Квадратурна фазова маніпуляція - студопедія

Як випливає з назви, quadrature phase shift keying (QPSK) - квадратурная фазова маніпуляція є модифікацією двійковій фазової маніпуляції - binary phase shift keying (BPSK). Згадайте, що метод BPSK насправді являє собою DSBSC модуляцію з цифровим повідомленням як модулюючого сигналу. Важливо відзначити, що при BPSK модуляції інформація передається послідовно біт за бітом. QPSK також є різновидом DSBSC модуляції, проте тут передаються по два біти протягом кожного інтервалу часу, не використовуючи іншу несучу частоту.

У зв'язку з тим, що при QPSK біти передаються парами, може виникнути ілюзія, що швидкість передачі в два рази вище, ніж при BPSK. Насправді, перетворення послідовності одиночних біт в послідовність здвоєних біт обов'язково знижує швидкість передачі в два рази, що не дозволяє отримати виграш в швидкості.

Тоді навіщо цей метод модуляції потрібен? Зниження в два рази швидкості передачі сигналів методом QPSK дозволяє займати в два раз меншу ділянку радіочастотного спектру, ніж BPSK сигнал. Це дає можливість збільшити кількість абонентів в каналі зв'язку.

На малюнку 1 наведена блок-схема реалізації математичної моделі QPSK модулятора.

На вході модулятора парні біти (з номерами 0, 2, 4 і т.д.) виділяються за допомогою "расщепителя біт" з потоку даних і перемножуються з несучою, формуючи BPSK сигнал, позначений як PSKI. У той же час, непарні біти (з номерами 1, 3, 5 і т.д.) також виділяються з потоку даних і перемножуються з тієї ж несучої, зрушеною на 90 °, формуючи другий BPSK сигнал, позначений PSKQ. В цьому і полягає принцип роботи QPSK модулятора.

Перед передачею QPSK сигналу два BPSK сигналу просто складаються і, оскільки вони мають одну і ту ж частоту, що несе, ці сигнали займають один і той же ділянку спектра. Однак, для того щоб розділити сигнали, що несуть яких зрушені на 90º, потрібно приймач з фазовим дискримінатором.

На малюнку 2 наведена блок-схема реалізації математичної моделі QPSK демодулятора.

У наведеній схемі демодуляцію двох BPSK сигналів незалежно і одночасно здійснюють два детектора на основі умножителей. На виходах детекторів з'являються пари бітів вихідних даних, які за допомогою компаратора очищаються від спотворень, і збираються в вихідну послідовність за допомогою 2-розрядної паралельно-послідовного перетворювача.

Щоб зрозуміти, яким чином кожен детектор виділяє тільки один BPSK сигнал, а не обидва разом, згадайте, що детектування DSBSC сигналів володіє "чутливістю" до фазового зсуву. Таким чином, прийом повідомлення буде оптимальним, тільки в тому випадку, якщо несучі коливання передавача і приймача будуть точно збігатися по фазі. Важливо відзначити, що при фазовому неузгодженості 90º прийом повідомлення стає неможливим, тому що амплітуда відновленого сигналу стає рівною нулю. Іншими словами, повідомлення повністюпригнічується.

QPSK демодулятор дану обставину перетворює в перевага. Зверніть увагу, що детектори твори на малюнку 2 використовують одну несучу, але для одного з детекторів несуча зрушена на 90 °. У цьому випадку один детектор відновлює дані з одного BPSK сигналу, одночасно пригнічуючи інший BPSK сигнал, а другий детектор відновлює другий BPSK сигнал, пригнічуючи перший BPSK сигнал.