noen ganger er dette kjent som quadriphase PSK, 4-PSK eller 4-QAM. (Selv om rotbegrepene TIL QPSK og 4-QAM er forskjellige, er de resulterende modulerte radiobølgene nøyaktig det samme.) QPSK bruker fire punkter på konstellasjonsdiagrammet, equispaced rundt en sirkel. MED fire faser KAN QPSK kode to biter per symbol, vist i diagrammet Med Grå koding for å minimere bitfeilfrekvensen (BER) – noen ganger misperceived som dobbelt BER av BPSK.den matematiske analysen viser AT QPSK kan brukes enten til å doble datahastigheten sammenlignet med ET bpsk-system mens man opprettholder samme båndbredde på signalet, eller for å opprettholde datahastigheten TIL BPSK, men halvere båndbredden som trengs. I dette sistnevnte tilfellet ER BER AV QPSK nøyaktig det samme som BER AV BPSK – og å tro annerledes er en vanlig forvirring når MAN vurderer ELLER beskriver QPSK. Den overførte bæreren kan gjennomgå antall faseendringer.Gitt at radiokommunikasjonskanaler tildeles av byråer som Federal Communications Commission som gir en foreskrevet (maksimal) båndbredde, blir fordelen AV QPSK over BPSK tydelig: QPSK overfører to ganger datahastigheten i en gitt båndbredde sammenlignet MED BPSK-samtidig BER. Ingeniørstraffen som er betalt er AT QPSK-sendere og mottakere er mer kompliserte enn DE FOR BPSK. Men med moderne elektronikkteknologi er straffen i pris svært moderat.
Som MED BPSK, er det fase tvetydighetsproblemer ved mottakersiden, og differensielt kodet QPSK brukes ofte i praksis.
Implementeringedit
implementeringen AV QPSK er mer generell ENN BPSK og indikerer også implementeringen av høyere orden PSK. Skrive symbolene i konstellasjonsdiagrammet med hensyn til sinus-og cosinusbølgene som brukes til å overføre dem:
s n (t ) = 2 E s T s cos (2 π f c t + (2 n − 1 ) π 4), n = 1 , 2 , 3, 4. {\displaystyle s_{n} (t)={\sqrt {\frac {2E_{s}}{T_{s}}} \ cos \venstre (2 \ pi f_{c}t+(2n-1) {\frac {\pi }{4}}\høyre),\quad n=1,2,3,4.}
dette gir de fire fasene π/4, 3π/4, 5π/4 og 7π/4 etter behov.
Dette resulterer i en to-dimensjonal signal plass med enheten basis funksjoner
ϕ 1 ( t ) = 2 cos T s ( 2 π f c t ) ϕ 2 ( t ) = 2 T s synd ( 2 π f c t ) {\displaystyle {\begin{justert}\phi _{1}(t)&={\sqrt {\frac {2}{T_{s}}}}\cos \left(2\pi f_{c}t\right)\\\phi _{2}(t)&={\sqrt {\frac {2}{T_{s}}}}\synd \left(2\pi f_{c}t\right)\end{justert}}}
den første basisfunksjonen brukes som in-fase komponent av signalet og den andre som kvadratur komponent av signalet.
derfor består signalkonstellasjonen av signalrommet 4 poeng
( ± e s 2 ± E s 2). {\displaystyle {\beginn{pmatrix} \pm {\sqrt {\frac {e_{s}}{2}}}&\pm {\sqrt {\Frac {e_{s}}{2}}} \ end{pmatrix}}.}
faktorene på 1/2 indikerer at den totale effekten er delt like mellom de to bærerne.
Sammenligning av disse basisfunksjonene med DET FOR BPSK viser tydelig HVORDAN QPSK kan ses som to uavhengige bpsk-signaler. Merk at signal-plass poeng FOR BPSK ikke trenger å dele symbolet (bit) energi over de to bærere i ordningen vist I bpsk konstellasjonen diagrammet.
QPSK-systemer kan implementeres på en rekke måter. En illustrasjon av hovedkomponentene i senderen og mottakerstrukturen er vist nedenfor.
