QPSK 与 QAM 的本质关系
QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)实际上是 4-QAM,也就是 QAM 家族中最简单的一员。把两者并列比较时,通常是把 QPSK(4-QAM) 与 更高阶的 QAM(如 16-QAM、64-QAM、256-QAM…) 放在一张表里做权衡。下面给出一张“一眼看懂”的对比表,再补充关键细节。
维度 | QPSK (4-QAM) | 16-QAM | 64-QAM | 256-QAM |
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每符号比特数 | 2 bit/sym | 4 bit/sym | 6 bit/sym | 8 bit/sym |
频谱效率 | 2 bps/Hz | 4 bps/Hz | 6 bps/Hz | 8 bps/Hz |
所需 Eb/N0(相同 BER 目标) | 低(≈10 dB@BER=1e-3) | 中(≈14 dB) | 高(≈18 dB) | 更高(≈24 dB) |
OSNR 容忍度 | 最好 | 较好 | 一般 | 差 |
对非线性的容忍度 | 高 | 中 | 低 | 很低 |
链路预算/距离 | 长距(>1000 km) | 中距(几百 km) | 短距(<100 km) | 极短距/数据中心内部 |
相干 DSP 复杂度 | 低 | 中 | 高 | 很高 |
典型相干光模块应用 | 长距 100G/200G | 城域 200G/400G | 400G/800G 区域网 | 800G-ZR/ZR+ 数据中心互连 |
一句话结论
- 要传得远、对抗差信道 → 选 QPSK
- 要传得快、信道条件好 → 选高阶 QAM
补充细节
- 星座图:QPSK 只有 4 个点,呈正方形四角;16-QAM 有 16 个点,呈 4×4 网格;点数越多,点间距越小,噪声、相位噪声、非线性造成的误判风险越高。
- 相干光通信里,DSP 会做色散补偿、非线性补偿、载波恢复;高阶 QAM 需要更强大的算法与更高分辨率 ADC/DAC,功耗随之飙升。
- 400G-ZR 标准同时规定了 QPSK(>120 km) 与 16-QAM(80 km) 两种模式,让系统商按距离/光纤质量切换。