QPSK和OQPSK调制 PPT
第二十讲四进制调相系统
11
10
QPSK调制
正交调制法
s t Ag t nTs cos ct n nTs t n 1Ts
Ag t nTs cosn cosct sinn sin ct
a2n t 2nTs
n
an t nTs
01
00
或 00---0o 01---90o 10---180o 11---270o
10
11
Gray映射
00---45o 01---135o 11---225o 10---315o
01
00
或 00---0o 01---90o 11---180o 10---270o
s t Re Ag t nTs e jn e jct sl t Ag t nTs e jn
nTs t n 1Ts
比特映射方式（Bit Mapping）
每个码元时间内，QPSK符号有四种可能相位， 可以用2比特来表示四种不同的相位。因此，就 存在不同的比特映射方式。
展开成正交信号表示
sm (t) sm f (t) sm Am g / 2
f (t)
2
g
g(t) cos2fct
g
T g 2 (t)dt
0
MPAM信号星座
v
s1
s2s3s4s5s6 一维信号，可以用标量sm表示当前符号。 信号间的最小欧式距
dmin d 2 g
(V sm )2 (V sim )2 判为m
MPAM在AWGN下的性能
判决区域
dmin d
2 g d
2 Ts g(t)2 dt 0
QPSK,OQPSK,MSK
输入
串 /并 变换
45
逻辑选相电路
带通 滤波器
输出
135
225
315
四相载波发生器
4 四相差分相移键控（DQPSK）（续）
DQPSK信号的解调
相干解调（极性比较法） 这里码变换器的功能恰好与发送端的相反，它需要将判 决器输出的相对码恢复成绝对码。
平衡 调制器
低通 滤波器
抽样 判决
码元 形成
φ ＝ π 相 →“ 0 ” φ ＝ 0 相 →“ 1 ”
码反变换 1 1
0
1
0
a(t) b(t) c(t) d(t) cp(t) e(t) f(t)
-a a
bk 1 1 0 0 1 0 ak 0 0 1 0 1 1
2 二进制差分相移键控（DPSK）（续）
差分相干解调（相位比较法）
c
Ts
已调2DPSK信号 BPF a b
ak bk bk 1
4 四相相移键控（QPSK）
多进制数字调制的概念、特点
用多进制数字基带信号去调制载波的振幅、频率和相 位，称为多进制数字调制。分为多进制数字振幅调制、 多进制数字频率调制以及多进制数字相位调制三种基本 方式。 多进制数字调制系统的特点 在相同的码元传输速率下（此时多元频带调制信号占 用与二元信号相等带宽 ，多进制数字调制系统的信息 传输速率高于二进制数字调制系统,因此提高了信道带 宽利用率。 在相同的信息传输速率下，多进制数字调制系统的码 元传输速率低于二进制数字调制系统 多进制数字调制系统的抗噪声性能低于二进制数字调 制系统。
cos c t
输入
串/并 变换
2
QPSK和OQPSK以及MSK调制
元的载波相位相对于参考相位可取 ± 90 ，所以其相邻码元 之间必然发生载波相位的跳变，接收端可以据此确定每个 码元的起止时刻（即提供码元定时信息），而A 方式却可 π 能存在前后码元载波相位连续。 2
o
π 0 参考矢量
0 0
参考矢量
2 （a）方式A (b)方式B 图 二相移相信号矢量图
−
π
2 二进制差分相移键控（DPSK）（续） DPSK）
cosωc t
−
a(0) 输出
相加
a(1)
输入
串/并 变换
π
2 移相
sin ω c t
平衡 调制器
(0,1) b(1)
(1,1))
(b)
ab
正交支路b (a)
表QPSK 信号相位编码逻辑关系
a b a 平衡调制器输出 b 平衡调制器输出 合成相位 1 1 0o 270 o 315 o 0 1 o 180 o 270 o 225 0 0 o 180 90 o o 135 1 0 0o 90 o 45 o
{ }
0
1
已调载 2PSK {φ} 0 波每个 {φ1} 0 π 码元的 2DPSK {φ2} π 0 相位 {Δφ } π 相对码 {bk } （1） （2） 1 0 0 1
π 0 π 0 0 0 0 1
0 π π 0 π π π 0 0 0 0 0 1
π 0 0 π 初相为0相
初相为π相
π 0
π π 0 π 0 1 0 1 0 π相位差与初相无关 0 1
A 方式
0 o 90 o 180 o 270
B 方式 o 45 o 135 o 225 o 315
01 01 11 参考相位 11 10 00
QPSK和OQPSK调制解析
4 四相相移键控（QPSK）（续）
多进制数字相位调制的原理
多进制数字相位调制，它是利用载波的多种不同相位 （或相位差）来表征数字信息的调制方式。 用M种相位 来表k比特码元的 2k 种状态。假设相位数 M 2k ，k 比特码 元的持续时间为T 。则M相调制波可以表示为
