Kwadraturowe kluczowanie fazowe (QPSK) to cyfrowy schemat modulacji stosowany w systemach komunikacyjnych do przesyłania danych poprzez zmianę fazy sygnału nośnego. Przyjrzyjmy się szczegółowo modulacji QPSK:
1.Podstawy kluczowania z przesunięciem fazowym (PSK):
- Reprezentacja binarna:
- PSK to rodzaj modulacji cyfrowej, w którym faza sygnału nośnego jest zmieniana w celu przedstawienia symboli binarnych.
- W podstawowym PSK stosowane są dwa różne przesunięcia fazowe: 0 i 180 stopni.
2.Kwadraturowe kluczowanie z przesunięciem fazowym (QPSK):
- Rozbudowa PSK:
- QPSK jest rozszerzeniem PSK, które wykorzystuje cztery różne przesunięcia fazowe do reprezentowania symboli.
- Przesunięcia fazowe wynoszą zazwyczaj 0, 90, 180 i 270 stopni.
- Mapowanie symboli:
- W QPSK każdy symbol reprezentuje dwa bity informacji, co pozwala na bardziej efektywne wykorzystanie dostępnej przepustowości.
- Cztery przesunięcia fazowe są odwzorowywane na możliwe kombinacje dwóch bitów w sekwencji binarnej.
- Schemat konstelacji:
- Diagram konstelacji QPSK przedstawia cztery punkty, każdy odpowiadający jednemu z czterech przesunięć fazowych.
- Punkty są zwykle umieszczane na wierzchołkach kwadratu na płaszczyźnie zespolonej.
- Proces modulacji:
- QPSK moduluje sygnał nośny, zmieniając jego fazę zgodnie z przesyłaną informacją binarną.
- Proces modulacji obejmuje wybór jednego z czterech przesunięć fazowych w oparciu o dwa bity reprezentowane przez każdy symbol.
- Reprezentacja sygnału:
- Sygnały QPSK mogą być reprezentowane w dziedzinie czasu jako seria impulsów, przy czym każdy impuls odpowiada symbolowi.
- W dziedzinie częstotliwości sygnały QPSK wykazują charakterystyczną wydajność widmową, pozwalającą na wyższą przepływność danych w porównaniu do podstawowego PSK.
- Charakterystyka przebiegu:
- Przebieg QPSK charakteryzuje się dyskretnymi przesunięciami fazowymi na granicach symboli, co skutkuje szeregiem odrębnych punktów na diagramie konstelacji.
3.Przejścia symboli i działanie nadajnika:
- Kontrolowane przejścia:
- QPSK zaprojektowano tak, aby kontrolował przejścia pomiędzy symbolami, aby uniknąć nagłych zmian w sygnale.
- Przejścia są starannie zarządzane, aby zminimalizować zniekształcenia i odrastanie widma.
- Działanie nadajnika:
- Nadajnik w systemie QPSK generuje sygnał nośny i moduluje jego fazę w oparciu o przesyłaną informację binarną.
- Zmodulowany sygnał jest następnie przesyłany kanałem komunikacyjnym.
4.Aplikacje:
- Komunikacja bezprzewodowa:
- QPSK jest szeroko stosowany w systemach komunikacji bezprzewodowej, w tym w komunikacji satelitarnej, transmisji cyfrowej i komunikacji mobilnej.
- Transmisja danych:
- QPSK jest wybierany ze względu na wydajność widmową, pozwalającą na transmisję większej szybkości transmisji danych w ramach dostępnego pasma.
5.Wniosek:
- Podsumowanie modulacji:
- QPSK moduluje sygnał nośny, zmieniając jego fazę pomiędzy czterema różnymi przesunięciami, z których każde odpowiada unikalnej kombinacji dwóch bitów.
- Proces modulacji polega na kontrolowanych przejściach pomiędzy symbolami, zapewniając wydajność widmową i minimalizując zniekształcenia.
- Aplikacje:
- QPSK znajduje zastosowanie w różnych systemach komunikacyjnych, gdzie istotne jest efektywne wykorzystanie przepustowości i wyższych przepływności danych.
Podsumowując, QPSK to schemat modulacji cyfrowej, który rozszerza podstawowe zasady kluczowania z przesunięciem fazowym (PSK). Wykorzystuje cztery różne przesunięcia fazowe do reprezentowania symboli, umożliwiając transmisję dwóch bitów na symbol. Proces modulacji obejmuje dokładnie kontrolowane przejścia między symbolami, a QPSK jest szeroko stosowany w systemach komunikacji bezprzewodowej ze względu na jego wydajność widmową i zdolność do osiągania wyższych szybkości transmisji danych.