Różnicowe kwadraturowe kluczowanie z przesunięciem fazy (DQPSK) i kwadraturowe kluczowanie z przesunięciem fazy (QPSK) to techniki modulacji cyfrowej stosowane w systemach komunikacyjnych do przesyłania danych poprzez zmianę fazy sygnału nośnego. Podstawowa różnica między nimi polega na sposobie kodowania informacji fazowych i reprezentowania ich w przesyłanych sygnałach. Przyjrzyjmy się szczegółowo różnicom między DQPSK i QPSK:
1.QPSK (kwadraturowe kluczowanie z przesunięciem fazowym):
- Przesunięcia fazowe:
- QPSK wykorzystuje cztery różne przesunięcia fazowe do reprezentowania symboli: 0, 90, 180 i 270 stopni.
- Każdy symbol reprezentuje dwa bity informacji, ponieważ istnieją cztery możliwe kombinacje wartości binarnych (00, 01, 10, 11).
- Mapowanie symboli:
- Cztery przesunięcia fazowe są odwzorowywane na możliwe kombinacje dwóch bitów w sekwencji binarnej.
- QPSK osiąga równowagę pomiędzy wydajnością widmową a złożonością, dzięki czemu jest szeroko stosowany w różnych systemach komunikacyjnych.
- 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.
- Szybkość transmisji danych i wydajność widmowa:
- QPSK przesyła dwa bity na symbol, co skutkuje szybkością transmisji danych dwukrotnie większą od szybkości modulacji.
- Zapewnia dobry kompromis pomiędzy wydajnością widmową a podatnością na szum.
2.DQPSK (różnicowe kluczowanie kwadraturowe z przesunięciem fazowym):
- Kodowanie różnicowe:
- Kluczową cechą DQPSK jest zastosowanie kodowania różnicowego do reprezentowania zmian fazowych pomiędzy kolejnymi symbolami.
- Zamiast kodować fazę absolutną, DQPSK koduje względne zmiany fazy.
- Zmiany fazowe:
- W DQPSK każdy symbol reprezentuje dwa bity, podobnie jak w QPSK. Jednakże informacja jest kodowana inaczej w oparciu o zmianę fazy w stosunku do poprzedniego symbolu.
- Cztery zmiany fazowe wynoszą zwykle 0, 90, 180 i 270 stopni.
- Schemat konstelacji:
- Diagram konstelacji dla DQPSK pokazuje różnice fazowe pomiędzy kolejnymi symbolami.
- Punkty na wykresie reprezentują zmiany fazowe, a nie bezwzględne wartości fazowe.
- Wrażliwość na błędy fazowe:
- DQPSK jest mniej wrażliwy na bezwzględne błędy fazowe wprowadzane przez kanał, ponieważ opiera się na różnicach fazowych.
- Dzięki temu jest on bardziej odporny na zakłócenia fazowe i przesunięcia częstotliwości.
3.Porównanie:
- Wydajność spektralna:
- Zarówno DQPSK, jak i QPSK transmitują dwa bity na symbol, co daje tę samą wydajność widmową w zakresie bitów na sekundę na herc.
- Kodowanie fazowe:
- Podstawowa różnica polega na sposobie kodowania informacji fazowych. QPSK koduje fazę absolutną, podczas gdy DQPSK koduje zmiany fazy w sposób różnicowy.
- Odporność na błędy fazowe:
- DQPSK jest bardziej odporny na błędy fazowe wprowadzane przez kanał, ponieważ opiera się na różnicach faz.
- QPSK może być bardziej wrażliwy na bezwzględne błędy fazowe.
- Złożoność:
- DQPSK obejmuje dodatkowe przetwarzanie w odbiorniku w celu dekodowania różnic fazowych.
- QPSK może być prostszy do wdrożenia, szczególnie w scenariuszach, w których błędy fazowe są dobrze kontrolowane.
4.Aplikacje:
- Aplikacje QPSK:
- QPSK jest szeroko stosowany w różnych systemach komunikacyjnych, w tym w komunikacji satelitarnej, transmisji cyfrowej i komunikacji bezprzewodowej.
- Jego zrównoważony kompromis między wydajnością widmową a złożonością sprawia, że nadaje się do różnorodnych zastosowań.
- Aplikacje DQPSK:
- DQPSK znajduje zastosowanie w scenariuszach, w których odporność na błędy fazowe i przesunięcia częstotliwości ma kluczowe znaczenie.
- Jest często stosowany w systemach komunikacji bezprzewodowej i komunikacji optycznej.
5.Wniosek:
- Kluczowe różnice:
- Podstawowa różnica między DQPSK i QPSK polega na sposobie kodowania informacji fazowych.
- QPSK koduje fazę absolutną, podczas gdy DQPSK koduje zmiany fazy w sposób różnicowy.
- Kompromisy:
- Wybór pomiędzy DQPSK i QPSK zależy od specyficznych wymagań systemu komunikacyjnego, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak odporność na błędy fazowe, wydajność widmowa i złożoność implementacji.
Podsumowując, zarówno DQPSK, jak i QPSK są technikami modulacji cyfrowej w rodzinie PSK, przy czym DQPSK koduje zmiany fazowe w sposób różnicowy, a QPSK koduje bezwzględne wartości fazy. Wybór pomiędzy nimi zależy od konkretnych potrzeb systemu komunikacyjnego, biorąc pod uwagę takie czynniki, jak odporność na błędy fazowe, wydajność widmowa i złożoność implementacji.