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- 2009.09.26 PSK와 QAM에 대한 설명
2009. 9. 26. 22:57
디지털 변조의 종류에는 ASK, FSK, PSK, QAM등이 있다.
그 중 PSK는 디지털 신호에 따라 반송파의 위상을 변화시키는 변조방식으로 한 번에 변조시킬 수 있는
비트 수에 따라 2진, 4진, 8진, M진(M=2n) PSK가 있다.
PSK는 일정한 진폭을 가지므로 전송로에 의한 레벨변동에 강하고 심벌 에러도 우수하다.
PSK의 종류와 각 특성을 알아본다.
[BPSK]
Binary Phase Shift Keying, PSK의 일종으로 디지털 신호의 0, 1에 따라 2종류의 위상을 갖는 변조
방식이다.
BPSK의 일반식은 디지털 신호가 1일 때 S(t)=Acoswt 라고 하면, 신호가 0일 땐 S(t)=Acos(wt + π)
이다.
서로 다른 신호간 위상이 180도 차이가 나는것이다.
만일 1010이 입력된다고 하고 1이 sin파라고 하면 다음과 같은 출력으로 변조되어 전송된다.
PSK는 w라는 반송파 주파수를 가지고 있으므로 수신시에도 w라는 주파수를 사용하는 동기검파 방식만
가능하다.
[QPSK]
QPSK의 블록 다이어그램을 보면 다음과 같다.
BPSK는 한 번에 한 bit씩 처리하지만 QPSK는 2개의 bit가 들어오면 직병렬 변환기에서 직렬 2bit를
병렬로 1개 bit씩 나뉘어 처리하게 된다. 그만큼 속도가 빨라지게 되는 것이다.
입력되는 파형은 I채널과 Q채널로 분리되어 1이 들어오면 I채널이면서 +진폭으로, 0이 들어오면
Q채널이면서 -진폭의 값으로 변환된다.
여기서 I채널은 Acoswt이고 Q채널은 Asinwt 이면 I채널은 +Acoswt이고 Q채널은 -Asinwt 이 된다.
최종 출력에 대한 일반식은 I채널에서 Q채널을 뺀 것으로 S(t)=A{dI(t)coswt - dQ(t)sinwt} 이다.
이 일반식에서 진폭은 일정한 값을 갖는다.
상기의 값에 A배 한 진폭이 되는 것이다.
위상은
만일 1100 1001이 들어온다고 할 때 이를 위상으로 표현하면 아래와 같다.
QPSK는 위상이 틀어지면 데이터가 깨지기 때문에 전송로가 좋은곳에서 사용되며 근래에 사용되는
대표적인곳은 CDMA의 기지국에서 단말기까지의 통신에 사용되고있다.
[OQPSK]
BPSK가 널리 사용되지 않는 이유는 180도의 위상차가 발생하는 부분이 있기 때문인데 180도 위상변화는
많은 대역폭이 소요되므로 그렇다.
QPSK도 마찬가지로 불연속 구간과 180도 위상차가 발생하는 부분이 있어서 전력이 풍부한
기지국에서는 사용될 수 있으나 PCS단말기기에선 사용할 수 없다. 그래서 90도 위상차만 발생하도록
Q채널을 T/2씩 delay를 하여 전송하는 방식이 OQPSK이다.
11001001로 입력된 신호를 I, Q채널로 나누면 아래와 같고
채널들을 아래와 같이 한 뒤
Q채널을 T/2 만큼 delay 시키면 아래와 같다.
이렇게 하면 180도 위상차가 발생하는 구간이 없어져서 전력손실을 많이 줄일 수 있다.
여기서 불연속 구간을 조금 완만하게 하기 위하여 T/2 지연회로 전단에 sine filter를 추가하여 불연속
구간을 약간 곡선처리 할 수 있는데 이런 변조방식을 sine filtered OQPSK 혹은 MSK라고 한다.
(FSK계열의 MSK와는 다르다.)
[QAM]
Quadrature Amplitude Modulation은 M진 PSK의 직교성 변조원리를 진폭변조까지 일반화시킨 것으로
볼 수 있다.
블록도는 다음과 같다.
PSK와 매우 유사한 구조를 보이고 있다.
여기서 왼쪽에서 첫번째와 세번째의 bit는 극성을 나타내며 두번째와 네번째의 bit는 진폭을 나타낸다.
첫번째와 세번째의 bit가 1이면 (+), 0이면 (-)를, 두번째와 네번째 bit가 1이면 0.821V, 0이면 0.22V가
된다.
I channel과 Q channel에 각 각 4가지 경우의 수가 있으며 결과는 16가지의 경우의 수가 발생한다.
이를 16QAM이라 한다.
