Gaussian Minimum Shift Keying (GMSK) en Quadrature Phase Shift Keying (QPSK) zijn beide digitale modulatietechnieken die in communicatiesystemen worden gebruikt om gegevens te verzenden door de fase van het draaggolfsignaal te variëren. Het belangrijkste verschil tussen beide ligt in het modulatieschema en de kenmerken van de gemoduleerde signalen. Laten we de verschillen tussen GMSK en QPSK in detail onderzoeken:
1.QPSK (Kwadratuur Phase Shift Keying):
- Faseverschuivingen:
- QPSK gebruikt vier verschillende faseverschuivingen om symbolen weer te geven: 0, 90, 180 en 270 graden.
- Elk symbool vertegenwoordigt twee bits informatie, aangezien er vier mogelijke combinaties van binaire waarden zijn (00, 01, 10, 11).
- Symbooltoewijzing:
- De vier faseverschuivingen worden afgebeeld op de mogelijke combinaties van twee bits in een binaire reeks.
- QPSK bereikt een evenwicht tussen spectrale efficiëntie en complexiteit, waardoor het op grote schaal wordt gebruikt in verschillende communicatiesystemen.
- Sterrenbeelddiagram:
- Het constellatiediagram voor QPSK toont vier punten, die elk overeenkomen met een van de vier faseverschuivingen.
- De punten worden doorgaans gepositioneerd op de hoekpunten van een vierkant in het complexe vlak.
- Datasnelheid en spectrale efficiëntie:
- QPSK verzendt twee bits per symbool, wat resulteert in een datasnelheid die twee keer zo hoog is als de modulatiesnelheid.
- Het biedt een goed compromis tussen spectrale efficiëntie en gevoeligheid voor ruis.
2.GMSK (Gaussiaanse minimale shift-sleuteling):
- Modulatieschema:
- GMSK is een type frequentiemodulatie (FM) waarbij de frequentieafwijking wordt aangepast om faseverschuivingen te bereiken.
- In plaats van de fase abrupt te veranderen zoals bij QPSK, introduceert GMSK een vloeiendere overgang door de frequentiegolfvorm vorm te geven met behulp van een Gauss-filter.
- Fasecodering:
- GMSK codeert faseveranderingen op basis van de ingevoerde binaire gegevens.
- De frequentieafwijking wordt gewijzigd om verschillende faseverschuivingen weer te geven die overeenkomen met de binaire gegevens.
- Sterrenbeelddiagram:
- Het constellatiediagram voor GMSK ziet eruit als een vloeiend, continu traject in plaats van afzonderlijke punten.
- GMSK bereikt een vorm van continue fasemodulatie met een golfvorm met constante envelop.
- Datasnelheid en spectrale efficiëntie:
- GMSK staat bekend om zijn constante-envelope-eigenschap, die het ontwerp van de eindversterker vereenvoudigt.
- Het wordt vaak gebruikt in toepassingen met strenge bandbreedtebeperkingen, zoals mobiele communicatiesystemen.
3.Vergelijking:
- Modulatieschema:
- Het fundamentele verschil zit in het modulatieschema. QPSK is een fasemodulatietechniek, terwijl GMSK een frequentiemodulatietechniek is.
- Golfvormkenmerken:
- QPSK genereert discrete, in fase verschoven symbolen die worden weergegeven door punten in een constellatiediagram.
- GMSK genereert een continu, vloeiend traject op het constellatiediagram dankzij de Gaussiaanse filtering van de frequentiegolfvorm.
- Spectrale efficiëntie:
- GMSK staat bekend om zijn hoge spectrale efficiëntie en constante-envelope-eigenschap, waardoor het geschikt is voor toepassingen met beperkte bandbreedte.
- Robuustheid tegen geluid:
- QPSK en GMSK hebben verschillende kenmerken wat betreft de gevoeligheid voor geluid. QPSK is mogelijk gevoeliger voor ruis als gevolg van abrupte faseveranderingen, terwijl de continue fasemodulatie van GMSK voor een betere ruisimmuniteit kan zorgen.
- Toepassingen:
- QPSK wordt gebruikt in verschillende communicatiesystemen, waaronder satellietcommunicatie en digitale uitzendingen.
- GMSK wordt vaak gebruikt in mobiele communicatiesystemen, zoals GSM (Global System for Mobile Communications), vanwege de constante envelopeigenschap en bandbreedte-efficiëntie.
4.Conclusie:
- Belangrijkste verschillen:
- QPSK is een fasemodulatietechniek met discrete faseverschuivingen, terwijl GMSK een frequentiemodulatietechniek is met een continu, vloeiend traject.
- Afwegingen:
- De keuze tussen QPSK en GMSK hangt af van de specifieke vereisten van het communicatiesysteem, waarbij rekening wordt gehouden met factoren zoals bandbreedte-efficiëntie, eigenschappen met constante envelop en gevoeligheid voor ruis.
Samenvattend zijn QPSK en GMSK beide digitale modulatietechnieken die worden gebruikt in communicatiesystemen, waarbij QPSK gebruik maakt van discrete faseverschuivingen en GMSK een continu, vloeiend traject gebruikt als gevolg van Gaussiaanse filtering. De keuze hiertussen hangt af van de specifieke behoeften van het communicatiesysteem, waarbij rekening wordt gehouden met factoren zoals bandbreedte-efficiëntie, constante-envelop-eigenschappen en gevoeligheid voor ruis.