11 주차 M 진디지털변조 (1) 통과대역신호의표현 (2) Quadraure Phase Shif Keying (QPSK) (3) Minimum Shif Keying (MSK) (4) M-ary Ampliude Shif Keying (M-ASK) (5) M-ary Frequeny Shif Keying (M-FSK) (6) M-ary Phase Shif Keying (M-PSK) (7) Quadraure Ampliude Modulaion (QAM) 디지털통신 1 충북대학교
QPSK Modulaion q Modulaed signals s( ) os2p f sin 2p f = -, Î{ - 1, + 1} I Q Ÿ 전송대역폭은 BPSK의 1/2 à 대역효율이 BPSK의 2배 Ÿ Symol duraion ( : i duraion) I Q ( ) 1 1 1 1 1-2 1-1 2 f ( ) o 1 1 1 ( ) e 1 1 1 1 = T s f 디지털통신 2 충북대학교
QPSK Transmission Sysem q Signal Consellaion of QPSK - sin 2p f 1 os2p f 1 1 1 q QPSK sysem ( ) I s ( ) BPSK1 ò d yi ( ) < > 1 h $ I ( ) Aosw -9 o + + S s QPSK ( ) L -9 o Aosw Q ( ) Asinw s ( ) BPSK2 Asinw ò d y ( ) Q < > 1 h $ Q( ) 디지털통신 3 충북대학교
Performane of QPSK Symol error rae d / 2 min Pe = Q æ ç è noise var ø 1 Ÿ 11 이오류가나는경우는 1, 1, æ A æ 2A æ A Error rae : Pe,11 = 2Q + Q» 2Q ç N / 2 ç N / 2 ç N / 2 è ø è ø è ø 1 -A A 1 1 Ÿ 4 개의 signal poin 모두 11 과동일한조건이므로 1 1 1 1 æ A SER : Ps = Pe,11 + Pe,1 + Pe,1 + Pe, = 2Q 4 4 4 4 ç N / 2 è ø Ÿ Average symol energy : q BER of QPSK E E A 2 s = 2 = 2 à 디지털통신 4 충북대학교 A = ( 수신기에서신호, 잡음모두 동안적분하므로 duraion 고려할필요없음 ) Ÿ Gray enoding 을할때, symol error 는 1-i error 를나타내므로 BER of QPSK : P P æ s 2E = = Qç à BPSK의 BER과동일 2 è N ø E
QPSK 의문제점 q QPSK 신호의반송파위상이 18 급변하는경우발생 Ÿ 가동시에변하는경우 18 위상천이발생 à envelope 급변 ( 순간적으로 ) à 송수신필터 ( 대역제한필터 ) 통과시 envelope fluuaion 발생 à 비선형증폭기통과시 sideloe 증폭 ( 즉, 고주파잡음발생 ) à 인접채널간섭유발 (ACI, adjaen hannel inerferene), BER 증가 -sinw (3 p / 4) ( p / 4) 1 osw 1 (-3 p / 4) 1 1 (-p / 4) q 해결방법 Ÿ linear amplifier 사용 ( 고가 ) 디지털통신 5 충북대학교
OQPSK (Offse QPSK) q OQPSK 변조 Ÿ 사이에 만큼의 offse을주어 가동시에변하지못하도록함 Ÿ 대역제한필터의영향감소 Ÿ ideal 환경에서 BER, 대역효율은 QPSK와동일 ( ) 1 1 1 1 1 -sinw ( ) o 1 1 1 (3 p / 4) ( p / 4) 1 ( ) e 1 1 osw s ( ) OQPSK 1 (-3 p / 4) 1 1 (-p / 4) 디지털통신 6 충북대학교
-Shifed QPSK q -shifed QPSK Ÿ 두 QPSK onsellaion 을번갈아선택 q 특징 Ÿ 최대위상변화 = (을통과하지않음 ) Ÿ Nonoheren deeion 가능 Ÿ Differenial enoding 도가능 à -shifed DQPSK 디지털통신 7 충북대학교
M 진디지털변조 (1) 통과대역신호의표현 (2) Quadraure Phase Shif Keying (QPSK) (3) Minimum Shif Keying (MSK) (4) M-ary Ampliude Shif Keying (M-ASK) (5) M-ary Frequeny Shif Keying (M-FSK) (6) M-ary Phase Shif Keying (M-PSK) (7) Quadraure Ampliude Modulaion (QAM) 디지털통신 8 충북대학교
MSK (Minimum Shif Keying) q QPSK, OQPSK Ÿ BPSK, QPSK - 18 위상변화발생, 큰 sideloe 때문에 à 고주파잡음유발 Ÿ OQPSK - 최대위상변화를 9 로제한하지만 - sideloe 가크기때문에여전히 ACI 유발 à 최대위상변화를더감소시키면 ACI 감소가능 q MSK é æ p ù é æ p ù smsk ( ) = A I ( )os os(2 p f) A Q ( )sin ê sin(2 p f) ç ç è øú + ê è ú ë û ë øû Ÿ OQPSK 의위상이연속적으로변하도록한방식 Ÿ Pulse shaping filer 사용하여구현 Ÿ main loe 는 QPSK 에비해 1.5 배증가하지만, side loe 진폭크게감소 디지털통신 9 충북대학교
