2 Fázové modulácie: DPSK a QPSK
2.2 Modulácia QPSK a DQPSK

Princíp modulácie

Differential Quadrature Phase-Shift Keying (DQPSK) – štvorstavové (kvadratúrne) kľúčovanie fázovým posunom je viacstavová modulácia.

QPSK možno realizovať ako dva nezávislé BPSK systémy. Vyznačuje sa podobnou kvalitou prenosu, ale ponúka dvojnásobnú spektrálnu efektivitu.

  • Dvojiciam bitov sa priraďuje určitá fáza, napríklad:
    • 00 → 45°
    • 01 → 135°
    • 10 → 315°
    • 11 → 225°

Existuje veľa variantov QPSK – dvojici bitov možno priradiť aj iné stavy fázy. Iné môžu byť aj susedné dvojice.

  • V prípade modulácie DQPSK dvojiciam bitov zodpovedajú dané fázové posuny (nie konkrétne hodnoty fázy). Uvádza sa fázový posun voči počiatočnej fáze alebo môžeme uvažovať fázový posun o 90° medzi susednými symbolmi.
  • Pre jednoduchosť výkladu môžeme predpokladať počiatočnú fázu 0° (v praxi nemusí byť nulová).
    • 00 → posun o 0° voči počiatočnej hodnote fázy.
    • 01 → posun o 90° voči počiatočnej hodnote fázy.
    • 10 → posun o 180° voči počiatočnej hodnote fázy.
    • 11 → posun o 270° voči počiatočnej hodnote fázy.

Výhody

  • Symbolová rýchlosť je dvakrát pomalšia ako bitová rýchlosť.
  • DQPSK sa vyznačuje dobrými vlastnosťami v zmysle SNR.
  • Je odolná voči režimu polarizačnej disperzie vďaka ďalším symbolom.
  • Zvýšená odolnosť na chromatickú disperziu.
  • Úzke optické spektrum.     
  • NRZ-DQPSK je perspektívna pre vysokorýchlostné prenosy – terabitové prenosy.
  • DQPSK je vhodná pre 40 Gbit/s pasívne PON siete.
  • RZ-DQPSK umožňuje predĺžiť optický dosah.
  • RZ-DPSK je odolná voči optickým nelinearitám, pokiaľ uvažujeme jeden 160 Gbit/s kanál.
  • Pri DQPSK najväčšiu hodnotu optického Q-faktoru popisujúceho kvalitu prenosu v optickom kanáli možno dosiahnuť pre variant RZ-DQPSK.

Kombinované vysielače (transceivery)

Konštrukcia transceiveru:

  • NRZ-DQPSK vysielač sa skladá z dvoch kóderov: fázový a kvadraturný signál je konvertovaný na elektrické priebehy, ktoré riadia dva MZM modulátory.
  • Laser pracujúci v kontinuálnom režime sa používa pre obidva MZM. Výstup jedného z nich prechádza fázovým modulátorom. Dochádza k dodatočnému posunu fázy o 90°, ktorý je požadovaný pre kvadratúrnu zložku.
  • Obidva signály sa kombinujú a vytvárajú modulovaný DQPSK signál.
  • Transceiver ďalej obsahuje dve dolné priepuste medzi generátorom elektrického signálu a MZM na vylepšenie konverzie binárneho signálu na elektrický.
  • Pri RZ-DQPSK sa používa dodatočný MZM na realizáciu návratu k nule.
  • DQPSK prijímač používa dva DPSK prijímače na príjem kvadratúrneho a fázového signálu. Každý sa skladá z laditeľných MZI a dvoch PIN detektorov.
image
Princíp QPSK modulácie. Príklad konštalačného diagramu. Dvojiciam bitov sa priraďujú jednotlivé symboly. Nakoľko možno vytvoriť štyri kombinácie dvoch bitov, modulácia má štyri stavy.
image
Príklad konštalačného diagramu OOK a BPSK modulácie. Fáza a amplitúda sú zobrazené v konštalačnom diagrame.