ما هو نظام Offset QPSK في الاتصالات

كل مخططات التعديل مستخدمة في أنظمة الاتصالات الرقمية اللاسلكية من “OQPSK” و”pi / 4 QPSK” هي متغيرات من مخططات التشكيل الأساسية “QPSK”، كما يتم استخدامها على نطاق واسع بناءً على وظائف انتقال المرحلة الفردية الفريدة الخاصة بهم مقارنة ببعضها البعض.

ما هي نظام Offset QPSK

مفتاح إزاحة الطور التربيعي باسم “OQPSK”: هو أقصى تحول طور حوالي “+/- 90 درجة”، وفي “OQPSK” وبعد تقسيم قطار البتات إلى فردي وزوجي، يتم تعويض تدفق بت واحد بمقدار فترة بت واحد فيما يتعلق بالآخر، وبعد ذلك يتم تغذية تدفقات البتات المباشرة والمتحولة إلى الخلاطات.

كثافة طيف القدرة “PSD” للطيف المشكل “OQPSK” هي نفسها “QPSK”، ولن يكون لإزاحة الملاحظة في دفق البت أي تأثير على “PSD”، كما يُعد مفتاح إزاحة الطور التربيعي للإزاحة “OQPSK” هو متغير من “QPSK”، حيث يتأخر تدفق المعلومات للمكوِّن في الطور “I” بمقدار نصف وقت الرمز من عنصر التربيع “Q”، وباعتباره a نتيجة لذلك تُظهر إشارة “OQPSK” تغييراً أقصى للغلاف قدره “3 ديسيبل” أي “70%” مقارنةً بالتغيير بنسبة “100%” في “QPSK“.

كما تتمتع الإشارة المعدلة “OQPSK” بالعديد من المزايا على “QPSK” نظراً لتصميمها المبسط لمضخم الطاقة، حيث يُستخدم مخطط تعديل “OQPSK” بشكل شائع في أنظمة نقل البيانات اللاسلكية عالية السرعة، وخاصة أنظمة الاتصالات المتنقلة الأرضية وأنظمة الاتصالات عبر الأقمار الصناعية عريضة النطاق وبث الفيديو الرقمي أنظمة وأنظمة أخرى مختلفة.

• “OQPSK” هي اختصار لـ “Offset Quadrature Phase Shift Keying”.

• “PSD” هي اختصار لـ “Power Spectral Density”.

أساسيات نظام Offset QPSK

يعرض “Offset QPSK” بيانات الخطأ في جدول الرموز ويستخدم نفس العمليات الحسابية مثل تنسيقات إزالة التشكيل الأخرى مع الاستثناءات التالية:

• لا يتم حساب تدلي السعة للإزاحة “QPSK”.

• يستخدم “VSA” نقطتين لكل رمز وبدلاً من نقطة واحدة لكل رمز لحساب “EVM” وخطأ المرحلة وحجم خطأ.

• يتم حساب تعويض “EVM” بالإضافة إلى “EVM” العادي.

• معدل الرموز هو تردد الساعة “I” أو “Q”، وليس التردد “2x” المرتبط أحياناً بتردد الساعة “I” إلى “Q”.

• تظهر الآثار المزالة التشكيل رمزًا في كل نقطة اكتشاف قرار “I” و”Q”، لذلك تُظهر جميع الآثار المزالة تشكيلها باستثناء جدول الرموز ضعف عدد الرموز مثل طول النتيجة وبضعف معدل الرمز.

• عند تحديد مرشح مرجع “Half-Sine”، تتغير الكوكبة من مربع إلى دائرة ويتم نقل دوائر الحالة المثالية إلى محوري “I” و”Q”.

• عند تحديد “Low SNR Enhancement”، لا يدعم “Offset QPSK” معلمة التدوير، لذا ستظهر المعلمة باللون الرمادي.

• عند تحديد “Low SNR Enhancement” واستخدام مرشح الموازن التكيفي، يمكن أن تصبح سرعة القياس بطيئة جداً عندما يكون طول الفلتر طويلاً.

• عند تمكين “Low SNR Enhancement”، يكون الحد الأقصى لقيمة طول النتيجة حوالي “40000 رمز” وإلّا فهو 2048، وفي كلتا الحالتين قد يكون هذا الحد الأقصى مقيداً بـ “وقت البحث” أو إمكانيات الأجهزة.

ملاحظة:“SNR” هي اختصار لـ “Signal to Noise Ratio” و”EVM” هي اختصار لـ “Error vector magnitude”.

أشكال موجات إشارة المجال الزمني في نظام Offset QPSK

يتم إزاحة الانتقالات لكل من تدفقات البت الفردية والزوجية في أي وقت معين ويمكن لتيار بت واحد فقط تغيير القيم، كما يمر انتقال الطور عبر الأصل وينتج عن ذلك انعكاس طور سودون في غلاف إشارة المجال الزمني، حيث عندما تمر هذه الإشارة من خلال التضخيم غير الخطي سوف يؤدي إلى اتساع الطيف.

