Теперь вы поняли, что по ошибкам QPSK==BPSK?
Сравнивать нужно вероятность ошибки на бит, ну и когерентный приём само собой. Скажем, QPSK за ОДНУ сек передаёт ДВА бита, в то же время BPSK за ОДНУ сек передаёт ОДИН бит, так что можно снизить скорость QPSK в ДВА раза и получить то же Pb при том же отношении Eb/No, что и для BPSK.
Ну и сколько времени будем передавать эту колбасу, если на один бит пустить 1сек? 480 сек или 8 минут. А QPSK управится за 4 минуты. Добавим 30% на помехоустойчивое кодирование: 4*1.33=5,32 минуты. Всё равно быстрее.
По отдельности фразы верны, все вместе - нет, есть ошибка. Давайте разбираться в чем тут дело.
1) Пусть у нас есть BPSK, со скоростью манипуляции V. Какое-то количество бит N он передаст за T=N/V секунд.
2) Теперь что такое QPSK? Математически можно представить как сумму двух bpsk, передаваемых одновременно и в квадратуре друг ко другу (в одном bpsk "потоке" синусоида имеет нулевую начальную фазу, в другом - 90 градусов. Эти два модулированных колебания всегда ортогональны друг другу и могут приниматься двумя когерентными демодуляторами независимо). Что с мощностями? Очевидно, мощность передатчика поделится между этими квадратурами поровну, то есть каждый из квадратурных bpsk будет в два раза слабее нашего исходного BPSK, о котором говорилось в п.1
3) Если передать нужно те же N бит, то мы можем поступить двумя способами:
- оставить скорость манипуляции ту же V. Тогда QPSK передаст информацию в два раза быстрее BPSK. С какой помехоустойчивостью? Примерно на 3 дБ худшей, так как на каждое квадратурное bpsk приходится в два раза меньше энергии. Или иными словами энергии на один бит передатчик обеспечивает в два раза меньше. Отсюда и более частые ошибки. Тут справедливо и иное рассмотрение - расстояние между точками сигнального созвездия уменьшилось, помехоустойчивость уменьшилась.
Итак: при
равной с BPSK
скорости манипуляции QPSK имеет помехоустойчивость на
-3 дБ худшую!
- другой вариант: мы можем оставить неизменным время передачи сообщения Т. Тогда скорость манипуляции уменьшится вдвое и энергии на один бит в QPSK будет приходиться столько же, сколько и у исходного BPSK.
Итак: при
равной длительности передачи одного и того же сообщения сообщения помехоустойчивость по битовой ошибке BPSK и QPSK
одинаковы.
Таким образом, если мы передаем WOLF-BPSK 480 бит, то с помощью QPSK эти 480 бит можно либо передать
за то же время с равной помехоустойчивостью. Или передать в два раза
быстрее, проиграв в два раза по помехоустойчивости. Выиграть по скорости без потери помехоустойчивости не получится.
Теперь про кодированную передачу. Есть один путь, как увеличить помехоустойчивость при равной длительности передачи сообщения. Вместо bpsk используется qpsk c равной скоростью манипуляции. За счет того, что за равное время QPSK может передать 2N бит, то N бит оставляем за информацией, оставшиеся N бит отводим для избыточных битов кода. Код будет иметь скорость R=1/2. Давно уже было разработано так называемое
треллис-кодирование сверточным кодом специальной структуры (коды Унгербоека).
При этом получается картина такая: скорость модуляции прежняя, на каждый бит приходится на -3 дБ меньше энергии. Но за счет исправляющей способности кода получается выигрыш порядка +5 +6 дб (чем длиннее код, тем выигрыш больше). В сумме выигрыш будет около +2 дБ. Можно получить и несколько большие выигрыши, но все в пределах единиц дБ.
Второй путь - расширение полосы (увеличение скорости манипуляции) при том же созвездии. То есть просто более быстрая BPSK. Тут чем больше избыточных битов кода удается передать за то же время, тем лучше. Выигрыш от кодирования можно получить довольно большой (больше, чем от треллис-кода) за счет применения очень-очень хороших кодов, что и сделано в старом WOLF и новом EbNaut.
Теперь подробности о WOLF: в нем используется помехоустойчивый сверточный код с кодовой скоростью R=1/6 и длиной кодового ограничения K=15. Это очень мощный код, примененный в системе связи с марсоходом Mars Pathfinder. Улучшить характеристики этого режима можно только за счет еще более мощных кодов. Это сделано в EBNAUT, там доступны коды с R=1/16 и K=25. Такой код для декодирования требует много-много ГБайт ОЗУ.
В wolf мы с Владимиром RX3QFM провели много лет назад QSO.
Это было интересно, но: примерно за такое же время нам удавалось QSO и в QRSS-3. При этом было сразу, без ожидания сработает ли декодер, видно что передает корреспондент. Это было гораздо удобнее и нагляднее.
Я здесь даже не затрагиваю тему о том, как же сделать когерентный детектор для QPSK в условиях низких отношений сигнал\шум. ФАПЧ, к сожалению, не работает нормально при с\ш ниже 3 дБ - начинаются аномальные срывы в петле слежения. Здесь будет работать квадратурный детектор, но за счет квадратурности будет проигрыш на -3дБ по помехоустойчивости относительно истинного когерентного приема.
