Quadrature Faz Shift Keying (qpsk) ve onun Uydu Bağlantıları

Giriş Giriş Giriş

Quadrature Faz Shift Keying (QPSK) modern dijital iletişimin temel bir temelidir, özellikle de bant genişliğinin sınırlı olduğu sistemlerde, veri oranlarının en yüksek düzeyde olması gerekir. Uydu bağlantıları - televizyon yayınları, geniş bant genişliği olmayan ikili programları için - QPSK'ye karşı- derinlemesine araştırma sağlar.Bu makale QPSK'nin, temel ilkeleri, pratik ve müdahalenin karşısında sağlam bir şekilde, mevcut iki küçük parametreyi ve mevcut koşulları ve kısıtlamalarına ve daha geniş bir şekilde iki katına çıkarır.

QPSK Modulation

QPSK, taşıyıcı sinyalinin dijital verileri temsil etmesi için dört ayrı aşama ülkesi arasında değiştiği bir aşama modülasyon şeklidir.Her aşama durumu, dört sembolün gönderildiğine karar verir (örneğin, dört kutup devleti genellikle 0°, 90°, 180°, 20.5 (veya eşdeğer bir şekilde 45°, 135°, 225° ve 315°, }}/4 dengeleme kullanılır).

BPSK'dan QPSK'ye: Veri Oranı

İkili Aşama Değiştir Anahtarlama (BPSK) iki aşama devleti kullanır (180 ve 180°) bunu dört eşit uzaylı aşama eyaletlerini kullanarak genişletir, böylece iki bit sembolü aynı zamanda, QPSK'nin anahtar genişliğini gerektirmeden iki katına çıkarır.

Diagram ve Gray Coding

QPSK takımyıldızı karmaşık uçakta dört puanın bir setidir, genellikle standart bir uygulamadır: ±1/√2, ±1/√2), normalleştirilmiş birim güce sahip olduğunda.Her nokta, 13 → 13, 11 → 225°, 10 → 315°. Bu, bir hata oranına (bi) en aza indirmek için tek bir hata noktası ile farklı bir şekilde işaret eder.

QPSK Uygulamada Nasıl Çalışıyor

Bir QPSK modüllator gelen bit akışı iki paralel olarak ikiye bölünmüştür. Bir akış taşıyıcı (kozman ⁇ t) ve diğer modüller, dörtlü devre (-kesinlikle) ile diğer modları birleştirir.İki modlu sinyaller QPSK dalgaformunu üretmek için özetlenir.

Pratik uydu alıcıları, uydu hareketine ve osilatörlerden faz gürültülerine neden olan Doppler değişimleri telafi etmelidir.Discillators.Diferansiyel QPSK (DQPSK) mutlak aşama referansı için ihtiyaçtan kaçınmak için kullanılabilir.

QPSK'nin Uydu Bağlantıları için Avantajları

Uydu iletişim kanalları uzun vadeli gecikmeler, yüksek yol kaybı ve atmosferik koşullar ile karakterize edilir. QPSK bu ortamlar için iyi uygun hale getiren birkaç özellik sunar.

10-5 BER'i hedef alan tipik bir uydu bağlantısı için, 8-9 dB'yi (örneğin, Reed-Solomon + Viterbi), bir Eb/No of about 5-6 dB genellikle QPSK için yeterlidir, ancak 8PSK 8-9 dB'ye ihtiyaç duyar.

Sınırlar ve Ticaret-

Güçlülerine rağmen, QPSK özellikle de USB-S2 gibi modern uydu standartlarında kullanılan yüksek sipariş modülasyon şemalarına kıyasla.

QPSK'nin Gelişmiş Variants

QPSK'nin çeşitli varyasyonları, uydu ve kablosuz iletişimdeki belirli zorluklarla ele almak için geliştirildi.

Offset QPSK (OQPSK)

OQPSK'de, I ve Q bit akışlarının zamanlaması, doğrusal olmayan yükselteçlerken yarı sıra dışı bir simgedir. Bu, 180°'nin eş zamanlı geçişlerini önler ve bu da geleneksel QPSK'de büyük bir miktar zarfa neden olur. Sonuç, doğrusal olmayan yükselteçlere yol açmaz.

