4-PSK (4-Phase Shift Keying) e QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) são técnicas de modulação digital que envolvem a variação da fase de um sinal portador para transmitir dados digitais. Embora compartilhem algumas semelhanças, eles não são exatamente iguais. Vamos nos aprofundar nos detalhes de ambos os esquemas de modulação e explorar suas semelhanças e diferenças.
1. Princípio Básico:
- 4-PSK (chaveamento de mudança de 4 fases):
- No 4-PSK, também conhecido como BPSK (Binary Phase Shift Keying), cada símbolo representa dois bits de informação. A fase do sinal portador é deslocada em 0°, 90°, 180° ou 270° para codificar diferentes combinações de bits.
- As quatro mudanças de fase possíveis correspondem às sequências binárias (00), (01), (10) e (11).
- QPSK (chaveamento de mudança de fase em quadratura):
- QPSK, por outro lado, representa um uso mais eficiente da largura de banda ao codificar dois bits por símbolo, semelhante ao 4-PSK. No entanto, o QPSK usa quatro mudanças de fase diferentes (0°, 90°, 180° e 270°) com uma combinação de portadoras em fase e em quadratura.
2. Componentes da transportadora:
- 4-PSK:
- 4-PSK normalmente usa uma única onda portadora para modulação. A fase desta portadora é ajustada para representar diferentes combinações de bits.
- QPSK:
- QPSK usa duas ondas portadoras: uma em fase (I) e uma em quadratura (Q). A combinação dessas duas portadoras permite uma taxa de dados mais alta, pois pode transmitir dois bits por símbolo.
3. Mapeamento de símbolos:
- 4-PSK:
- Os símbolos em 4-PSK correspondem diretamente às mudanças de fase, com cada símbolo representando dois bits.
- QPSK:
- QPSK usa uma combinação de componentes em fase e quadratura para representar quatro símbolos diferentes, cada um representando dois bits.
4. Eficiência de largura de banda:
- 4-PSK:
- 4-PSK usa uma única onda portadora e cada símbolo representa dois bits, tornando-o menos eficiente em termos de largura de banda em comparação com QPSK.
- QPSK:
- QPSK alcança maior eficiência de largura de banda usando componentes em fase e em quadratura. Ele pode transmitir dois bits por símbolo, resultando em uma taxa de dados mais alta para a mesma largura de banda.
5. Aplicativos:
- 4-PSK:
- 4-PSK é adequado para aplicações onde a simplicidade é uma prioridade e os requisitos de taxa de dados não são muito altos. É frequentemente usado em sistemas básicos de comunicação.
- QPSK:
- QPSK é mais comumente usado em sistemas de comunicação modernos que exigem taxas de dados mais altas e uso eficiente de largura de banda. É predominante em padrões de comunicação sem fio, televisão digital e comunicação via satélite.
Em resumo, embora tanto o 4-PSK quanto o QPSK envolvam mudanças de fase para transmitir dados digitais, o QPSK é um esquema de modulação mais avançado que atinge maior eficiência de largura de banda usando componentes em fase e em quadratura. QPSK permite uma taxa de dados mais alta e é amplamente adotado em sistemas de comunicação modernos. O 4-PSK, por outro lado, é mais simples e pode ser aplicado em cenários onde a eficiência da largura de banda não é um fator crítico.