1. Quadrature PSK (직교 위상천이변조, Quadrature Phase Shift Keying, QPSK)
ㅇ 2진 PSK(BPSK) 방식과는 달리,
- 위상변화를 π/2 (90˚)씩 변화를 주어,
- 4개 종류의 디지털 심볼로 전송하는,
- 4진 PSK 방식
- 4개의 심볼이, 원점에서 등 거리, 등 각도(90°)로 배치됨
2. QPSK 신호 표현
ㅇ s(t) = I(t) cos(2πfct) − Q(t) sin(2πffct)
- I(t) : In-phase 성분 (+1 또는 -1)
- Q(t) : Quadrature 성분 (+1 또는 -1)
- fc : 반송파 주파수
3. QPSK 특징
ㅇ 포락선이 일정함
- 비선형 증폭기 사용 가능, 전력 효율 우수
ㅇ 잡음 환경에 강함
- 위상 잡음, 다중경로 페이딩 왜곡에 대한 강한 면역성
- 인접 심볼 간 위상 차이가 90°로 충분히 이격
. 반송파 위상이 {0˚,90˚,180˚,270˚} 또는 {45˚,135˚,225˚,315˚} 중 하나를 취함
ㅇ BER 성능 저하 없이도, 대역 효율성 좋음
- BPSK : 심볼당 비트 (1 bit), 스펙트럼 효율 (1 bps/Hz), 잡음 내성 (최강)
- QPSK : 심볼당 비트 (2 bit), 스펙트럼 효율 (2 bps/Hz), 잡음 내성 (강)
- 8PSK : 심볼당 비트 (3 bit), 스펙트럼 효율 (3 bps/Hz), 잡음 내성 (중)
- 16QAM : 심볼당 비트 (4 bit), 스펙트럼 효율 (4 bps/Hz), 잡음 내성 (약)
ㅇ 다진 변조 방식
- BPSK : 비트 심볼 관계 (2¹= 2 위상), 심볼당 비트 수 (1 bit), 위상 수 (2)
- QPSK : 비트 심볼 관계 (2²= 4 위상), 심볼당 비트 수 (2 bit), 위상 수 (4)
. 하나의 심볼에 4개의 위상 값, 2개의 비트가 대응됨
- 8PSK : 비트 심볼 관계 (2³= 8 위상), 심볼당 비트 수 (3 bit), 위상 수 (8)
- 16PSK : 비트 심볼 관계 (2⁴= 16 위상), 심볼당 비트 수 (4 bit), 위상 수 (16)
ㅇ 주로 고속의 전송에 사용되는 변조방식
4. QPSK 변조기
ㅇ 신호 흐름
- 입력 비트열 → [직렬/병렬 변환] → [I,Q 채널별 곱셈 변조]
. I 채널 (홀수 비트 bo(t) × cos ωct) 및 Q 채널 (짝수 비트 be(t) × sin ωct)
- 이 둘을 합성하여, 전송시킴
. I 채널과 Q 채널의 이진 데이터로 진폭변조(DSB-SC) 한 후 합성하여 전송
ㅇ 입력 2 비트 심볼별 I,Q 성분 대응 例)
- 00 : I(t) = +1, Q(t) = +1, 위상 45°
- 01 : I(t) = −1, Q(t) = +1, 위상 135°
- 11 : I(t) = −1, Q(t) = −1, 위상 225°
- 10 : I(t) = +1, Q(t) = −1, 위상 315°
5. QPSK 복조기
ㅇ 수신 신호에 cos ωct 및 sin ωct를 각각 곱한 후 적분 (상관 수신기)
ㅇ I 채널, Q 채널 각각 판정 → [병렬/직렬 변환] → 원래 비트열 복원