}}/4-QPSK

Bu değişken, ⁇ /4 ve ±3:21/4'in ayırıcı olarak kodlanmış faz geçişlerini kullanır ve bir dönüşen takımyıldıza yol açar.Bu versiyonda, spektrum verimliliğini artırmak ve }}/4-QPSK bazı mobil uydu sistemlerinde ve ABD'de Dijital Hücre Standartları (IS-136).

Diferansiyel QPSK (DQPSK)

DQPSK, ardı ardıl aşama devletler arasındaki farkdaki verileri kodlar, mutlak bir aşama referansı için gerekli olan ihtiyacı ortadan kaldırır. Bu, patlama-mode uydu iletişim gibi ilk aşamaya kadar sağlam ve daha basit hale getirir.

QPSK'nin Uydu İletişiminde Uygulamaları

QPSK neredeyse her uydu servisi kategorisinde görünür, yayından derin alana kadar genişliyor.

Yayıncı Uydu TV (DBS)

Dijital Video Yayınlama Uydu (DVB-S) ve onun yenilenmeli olan DVB-S2 görev QPSK'yi temel modulation olarak ekliyor; çünkü DVB-S, QPSK, tipik transponderleri ile QPSK'yi kullanıyor ve 27.5 Bayan /s'in sembolüne teslim ediyor.

Internet via Uydu

HughesNet, Viasat gibi uydu genişban hizmetleri ve Starlink bağlantılarını korumak için QPSK veya OQPSK'yi tüketici terminallerinde kısıtlar nedeniyle genellikle QPSK'ye geri döndükleri bağlantı için QPSK'ye geri döndüler.

Askeri ve Hükümet İletişim

ABD Gelişmiş Aşırı Yüksek Frekans (AEHF) ve NATO Satcoms gibi askeri uydu sistemleri, QPSK ile yaygın olarak düşük ücretli ortamlar için QPSK kullanımı askeri sektörde yaygındır.

Global Navigation Uydu Sistemleri (GNSS)

GPS, GLONASS ve Galileo, tüm QPSK'nin (veya ikili dengeleme taşıyıcısı modulationlarından elde edilen QPSK'nin) tüm varyantlarını kullanıyor - aynı taşıyıcıda.

Deep Space Communications

NASA'nın Deep Space Network (DSN) genellikle QPSK'yi yüksek seviyeli telemetri için kullanıyor. Uzayda bulunan Mars Peracance rover ve James Webb Space Teleskobu, QPSK'yi milyarlarca kilometreden fazla güvenilir verilere geri getirmek için kullanıyor.

VSAT Networks

Çok Küçük Aperture Terminal (VSAT) işletme bağlantıları için ağ tipik olarak TDM/TDMA formatında bir merkez istasyonu vardır. Merkezden gelen bağlantı genellikle QPSK (veya 8PSK) ile VSAT terminallerinden gelen bağlantıları üstlenerek, elektrik ve anten büyüklüğü ile sınırlı olarak QPSK'yi bağlantıya taşımak için yarı-düzeltme ile kullanır.

Future Trends and Evolutions

QPSK olgun bir teknoloji olsa da, uydu iletişiminde trend daha yüksek transkript ve daha esnek ağlara doğru ilerliyor, ancak QPSK birkaç nedenden dolayı ilgili kalıyor.

QPSK modulation parametrelerini içeren uydu bağlantı bütçe hesaplamaları hakkında kapsamlı bir ders için, [[0)Satcoms UK kaynağı) faydalı iş tabloları ve örnekleri sunar.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Quadrature Faz Shift Keying, uydu iletişiminde zaman testini durdurdu.SaSK'ya göre çifte spektral verimliliğin bir parçası, orta güç gereksinimleri ve uygulama kolaylığı, yayın televizyonlarından derin alana kadar uzanan hizmetler için bir iş alanı oluşturuyor. Yüksek tanımlanmış mimarilere rağmen QPSK, 16APSK ve hatta daha yüksek siparişli bir modülasyona sahip olmak için gerekli olan bağlantı noktaları tasarlarken, QPSK, bağlantı kurmacaları garanti altına almak için gerekli olan en güvenilir modları tasarlamaya devam edecektir.