Minimum-shift keying

La modulation Minimum-shift keying est un type de modulation numérique par déplacement de fréquence à phase continue. Sur le principe du OQPSK, la MSK est encodée par des bits alternant entre des moments en quadrature, la composante Q étant...

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Modulation numérique du signal

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Diagramme de constellation CPM

La modulation Minimum-shift keying (MSK) est un type de modulation numérique par déplacement de fréquence à phase continue. Sur le principe du OQPSK, la MSK est encodée par des bits alternant entre des moments en quadrature, la composante Q étant retardée de la durée d'un symbole. Cependant, à l'inverse des signaux carrés utilisés en QPSK, la modulation MSK encode chaque bit sur une demi-sinusoïde. On obtient ainsi un signal de module constant, ce qui diminue les problèmes de distorsions non linéaires.

représentation mathématique

Le signal résultant est représenté par la formule :

$s(t) = a_{I}(t)\cos{\left(\frac{{\pi}t}{2T}\right)}\cos{(2{\pi}f_{c}t)}-a_{Q}(t)\sin{\left(\frac{{\pi}t}{2T}\right)}\sin{\left(2{\pi}f_{c}t\right)}$

dans lequel $a_{I}(t)∼$ et $a_{Q}(t)∼$ encodent respectivement les informations paires et impaires avec une séquence de pulsations carrées d'une durée de 2T.

Par identité trigonométrique, ceci peut être réécrit dans une forme dans laquelle phase et fréquence de modulation sont plus parlantes :

$s(t) = \cos[2 \pi f_c t + b_k(t) \frac{\pi t}{2 T} + \phi_k]$

avec $b_k(t) = +1∼$ quand $a_{I}(t) = a_{Q}(t)∼$ , et $b_k(t) = -1∼$ s'ils sont de signes opposés,

$\phi_k = 0∼$ si $a_{I}(t)∼$ est 1, et $\phi_k = \pi∼$ dans les autres cas.

Donc, le signal est modulé en fréquence et en phase, et la phase fluctue de manière continue et linéaire.

Minimum-shift keying gaussien

Article détaillé : Gaussian minimum-shift keying.

En télécommunications numériques, la Gaussian minimum shift keying (GMSK) est une forme de modulation FSK à phase continue. Elle est identique au MSK standard, cependant le flux de données numériques est dans un premier temps mis en forme par un filtre gaussien avant d'être appliqué au modulateur de fréquence. Cette étape a l'avantage de diminuer la puissance de la bande latérale, qui à son tour diminué les interférences hors bande avec les canaux de fréquences adjacentes. Hélas, le filtre gaussien augmente aussi la mémoire de modulation dans le dispositif et entraîne des interférences inter-symboles, rendant plus complexe toujours le décodage des différentes données transmises et nécessitant des algorithmes d'égalisation des canaux plus complexes au niveau du récepteur, à l'exemple de l'égaliseur adaptatif (en) .

Applications

Le GMSK est en particulier connu de par son utilisation dans les communications GSM.

Efficacité spectrale

Le GMSK possède une grande efficacité spectrale, mais nécessite une puissance électrique plus élevée que le QPSK par exemple, pour transmettre la même quantité d'informations de manière fiable.

Bibliographie

Subbarayan Pasupathy, Minimum Shift Keying : A Spectrally Efficient Modulation, IEEE Communications Magazine, 1979
(en) [pdf] University of Hull, «Appendix-D digital Modulation and GMSK»
(en) University of Toronto, «GSM Physical Layer Modulation»
(en) Diana M. Johnson and Tien M. Nguyen, «Bandwidth-Efficient Modulation Through Gaussian Minimum Shift Keying», The Ærospace Corporation
(en) [pdf] «Wireless Communication Technologies», Rutgers University - Dept. of Electrical and computer Engineering

Notes

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu d'une traduction de l'article de Wikipédia en anglais intitulé «Minimum-shift keying» (voir la page de discussion) .

Voir aussi

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