일반식은 S(t)=UI(t)coswt - UQ(t)sinwt 이고 진폭과 위상은
진폭은 0.311, 0.850, 1.161로 세가지 경우가 나오며 PSK와 비슷한 16QAM의위 상도
그 중 PSK는 디지털 신호에 따라 반송파의 위상을 변화시키는 변조방식으로 한 번에 변조시킬 수 있는
비트 수에 따라 2진, 4진, 8진, M진(M=2n) PSK가 있다.
PSK는 일정한 진폭을 가지므로 전송로에 의한 레벨변동에 강하고 심벌 에러도 우수하다.
PSK의 종류와 각 특성을 알아본다.
[BPSK]
Binary Phase Shift Keying, PSK의 일종으로 디지털 신호의 0, 1에 따라 2종류의 위상을 갖는 변조
방식이다.
BPSK의 일반식은 디지털 신호가 1일 때 S(t)=Acoswt 라고 하면, 신호가 0일 땐 S(t)=Acos(wt + π)
이다.
서로 다른 신호간 위상이 180도 차이가 나는것이다.
만일 1010이 입력된다고 하고 1이 sin파라고 하면 다음과 같은 출력으로 변조되어 전송된다.
PSK는 w라는 반송파 주파수를 가지고 있으므로 수신시에도 w라는 주파수를 사용하는 동기검파 방식만
가능하다.
[QPSK]
QPSK의 블록 다이어그램을 보면 다음과 같다.
BPSK는 한 번에 한 bit씩 처리하지만 QPSK는 2개의 bit가 들어오면 직병렬 변환기에서 직렬 2bit를
병렬로 1개 bit씩 나뉘어 처리하게 된다. 그만큼 속도가 빨라지게 되는 것이다.
입력되는 파형은 I채널과 Q채널로 분리되어 1이 들어오면 I채널이면서 +진폭으로, 0이 들어오면
Q채널이면서 -진폭의 값으로 변환된다.
여기서 I채널은 Acoswt이고 Q채널은 Asinwt 이면 I채널은 +Acoswt이고 Q채널은 -Asinwt 이 된다.
최종 출력에 대한 일반식은 I채널에서 Q채널을 뺀 것으로 S(t)=A{dI(t)coswt - dQ(t)sinwt} 이다.
이 일반식에서 진폭은 일정한 값을 갖는다.
상기의 값에 A배 한 진폭이 되는 것이다.
위상은
만일 1100 1001이 들어온다고 할 때 이를 위상으로 표현하면 아래와 같다.
QPSK는 위상이 틀어지면 데이터가 깨지기 때문에 전송로가 좋은곳에서 사용되며 근래에 사용되는
대표적인곳은 CDMA의 기지국에서 단말기까지의 통신에 사용되고있다.
[OQPSK]
BPSK가 널리 사용되지 않는 이유는 180도의 위상차가 발생하는 부분이 있기 때문인데 180도 위상변화는
많은 대역폭이 소요되므로 그렇다.
QPSK도 마찬가지로 불연속 구간과 180도 위상차가 발생하는 부분이 있어서 전력이 풍부한
기지국에서는 사용될 수 있으나 PCS단말기기에선 사용할 수 없다. 그래서 90도 위상차만 발생하도록
Q채널을 T/2씩 delay를 하여 전송하는 방식이 OQPSK이다.
11001001로 입력된 신호를 I, Q채널로 나누면 아래와 같고
채널들을 아래와 같이 한 뒤
Q채널을 T/2 만큼 delay 시키면 아래와 같다.
이렇게 하면 180도 위상차가 발생하는 구간이 없어져서 전력손실을 많이 줄일 수 있다.
여기서 불연속 구간을 조금 완만하게 하기 위하여 T/2 지연회로 전단에 sine filter를 추가하여 불연속
구간을 약간 곡선처리 할 수 있는데 이런 변조방식을 sine filtered OQPSK 혹은 MSK라고 한다.
(FSK계열의 MSK와는 다르다.)
[QAM]
Quadrature Amplitude Modulation은 M진 PSK의 직교성 변조원리를 진폭변조까지 일반화시킨 것으로
볼 수 있다.
블록도는 다음과 같다.
PSK와 매우 유사한 구조를 보이고 있다.
여기서 왼쪽에서 첫번째와 세번째의 bit는 극성을 나타내며 두번째와 네번째의 bit는 진폭을 나타낸다.
첫번째와 세번째의 bit가 1이면 (+), 0이면 (-)를, 두번째와 네번째 bit가 1이면 0.821V, 0이면 0.22V가
된다.
I channel과 Q channel에 각 각 4가지 경우의 수가 있으며 결과는 16가지의 경우의 수가 발생한다.
이를 16QAM이라 한다.
일반식은 S(t)=UI(t)coswt - UQ(t)sinwt 이고 진폭과 위상은
진폭은 0.311, 0.850, 1.161로 세가지 경우가 나오며 PSK와 비슷한 16QAM의
QAM은 속도가 빠르나 오류 발생의 경우도 있어서 전송로가 좋은 위성이나 방송등에 사용되고 있다.
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