MSK Signal Generaion q Pulse shaping æ p( ) = Re ç è ø æ p p( ) = osç è 2 ø - - 디지털통신 1 충북대학교
MSK Signal ( ) 1 2 3 4 5 6 7 8 1 1 1 1 1 - T -1-1 3T -1 4T 5T 6T 7T 8T (a) ( ) o 1 3 5 7 1 1-1 -1 () ( ) e 2 1 4-1 6 1 8 1 () sin( p / 2 ) (d) os( p / 2 ) 1 = 1 3 = -1 5 = -1 7 = 1 (e) 2 = 1 4 = -1 6 = 1 8 = 1 (f) (, ) = (1, 1) (-1, 1) (-1, -1) (-1, -1) (-1, 1) (1, 1) (1, 1) o e s ( ) MSK (g) 디지털통신 11 충북대학교
MSK 를보는관점 (1) Pulse shaping 을적용한 OQPSK (2) FSK wih minimum frequeny spaing s MSK ( æ p ) I os os(2 ) Q sin sin(2 ) f æ p = p + p ç è ø çè ø f 1 ì æ p æ p ü 1 ì æ p æ p ï I os 2p f os 2p f ï ü = Q os 2p f os 2p f í - + + ý + ï - - + 2 2 í ç ç 2 ç ï è ø è ø è ý ï ï ç î þ ï ø è ø î ïþ é I - Q ù æ os 2 1 I Q f os 2 1 f 2 4T p é æ + ù = + p + - ê ú ç 2 4T è ø ê ú ë û ë û çè ø à 중심주파수가 Ÿ frequeny spaing = æ 1 ç f + è 4T ø, æ 1 ç f - 인 inary FSK è 4T ø 1 à minimum when wo arriers are synhronous à so, alled 'minimum shif keying' 디지털통신 12 충북대학교
MSK Modulaor æ p osç è 2 ø ( f + 1/ 4T ) ( p f + p T ) os 2 / 2 + æ p os(2 p f)osç è 2 T ø S + - A ( ) I + + S s ( ) MSK os(2 p f ) ( f -1/ 4T ) + ( p f -p T ) os 2 / 2 S æ p sin(2 p f)sin ç è 2 T ø A ( ) Q 9 phase shifer ( 위상천이기 ) 불필요 디지털통신 13 충북대학교
MSK Demodulaion q MSK demodulaion Ÿ OQPSK 복조적용 : oheren demodulaion BFSK 복조적용 : oheren demodulaion, nonoheren demodulaion 모두가능 Ÿ Coheren demodulaor ò (2k + 1) T (2k -1) T d y ( ) I (2k + 1) y I 1 ˆI < > h r( ) = s ( ) + n( ) MSK é æ p ù smsk ( ) = A êi os ç ú os(2 p f) ë è øû é æ p ù + A êq sin ç ú sin(2 p f) ë è øû æ p Aosç os(2 p f) è ø ò (2k + 2) T 2kT d y ( ) Q y I (2k + 2) 2 ì+ ï A T / 2 + no if o = 1 = í 2 ïî - A T / 2 + no if o = y Q 1 ˆQ < > h k æ p Asin ç sin(2 p f) è ø 디지털통신 14 충북대학교
BER of MSK (1) OQPSK oheren demodulaion Ÿ 동기검파를가정하면 OQPSK 에비해전송 pulse의모양만바뀐것이므로, BER은 OQPSK ( 즉 QPSK) 와동일 P æ 2E = Q ç N çè ø (2) BFSK oheren demodulaion Ÿ FSK 동기복조와동일 æ E P = Q ç N çè ø (3) BFSK nonoheren demodulaion Ÿ FSK 동기복조보다 1dB 감소 P 1 æ E exp = ç - 2 è 2N ø 디지털통신 15 충북대학교
Sperum of MSK Signals q 여러변조방식의전력스펙트럼 S( f ) [db] 1-1 QPSK and OQPSK MSK BPSK -2-3 -4-5 -6-7.5 1 1.5 2 2.5 ( f - f ) T 디지털통신 16 충북대학교
MSK 방식의스펙트럼특성 Ø MSK 스펙트럼의 main-loe 는 QPSK(OQPSK) 에비해약 1.5 배넓다. Ø 그대신 sideloe 의크기는 QPSK(OQPSK) 에비해상당히작다. 에서 PSD가 QPSK(OQPSK) : 비율로감쇠 MSK : 비율로감쇠 Ø MSK 경우는약 대역내에신호전력의 99% 를포함하지만, QPSK 경우는약 대역은돼야신호전력의 99% 를포함 à QPSK 나 OQPSK 에비해스펙트럼을효율적으로사용하는변조방식 디지털통신 17 충북대학교