변조시킴
           .. Differential BPSK (D BPSK)
           .. Differential MPSK (D MPSK)
           .. Differential QPSK (D QPSK)

  ㅇ 기타 방식
     - π/4-DQPSK (QPSK의 변종)
     - Offset QPSK (OQPSK)
        . 반송파 위상천이를 부드럽게 하는 방식 (CPM)


4. PSK 복조

  ㅇ 통상, 동기식 검파 만 가능
     - PSK 변조 방식은 위상에 정보신호가 포함되어 있으므로,
       비동기식 검파 방식으로는 검파가 불가능

  ㅇ 단, 차동 PSK(DPSK) 검파방식은 제외


5. PSK 특징

  ㅇ 점유 대역폭 
     - ASK (BPSK, MASK)와 같음

  ㅇ 동기검파 만 사용이 가능
     - 단, DPSK는 비동기검파로 가능

  ㅇ 신호공간 상에서 동일 진폭, 균일 간격 위상으로 표현
     - 원점으로부터 같은 거리에 균일 각도로 있는 점으로 표현
        . 동일 진폭 크기 (원 반경)   : √E
        . 균일 간격 위상 (균일 각도) : Φm = 2πm/M (m = 0,1,...,M-1)
          


6. PSK 장단점

  ㅇ 장점
     - PSK 파형은 일정한 진폭(포락선) 레벨을 갖는 파형이므로, 
        . 전송로 등의 레벨 변동에 영향을 덜 받으며, 
        . 심볼에러(Symbol Error)에 대한 면역성이 우수함
     - 반송파가 양측파대 신호이므로, 타이밍 및 주파수 정보를 모두 갖게되므로,
        . 변복조 회로가 비교적 간단함

  ㅇ 단점
     - 수신측에서 변조된 신호의 위상을 추적하기 위한 고가의 위상 동기화 회로가 필요
        . 이의 대응책으로 DPSK(Differential PSK, 차동위상편이방식)가 있음
     - PSK 변조된 신호의 스펙트럼 모양은, 부엽이 크므로,
        . 대역 외 간섭이 큰 편임