Modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK)

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Author(s)	Mario José Ruiz Asenjo, José María Díaz Nafría
Creation date	Apr 2022
Status	🔵 Ready to publish

La modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (QPSK) es un tipo específico de modulación por desplazamiento de fase (PSK) cuaternario, que es equivalente a la modulación de amplitud en cuadratura cuaternaria (4-QAM) que hemos analizado en el artículo homónimo. Su constelación está compuesto por cuatro puntos que se encuentran equidistantes respecto el origen de coordenadas y con fases separadas $\pi /2$entre sí. Cada símbolo puede codificar dos bits, y si la codificación es Gray los símbolos contiguos se diferenciarán en un sólo bit.

Figura 1: Modulador QPSK. El flujo binario es dividido en dos componentes, denominados canales I (inphase, en fase) y Q (quadrature, en cuadratura) que modulan respectivamente a dos portadoras ortogonales entre sí, empleando codificación NRZ bipolar. Después, las dos señales se superponen y la señal resultante es la señal QPSK.

Un sistema con modulación QPSK se puede usar por un lado para duplicar la tasa de datos sin aumentar el ancho de banda o bien mantener la tasa de datos de una modulación BPSK reduciendo el ancho de banda a la mitad. El aumento correspondiente de energía de símbolo hace que la distancia entre símbolos contiguos sea la misma que en la BSPK, lo que hace que la tasa de error sea igual en ambos casos. Sin embargo los transmisores y receptores QPSK son más complicados pero siendo el costo es muy moderado.

Figura 2: Demodulador QPSK. Cada dispositivo de detección usa un valor umbral de referencia para determinar si se ha detectado un 0 o un 1.

Las Figuras 1 y 2 muestran los principales componentes del transmisor y del receptor QPSK. Como puede verse en estas figuras, las señales QPSK pueden verse como dos señales BPSK independientes. Para la configuración representada, las fases y códigos correspondientes son:

• $\varphi \{11\}=\pi /4$
• $\varphi \{01\}=3\pi /4$
• $\varphi \{10\}=-3\pi /4$
• $\varphi \{10\}=-\pi /4$