وللتغلب على تجديد الفصوص الجانبية وتوسيع الطيف يتم استخدام مكبر خطي، ولكن المكبرات الخطية أقل كفاءة ومن ثم تم تطوير “OQPSK”، ويمنع “OQPSK” انتقال الطور من الأصل عن طريق إزاحة تيار واحد بفترة بت والسماح بتغير بت واحد فقط بين الانتقالات.

ومطالب أقل للمضخمات الخطية يمكن استخدام مضخم غير خطي فعال ولا تسبب الكثير من إعادة النمو الطيفي، حيث أنّ إحدى البتات تغير الطور في وقت واحد وتحدث مرتين خلال فترة الرمز بنصف شدة “QPSK”.

تطور عمل نظام Offset QPSK

يتم تنفيذ تنسيق التشكيل الفعال لعرض النطاق الترددي “OQPSK” حتى الآن فقط في الأنظمة الراديوية المتنقلة التي تستخدم تقنيات طيف ممتد أي أنّها لا تستخدم في أنظمة النطاق الضيق، ويرجع ذلك إلى حقيقة أنّه على الرغم من انخفاض الأداء في القنوات غير الخطية مقارنة بتنسيقات التشكيل الخطي الأخرى، لم يتم اشتقاق أي مستقبلات لـ “OQPSK” حتى الآن والتي تفي بالمتطلبات التالية:

• التتبع السريع في قنوات انتقائية زمنية.

• وقصر وقت الاكتساب في إرسال أسلوب الرشقة.

• حل التداخل بين الرموز في القنوات الانتقائية للتردد.

كما تم تقدم هياكل مستقبلية جديدة لإشارات “Offset-QPSK (DOQPSK)” المشفرة تفاضلياً لكل من قنوات الراديو المتنقلة الانتقائية بالوقت والتردد، حيث يعتمد جهاز الاستقبال للقنوات الانتقائية في الوقت البحت على إزالة التشكيل التفاضلية التي تلاها مفكك تشفير الغلاف، كما نهج المستقبل العام للقنوات والتي هي أيضًا انتقائية للترددات تطبق معالجة لكل ناجٍ في مفكك تشفير “trellis”.

كما تُعطى معدلات الخطأ في البتات للمستقبلات من أجل الضوضاء الغوسية البيضاء المضافة الخطية وخبو رايلي والقنوات الانتقائية للترددات، حيث يتم التحقيق في آثار التشوهات غير الخطية من مضخمات القدرة والتداخل الناتج في القناة المجاورة من خلال تقديم نموذج مصخم غير خطي عام.

• “DOQPSK” هي اختصار لـ “Differentially-Detecting Offset Quadrature Phase Shift Keying”.

ميزات نظام Offset-QPSK

• في “QPSK” تمثل كل نبضة بتتين، ونظراً لوجود “4 حالات” أي رموز، ويمكن افتراض تغيير طور بمقدار “90 درجة” لكل حالة أي في المتوسط، ومع ذلك عندما تتغير بتان في وقت واحد فإنّ المرحلة تتغير بمقدار “180 درجة”.

• الميزة الرئيسية لأنظمة تشكيل الطور والتردد على أنظمة تشكيل الاتساع هي أنّ لها غلاف ثابت، ومن ثم فهي ليست حساسة لتقلبات السعة، وطالما أنّ تغيرات الطور تدريجية فإنّ تغيرات السعة في “PSK” تكون سلسة وتحافظ إلى حد ما على غلاف ثابت من حالة إلى أخرى.

• ومع ذلك يؤدي تغيير الطور بمقدار “180 درجة” إلى قلب الظرف، وهذا التغيير المفاجئ في الغلاف يدخل مكونات هامشية عالية التردد في طيف “QPSK”.

• عندما يتم تمرير النبضة المستطيلة من خلال مرشح تشكيل النبض أي مرشح “Nyquist”، يتم تخفيف هذه المكونات عالية التردد، ومع ذلك فإنّ هذا يتسبب أيضاً في تقلبات شديدة في غلاف الإشارة ولمنع هذه المكونات عالية التردد وتقلبات الغلاف الناتجة يتم استخدام “OQPSK”.

• في “OQPSK” يتم تعويض البتات I وQ بنصف فترة رمز أي فترة بت واحدة، كما يضمن ذلك عدم تغيير حالة كلتا البتتين في نفس الوقت، وبالتالي تحديد الحد الأقصى لتغيير الطور إلى “90 درجة” ومنع أي مكونات زائفة عالية التردد.