Konseptuell senderstruktur FOR QPSK. Den binære datastrømmen er delt inn i fase-og kvadraturfasekomponentene. Disse moduleres deretter separat på to ortogonale basisfunksjoner. I denne implementeringen brukes to sinusoider. Etterpå blir de to signalene overlappet, OG det resulterende signalet ER QPSK-signalet. Legg merke til bruken av polar ikke-return-to-zero-koding. Disse koderne kan plasseres før for binær datakilde, men har blitt plassert etter for å illustrere den konseptuelle forskjellen mellom digitale og analoge signaler involvert i digital modulering.
Mottakerstruktur FOR QPSK. De matchede filtrene kan erstattes med korrelatorer. Hver deteksjonsenhet bruker en referanseterskelverdi for å avgjøre om en 1 eller 0 oppdages.
sannsynlighet for feilrediger
SELV OM QPSK kan ses som en kvartær modulasjon, er DET lettere å se DET som to uavhengig modulerte kvadraturbærere. Med denne tolkningen brukes de jevne (eller odde) bitene til å modulere in-fase-komponenten til bæreren, mens de odde (eller like) bitene brukes til å modulere kvadraturfasekomponenten til bæreren. BPSK brukes på begge bærere, og de kan selvstendig demoduleres.som et resultat er sannsynligheten for bitfeil FOR QPSK den samme SOM FOR BPSK:
P b = Q ( 2 E B n 0 ) {\displaystyle P_{b}=q\venstre({\sqrt {\frac {2e_{b}}{N_{0}}}\høyre)}
for å oppnå Samme Bitfeilsannsynlighet Som bpsk Bruker qpsk Imidlertid To ganger kraften (Siden To biter overføres samtidig).
symbolfeilfrekvensen er gitt ved:
P s = 1 – − 1-P b) 2 = 2 Q (E S n 0) – 2 . {\displaystyle {\begin{aligned}P_{s}& = 1 – \ venstre (1-p_{b}\høyre)^{2}\ &=2q \ venstre ({\sqrt {\frac {e_{s}}{n_{0}}} \ høyre) – \venstre^{2}.\end{aligned}}}
hvis signal-til-støy-forholdet er høyt (som er nødvendig for praktiske QPSK-systemer), kan sannsynligheten for symbolfeil være tilnærmet:
p s ④ 2 q ( E S n 0 ) = erfc ( E s 2 n 0 ) = erfc ( E b n 0 ) {\displaystyle P_{s}\ca 2Q\venstre({\sqrt {\frac {E_{s}}{N_{0}}}\høyre)=\operatorname {erfc} \venstre({\sqrt {\frac {E_{s}}}\høyre)=\operatorname{Erfc} \Left ({\Sqrt {\frac {e_ {b}} {n_{0}}}\right)}
det modulerte signalet er vist nedenfor for et kort segment av en tilfeldig binær datastrøm. De to bærebølgene er en cosinusbølge og en sinusbølge, som angitt av signal-romanalysen ovenfor. Her har de odde nummererte bitene blitt tildelt i fase-komponenten og de like nummererte bitene til kvadraturkomponenten (tar den første biten som nummer 1). Det totale signalet-summen av de to komponentene-vises nederst. Hopp i fase kan ses som psk endrer fasen pa hver komponent ved starten av hver bitperiode. Den øverste bølgeformen alene samsvarer med beskrivelsen gitt FOR BPSK ovenfor.
de binære dataene som formidles av denne bølgeformen er: 11000110.
- de odde bitene, uthevet her, bidrar til in-fase-komponenten: 11000110
- de jevne bitene, uthevet her, bidrar til kvadraturfasekomponenten: 11000110
VariantsEdit
Offset QPSK (OQPSK)Rediger
Forskjell av fasen MELLOM QPSK OG OQPSK
Å ta fire verdier av fasen (to biter) om gangen for å konstruere ET qpsk-symbol, kan tillate signalets fase å hoppe like mye som 180° om gangen. Når signalet er lavpassfiltrert (som det er typisk i en sender), resulterer disse faseskiftene i store amplitudefluktuasjoner, en uønsket kvalitet i kommunikasjonssystemer. Ved å utligne timingen av odde og jevne biter med en bitperiode eller en halv symbolperiode, vil komponentene i fase og kvadratur aldri endres samtidig. I stjernebildediagrammet som vises til høyre, kan det ses at dette vil begrense faseskiftet til ikke mer enn 90° om gangen. Dette gir mye lavere amplitudefluktuasjoner enn ikke-offset QPSK og er noen ganger foretrukket i praksis.
