Kwadraturowe kluczowanie fazowe (QPSK) to cyfrowy schemat modulacji stosowany w systemach komunikacyjnych do przesyłania danych kanałami o częstotliwości radiowej. Generowanie sygnału QPSK polega na modulowaniu danych cyfrowych na fali nośnej poprzez manipulację jej fazą. Oto szczegółowe wyjaśnienie sposobu generowania sygnału QPSK:
1. Cyfrowe wprowadzanie danych:
- QPSK działa poprzez kodowanie danych cyfrowych w symbole, z których każdy reprezentuje unikalne przesunięcie fazowe. Pierwszym krokiem jest pobranie przychodzących danych cyfrowych i pogrupowanie ich w pary bitów.
2. Mapowanie symboli:
- Przypisz każdą parę bitów do określonego przesunięcia fazowego. W QPSK istnieją cztery możliwe przesunięcia fazowe: 0°, 90°, 180° i 270°. Te przesunięcia fazowe odpowiadają symbolom (00), (01), (10) i (11).
3. Generowanie fali nośnej:
- Wygeneruj dwie fale nośne z różnicą fazową 90 stopni. Nośniki te są często określane jako elementy „w fazie” (I) i „kwadraturowe” (Q).
- Falę nośną można przedstawić jako: �(�)=�cos(2����)I(t)=Acos(2πfct) �(�)=�sin(2����) Q(t)=Asin(2πfct)
- Gdzie �A to amplituda fali nośnej, ��fc to częstotliwość nośna, a �t to czas.
4. Modulacja:
- Pomnóż nośną w fazie (�(�)I(t)) przez składową w fazie symbolu i pomnóż nośną kwadraturową (�(�)Q(t)) przez składową kwadraturową symbolu.
- Modulowany sygnał QPSK (�(�)S(t)) uzyskuje się poprzez połączenie tych dwóch modulowanych nośnych: �(�)=�(�)⋅Re{�(�)}+�(�)⋅Im{� (�)}S(t)=I(t)⋅Re{s(t)}+Q(t)⋅Im{s(t)}
- Gdzie �(�)s(t) reprezentuje symbol zespolony, a Re{⋅}Re{⋅} i Im{⋅}Im{⋅} oznaczają odpowiednio część rzeczywistą i urojoną.
5. Przenoszenie:
- Zmodulowany sygnał QPSK jest następnie przesyłany kanałem komunikacyjnym.
6. Odbiór i demodulacja:
- W odbiorniku sygnał QPSK jest demodulowany w celu odzyskania oryginalnych danych cyfrowych.
- Odebrany sygnał jest mnożony przez nośne w fazie i kwadraturowe, a powstałe sygnały są filtrowane dolnoprzepustowo.
7. Odwzorowywanie symboli:
- Na podstawie fazy demodulowanego sygnału przyporządkuj odebraną fazę z powrotem do odpowiednich par bitów.
- Ten proces konwertuje odebrane symbole QPSK z powrotem na oryginalne dane cyfrowe.
Generowanie sygnału QPSK wymaga starannej manipulacji falami nośnymi i przesunięciami fazowymi w celu przedstawienia informacji cyfrowej w zmodulowanej formie. Ten sposób modulacji pozwala na efektywne wykorzystanie pasma i niezawodną transmisję danych w systemach komunikacyjnych.