57-Modulação por Desvio de Fase Diferencial – DPSK
Visão Geral
A Modulação por Desvio de Fase Diferencial (DPSK - Differential Phase Shift Keying) é uma forma de modulação de fase digital que codifica a informação não na fase absoluta da portadora (como na PSK convencional), mas sim na mudança de fase entre símbolos consecutivos. Por exemplo, um bit ‘1’ pode ser representado por uma mudança de fase de 180° em relação ao símbolo anterior, enquanto um bit ‘0’ é representado por nenhuma mudança de fase (0°). A principal vantagem da DPSK é que ela simplifica o receptor, eliminando a necessidade de um circuito complexo e potencialmente problemático para recuperar a fase exata da portadora original (demodulação não coerente ou diferencialmente coerente). No entanto, essa simplificação vem ao custo de uma ligeira degradação no desempenho em relação à taxa de erro de bit comparada à PSK coerente.
Definição
Differential Phase Shift Keying (DPSK) é uma técnica de modulação digital onde a fase da portadora é deslocada em relação à fase do símbolo transmitido anteriormente para representar os dados. A informação não está no valor absoluto da fase, mas na transição entre as fases de símbolos adjacentes. O demodulador compara a fase do símbolo atual com a do símbolo anterior para determinar qual dado foi enviado. Por exemplo, em DBPSK (Differential Binary PSK), uma mudança de fase de 180° pode codificar um ‘1’, e uma mudança de 0° pode codificar um ‘0’.
Exemplos e Tipos Principais
- DBPSK (Differential Binary PSK): Usa duas mudanças de fase (ex: 0° e 180°) para codificar 1 bit por símbolo. Se o bit atual é 1, a fase muda 180°; se é 0, a fase não muda.
- DQPSK (Differential Quadrature PSK): Usa quatro mudanças de fase (ex: 0°, 90°, 180°, 270°) para codificar 2 bits por símbolo. A combinação dos dois bits determina qual das quatro mudanças de fase será aplicada em relação ao símbolo anterior.
- D8PSK (Differential 8-PSK): Usa oito mudanças de fase para codificar 3 bits por símbolo.
- Padrões de Comunicação: DPSK e suas variantes foram usadas em alguns padrões de modems e sistemas de comunicação sem fio onde a simplicidade do receptor era uma vantagem ou onde a recuperação de portadora coerente era difícil (ex: canais com rápido desvanecimento ou desvio de frequência).
Características
- Codificação Diferencial: A informação está na mudança de fase entre símbolos.
- Demodulação Não Coerente (ou Diferencialmente Coerente): Não requer um sinal de referência de fase preciso no receptor.
- Simplicidade do Receptor: O demodulador é mais simples do que o de PSK coerente.
- Propagação de Erros: Um erro na detecção da fase de um símbolo pode causar erros na decodificação de dois símbolos consecutivos (o atual e o próximo, pois ambos dependem da transição).
- Desempenho de BER: Ligeiramente pior (tipicamente requer 1-3 dB a mais de SNR para a mesma BER) do que a PSK coerente equivalente.
Vantagens
- Receptor Simplificado: Elimina a necessidade de circuitos complexos de recuperação de portadora, tornando o receptor mais barato e robusto a certas imperfeições do canal (como desvios lentos de fase).
- Robustez a Ambiguidade de Fase: Resolve inerentemente o problema da ambiguidade de fase (o receptor sincronizar 180° fora) presente na PSK coerente.
Desvantagens
- Pior Desempenho de BER: Comparada à PSK coerente (BPSK, QPSK), a DPSK (DBPSK, DQPSK) tem uma taxa de erro de bit ligeiramente maior para a mesma relação sinal-ruído (SNR).
- Propagação de Erros: Um único erro de símbolo na detecção de fase geralmente leva a dois erros de bit consecutivos na saída decodificada.
Seção Expandida: Implementação do Demodulador DPSK
Um demodulador DPSK típico funciona da seguinte forma (para DBPSK):
- O sinal recebido é dividido em dois caminhos.
- Um caminho atrasa o sinal pelo tempo de duração de um símbolo (T).
- O sinal original e o sinal atrasado são então multiplicados em um misturador (mixer).
- O resultado da multiplicação passa por um filtro passa-baixas.
A saída do filtro terá uma polaridade (positiva ou negativa) que depende da diferença de fase entre o símbolo atual e o anterior. Se a diferença for 0°, a saída será positiva (representando, por exemplo, bit 0); se a diferença for 180°, a saída será negativa (representando bit 1). Um circuito de decisão compara a saída do filtro com um limiar (geralmente zero) para determinar o bit recebido. Note que este processo não requer conhecimento da fase absoluta da portadora.