Quadraturphasenumtastung (englisch Quadrature Phase-Shift Keying, QPSK, auch 4-PSK) ist ein digitales Modulationsverfahren mit vier Phasenzuständen im Abstand von 90 Grad. Damit überträgt jedes Symbol zwei Bits – die doppelte Datenrate der binären Phasenumtastung (BPSK) bei gleicher Bandbreite. QPSK ist die Grundlage von Satellitenfernsehen, WLAN und Mobilfunk.
So funktioniert QPSK
Wie die Quadratur-Amplitudenmodulation arbeitet QPSK mit zwei um 90 Grad versetzten Trägern (I und Q). Praktisch ist QPSK die Überlagerung zweier BPSK-Signale: Jeder der beiden Träger trägt ein Bit, zusammen ergeben sie ein Symbol aus vier möglichen Phasenlagen (etwa 45°, 135°, 225° und 315°). Der Demodulator entscheidet anhand der Phasenlage, welches Bitpaar gesendet wurde.
Weil die vier Symbolpunkte weiter auseinanderliegen als bei Amplitudenstufen gleicher Bitrate, ist QPSK vergleichsweise störfest. Im Vergleich zu BPSK halbiert sich der Bandbreitenbedarf pro Bit, die Fehlerwahrscheinlichkeit bleibt ähnlich – der Preis ist ein etwas komplexerer Empfänger.
Varianten
- Offset-QPSK (OQPSK): Die Q-Komponente wird um eine halbe Symboldauer verzögert, sodass die Phase nie abrupt um 180 Grad springt – wichtig für Verstärker in Satelliten.
- π/4-QPSK: Die Phasenwechsel sind auf ±45° und ±135° begrenzt, was die Hüllkurve glättet.
- DQPSK: Die Information steckt in der Phasenänderung statt in der absoluten Phase – der Empfänger braucht keine Referenzphase.
Wo QPSK steckt
- Satellitenfernsehen: DVB-S und DVB-S2 modulieren mit QPSK (DVB-S2 zusätzlich mit 8-PSK und APSK).
- WLAN und Mobilfunk: IEEE-802.11 und LTE/5G nutzen QPSK als robuste Modulationsstufe auf ihren OFDM-Unterträgern, bevor bei guter Kanalqualität auf höheres QAM umgeschaltet wird.
- UMTS und CDMA2000: Die 3G-Systeme verwenden QPSK für die Datenübertragung.
Verwandte Grundlagen: QAM, OFDM, Phasenmodulation, WLAN, Bandbreite.