4-PSK (4-Phase Shift Keying) i QPSK (kwadraturowe kluczowanie fazowe) to techniki modulacji cyfrowej, które obejmują zmianę fazy sygnału nośnego w celu przesyłania danych cyfrowych. Chociaż mają pewne podobieństwa, nie są dokładnie takie same. Zagłębmy się w szczegóły obu schematów modulacji i zbadajmy ich podobieństwa i różnice.
1. Podstawowa zasada:
- 4-PSK (4-fazowe kluczowanie przesunięcia):
- W 4-PSK, znanym również jako BPSK (Binary Phase Shift Keying), każdy symbol reprezentuje dwa bity informacji. Faza sygnału nośnego jest przesuwana o 0°, 90°, 180° lub 270° w celu zakodowania różnych kombinacji bitów.
- Cztery możliwe przesunięcia fazowe odpowiadają sekwencjom binarnym (00), (01), (10) i (11).
- QPSK (kwadraturowe kluczowanie z przesunięciem fazowym):
-
Z drugiej strony
- QPSK oznacza bardziej efektywne wykorzystanie przepustowości poprzez kodowanie dwóch bitów na symbol, podobnie jak 4-PSK. Jednakże QPSK wykorzystuje cztery różne przesunięcia fazowe (0°, 90°, 180° i 270°) z kombinacją nośnych w fazie i kwadraturowych.
2. Komponenty nośnika:
- 4-PSK:
- 4-PSK zazwyczaj wykorzystuje pojedynczą falę nośną do modulacji. Faza tej nośnej jest dostosowana tak, aby reprezentowała różne kombinacje bitów.
- QPSK:
- QPSK wykorzystuje dwie fale nośne: jedną w fazie (I) i jedną kwadraturową (Q). Połączenie tych dwóch nośnych pozwala na większą szybkość transmisji danych, ponieważ może przesyłać dwa bity na symbol.
3. Mapowanie symboli:
- 4-PSK:
- Symbole w 4-PSK bezpośrednio odpowiadają przesunięciom fazowym, przy czym każdy symbol reprezentuje dwa bity.
- QPSK:
- QPSK wykorzystuje kombinację składowych zgodnych w fazie i kwadraturowych do reprezentowania czterech różnych symboli, każdy reprezentujący dwa bity.
4. Wydajność przepustowości:
- 4-PSK:
- 4-PSK wykorzystuje pojedynczą falę nośną, a każdy symbol reprezentuje dwa bity, co czyni ją mniej efektywną pod względem przepustowości w porównaniu do QPSK.
- QPSK:
- QPSK osiąga wyższą wydajność pasma dzięki zastosowaniu zarówno komponentów jednofazowych, jak i kwadraturowych. Może przesyłać dwa bity na symbol, co skutkuje wyższą szybkością transmisji danych przy tej samej przepustowości.
5. Aplikacje:
- 4-PSK:
- 4-PSK nadaje się do zastosowań, w których prostota jest priorytetem, a wymagania dotyczące szybkości transmisji danych nie są zbyt wysokie. Jest często używany w podstawowych systemach komunikacyjnych.
- QPSK:
- QPSK jest częściej stosowany w nowoczesnych systemach komunikacyjnych, które wymagają wyższych szybkości transmisji danych i efektywnego wykorzystania przepustowości. Jest powszechny w standardach komunikacji bezprzewodowej, telewizji cyfrowej i komunikacji satelitarnej.
Podsumowując, chociaż zarówno 4-PSK, jak i QPSK wymagają przesunięć fazowych do przesyłania danych cyfrowych, QPSK jest bardziej zaawansowanym schematem modulacji, który osiąga wyższą wydajność pasma dzięki zastosowaniu zarówno komponentów w fazie, jak i kwadraturowych. QPSK pozwala na większą szybkość transmisji danych i jest powszechnie stosowany w nowoczesnych systemach komunikacyjnych. Z drugiej strony 4-PSK jest prostszy i może znaleźć zastosowanie w scenariuszach, w których wydajność przepustowości nie jest czynnikiem krytycznym.