3.5) Квадратурная фазовая манипуляция – qpsk, oqpsk.

При выборе значений d^I_n = d^Q_n = ± 1,ap(t) = q(t) = rect(t/T) мы получимчетырехуровневую фазовую модуляцию, называемую (англ.Quadrature Phase Shift Keying – QPSK).

Более высокоуровневые модуляции, такие, как квадратурная амплитудная модуляция (англ.Quadrature Amplitude Modulation –QAM), получаются путем выбора многоуровневых информационных символовd^I_n и d^Q_n.

На рис. 1.30 изображены созвездия нескольких наиболее важных цифровых модуляций.

Рис. 1.30. Примеры сигнальных созвездий а – BPSK, б – QPSK, в – 16-QAM, г – 64-QAM

Квадратурные амплитудные модуляции до сих пор напрямую не применялись в системах подвижной связи из-за непостоянства огибающей и необходимости точно контролировать усиление в приемнике. Однако они используются для модуляции поднесущих в модуляциях с несколькими несущими.

Спектр и огибающая модулируемого сигнала могут быть определены выбором фильтров p(t) иq(t). Типичный передающий фильтрp(t), используемый в цифровых системах связи, имеет спектральную характеристику, описываемую формулой

(1.34)

Параметр α называется коэффициентом спада (англ.roll-off factor), а его значение лежит в пределах 0 ≤ α ≤ 1. В приемнике используется фильтр с такой же характеристикой. Спектр сигнала, обработанного подобными фильтрами, характеризуется слабыми боковыми лепестками и концентрацией энергии сигнала в главном лепестке. Однако с точки зрения систем подвижной связи такой сигнал обладает существенным недостатком. Его огибающая имеет переменный характер и может принимать мгновенные значения близкие к нулю.

На рис. 131 изображено такое явление для квадратурной фазовой манипуляции для α = 0,35 и характеристикой фильтра, соответствующей (1.34). Такой сигнал квадратурной фазовой манипуляции не очень хорошо защищен от нелинейных искажений. Значительное улучшение достигается при помощи задержки квадратурной компоненты на половину периода модуляции, т.е. при q(t)= p(t -T/2). Такой модифицированный вариант квадратурной фазовой манипуляции называетсяквадратурной фазовой манипуляцией со сдвигом (англ.Offset Quaternary Phase Shift Keying – OQPSK). Этот тип модуляции применяется во втором поколении системы сотовой связиIS-95.

На рис. 1.31б показан на комплексной плоскости график изменения огибающей сигнала OQPSKво времени.

Рис. 1.31. Огибающая модуляций QPSK (а) и OQPSK (б) в синфазно-квадратурной плоскости

Существует иной способ уменьшения динамики огибающей – это добавление фазового сдвига/4 к дифференциальному сигналу квадратурной фазовой манипуляции в каждый период модуляции. Такая модуляция, обозначаемая/4-DQPSK, применяется в некоторых системах подвижной связи, например, вIS-54/136 иTETRA.

В настоящее время в системах подвижной связи с модуляцией одной несущей используются уровни модуляции не выше 8²⁵. Более высокоуровневыеQAM-модуляции применяются в некоторых беспроводных ЛВС с модуляцией со многими несущими, например вHyperLAN/2 [24].