Ріс.19.1. Формування фазоманіпулірованних сигналу
У 1946 році видатний радянський вчений В.А. Котельников оцінив якість передачі цифрової інформації за допомогою імовірнісних методів і ввів поняття ймовірності правильного прийому. Максимум цієї ймовірності він назвав потенційної помехоустойчивостью, а демодулятор (приймач, що працює з будь-якого правила прийняття найбільш ймовірного рішення) він назвав оптимальним приймачем. У розвиненою їм теорії потенційної завадостійкості було доведено, що для каналів без шумів і перешкод фазова маніпуляція забезпечує потенційну стійкість перед перешкодами.
На рис. 19.2 для наочності наведена залежність ймовірності помилки на виході радіоканалу від співвідношення сигнал / перешкода в каналі для різних методів імпульсної модуляції.
Система ФМ, як і інші системи з протилежними сигналами для каналів без перешкод, забезпечує потенційну стійкість перед перешкодами для двійкової системи. Цифрова фазова модуляція (ФМ або PSK - Phase Shift Keying) як один з перешкодостійких видів модуляції стала привабливою для широкого практичного застосування в телекомунікаційних системах.
Однак в чистому вигляді в цифрових системах її використовують рідко [13-15] з-за можливості масових помилок через так званої "зворотної роботи", коли при прийомі помилкового біта наступні за ним будуть прийматися вирішальним пристроєм приймача инверсно. Тобто коли посилки 0 приймаються за 1 і навпаки.
Для нормальної роботи фазового детектора потрібен опорний сигнал. Для цього потрібно організовувати високоякісний канал синхронізації з пілот-сигналом, щодо якого зчитується фаза прийнятих посилок. При АМ легко організувати синхронізацію шляхом ФАПЧ на частоту прийнятої несучої.
Ріс.19.2. Ефективність різних методів маніпуляції
Але при ФМ, якщо кількість одиниць дорівнює кількості нулів в повідомленні, в спектрі взагалі немає частоти несучої і для її отримання доводиться використовувати досить складні нелінійні пристрої зняття маніпуляції. Наприклад, схеми, запропоновані Пістолькорса, Сіфоровим, Костас [6] для потреб радіотелеграфії. Однак ефективно ці схеми проявили себе тільки в каналах без перешкод і з мінімумом шуму.
Наявність в схемах Пістолькорса, Сіфорова і Костаса нелінійних перетворень - умножителей або подільників частоти, а також можливі випадкові затримки на 180 0 опорного сигналу при його формуванні не зняли проблему "зворотної роботи", що і стало причиною слабкого використання цифрової фазової модуляції в радіоканалах.
Дуже ефективний спосіб усунення недоліків зворотного роботи запропонований Н.Т. Петровичем в 1957 році [14], що розвинув ідею практичного використання відносної фазової модуляції (ОФМ або DPSK - Differential Phase Shift Keying). При ОФМ, званої також відносної фазової телеграфією (ОФТ), частота і амплітуда сигналу залишаються незмінними, а від зміни значення інформаційного елемента змінюється тільки фаза сигналу щодо фази сигналу попередньої посилки.
На приймальній стороні лінії зв'язку фазовий детектор зчитує інформацію не відносно початкової фази всього сигналу, а порівнює фази двох надходять по черзі посилок Ki і Ki + 1, де i = 1, 2, 3, 4, .... і на підставі цих вимірів приймає рішення про передану інформації.
Фактично ОФМ це ФМ зі спеціальною перекодуванням сигналів. При ОФМ інформація міститься не в абсолютному значенні фази сигналу, а в різниці фаз двох сусідніх елементів повідомлення. Для здійснення ОФМ необхідно передачу починати з неодружених посилок, що не несуть інформацію, але необхідних для порівняння фази наступних елементів.