bildet til høyre viser forskjellen i oppførselen til fasen mellom vanlig QPSK og OQPSK. Det kan ses at i første plott kan fasen endres med 180° samtidig, mens i OQPSK er endringene aldri større enn 90°.
det modulerte signalet er vist nedenfor for et kort segment av en tilfeldig binær datastrøm. Legg merke til halv symbol-periode offset mellom de to komponentbølgene. De plutselige faseskiftene skjer omtrent dobbelt så ofte som FOR QPSK (siden signalene ikke lenger endres sammen), men de er mindre alvorlige. Med andre ord er størrelsen på hopp mindre I OQPSK sammenlignet MED QPSK.
SOQPSKEdit
den lisensfrie formede offset QPSK (SOQPSK) er interoperabel med Feher-patentert QPSK (FQPSK), i den forstand at en INTEGRERT og dump offset QPSK-detektor gir samme utgang uansett hvilken type sender som brukes.
disse modulasjonene former nøye I-Og Q-bølgeformer slik at de endres veldig jevnt, og signalet forblir konstant amplitude selv under signaloverganger. (I stedet for å reise umiddelbart fra ett symbol til et annet, eller til og med lineært, beveger det seg jevnt rundt konstant amplitude sirkelen fra ett symbol til det neste.) SOQPSK modulasjon kan representeres som hybrid AV QPSK OG MSK: SOQPSK har samme signalkonstellasjon SOM QPSK, men fasen AV SOQPSK er alltid stasjonær.
standardbeskrivelsen AV SOQPSK-TG innebærer ternære symboler. SOQPSK er en av de mest spredte modulasjonsordninger i søknad TIL LEO satellittkommunikasjon.
hryvnias/4-QPSKEdit
denne varianten AV QPSK bruker to identiske konstellasjoner som roteres med 45° ( π /4 {\displaystyle \pi/4}
radianer, derav navnet) i forhold til hverandre. Vanligvis brukes enten de jevne eller ulige symbolene til å velge poeng fra et av konstellasjonene, og de andre symbolene velger poeng fra det andre konstellasjonen. Dette reduserer også faseskiftene fra maksimalt 180 hryvnias, men bare til maksimalt 135 hryvnias og så amplitudefluktuasjonene av π / 4 {\displaystyle \ pi / 4}
-QPSK er MELLOM OQPSK OG ikke-offset QPSK.
en egenskap denne modulasjonsordningen har, er at hvis det modulerte signalet er representert i det komplekse domenet, vil overganger mellom symboler aldri passere gjennom 0. Med andre ord passerer signalet ikke gjennom opprinnelsen. Dette senker det dynamiske spekteret av svingninger i signalet som er onskelig nar engineering kommunikasjonssignaler.
på den annen side gir π /4 {\displaystyle \pi/4}
-QPSK seg til enkel demodulering og har blitt vedtatt for bruk i FOR eksempel tdma-mobiltelefonsystemer. det modulerte signalet er vist nedenfor for et kort segment av en tilfeldig binær datastrøm. Konstruksjonen er den samme som ovenfor for vanlig QPSK. Suksessive symboler er hentet fra de to konstellasjoner vist i diagrammet. Dermed er det første symbolet (1 1) hentet fra den «blå» konstellasjonen, og det andre symbolet (0 0) er hentet fra den «grønne» konstellasjonen. Merk at størrelsene til de to komponentbølgene endres når de bytter mellom konstellasjoner, men det totale signalets størrelse forblir konstant (konstant konvolutt). Faseskiftene er mellom de to foregående timing-diagrammer.
DPQPSKEdit
dual-polarization quadrature phase shift keying (DPQPSK) eller dual-polarization QPSK – innebærer polarisering multipleksing av to FORSKJELLIGE QPSK signaler, og dermed forbedre spektral effektivitet med en faktor på 2. Dette er et kostnadseffektivt alternativ til å bruke 16-PSK, i stedet FOR QPSK for å doble spektral effektivitet.