s
e0 (t )
ak
bk 1
Ts
bk
2PSK调制
2PSK(bk)
2DPSK(ak)
2 二进制差分相移键控（DPSK）（续）
2DPSK信号的解调
已调2DPSK信号
相干解调（同步检测法或极性比较法）
BPF
a
c
LPF
d
bk
抽样判决
e
f
ak
cos ct
载波同步 b
位同步
cp(t)
TS
bk-1
2PSK解调 信息代码（发ak） 0 设bk-1=1； 2PSK方式下：
LPF d
抽样判决
cp(t)
e
位同步
信息代码（发ak）
设bk-1=1； 则：bk 1 1 0 1 1 a(t)
0
0
1
1
0
2PSK方式下:
φ＝π相→“0” φ＝0相→“1”
b(t)
c(t) d(t)
0 接收端判决规则为： d (kTs ) 0 1 cp(t)
e(t)
0
1
1
0
设源码序列为 ak =11010001011101 ，假设无传输差错
2 二进制差分相移键控（DPSK）
DPSK调制原理
差分相移键控（ DPSK）是利用相邻二个码元的载波信 号初始相位的相对变化来表示所传输的码元。 例如，在二进制中传输“ 1” 码时，则与此码元所对应 的载波信号初始相位相对于前一码所对应的载波信号初始 180 相位有 或π弧度的变化;，传输“0”码时，与此码元所对 应的载波信号的初始相位相对于前一码元所对应的载波信 号初始相位无变化（“1变0不变” ）；当然反过来也是可 以的。
QPSK、OQPSK、UQPSK信号调制方法识别
04
QPSK、OQPSK、UQPSK 调制方法的应用场景
QPSK调制方法的应用场景
数字电视广播
QPSK调制方法广泛应用于数字电视广播 ，提供高清、流畅的电视信号传输。
VS
卫星通信
在卫星通信领域，QPSK调制方法因其抗 干扰能力强和频谱利用率高等优点而被广 泛应用。
OQPSK调制方法的应用场景
移动通信
在此添加您的文本17字
优点
在此添加您的文本16字
缺点
在此添加您的文本16字
抗干扰能力强：OQPSK调制方式具有较好的抗干扰能力 ，能够在较为恶劣的通信环境下传输数据。
在此添加您的文本16字
频谱利用率较高：OQPSK调制方式能够较为有效地利用 频谱资源，提高传输效率。
在此添加您的文本16字
实现较为复杂：OQPSK调制方式的实现相对于QPSK来说 较为复杂，成本也较高。
详细描述
不同的调制方法需要使用不同的解调算法。通过尝试使用不同的解调算法对信号 进行解调，可以观察解调结果的质量，从而判断出调制方法。
基于统计特性的识别方法
总结词
通过分析信号的统计特性，可以识别 出调制方法。
详细描述
不同的调制方法会在信号的统计特性 上表现出不同的特征，例如信号的均 值、方差、概率分布等。通过分析这 些统计特性，可以判断出调制方法。
QPPSK、OQPSK、 UQPSK信号调制方法识别
目录
• QPSK、OQPSK、UQPSK调制 原理
• QPSK、OQPSK、UQPSK信号 特性
• QPSK、OQPSK、UQPSK调制 方法识别方法
目录
• QPSK、OQPSK、UQPSK调制 方法的应用场景
• QPSK、OQPSK、UQPSK调制 方法的优缺点比较
QPSKOQPSKUQPSK信号调制方法识别
QPSKOQPSKUQPSK信号调制方法识别QPSK，OQPSK，UQPSK是三种常用的数字调制方法，它们在无线通信系统中广泛应用于将数字信号转换为模拟信号。
下面将详细介绍这三种信号调制方法的原理和特点。
1. QPSK调制方法（Quadrature Phase Shift Keying）：QPSK是一种常见的相位调制技术。
它将每个输入的符号映射到4个可能的相位值中的一个，即0°，90°，180°和270°。
这四个相位分别对应了正弦波的不同相位。
QPSK通过将连续的两个二进制位分为一组，并分别映射到正弦和余弦载波上实现数据的传输。
对于每组输入的二进制位，QPSK将其映射到对应的相位上，从而实现信号调制。
由于QPSK每次传输2个二进制位，所以它通常被用于传输速率较高的应用。
2. OQPSK调制方法（Offset Quadrature Phase Shift Keying）：OQPSK是一种相位调制技术，它是在QPSK的基础上做了改进。
在QPSK中，相邻符号的相位之间存在180°的差异，可能会导致相位跳变。
为了避免这种情况，OQPSK采用了相位平移。
具体而言，在OQPSK中，每个符号只在两个相邻相位中选择一个，而不是连续的4个相位。
这样一来，OQPSK的相位变化始终为90°，避免了相位跳变。
OQPSK被广泛用于低功耗的无线通信系统中，特别是在蜂窝网络和卫星通信系统中。
3. UQPSK调制方法（Uniform Quadrature Phase Shift Keying）：UQPSK是一种基于相位调制的数字调制方法，它是QPSK的一种改进。
UQPSK的特点是，传输的每个符号的相位变化都是相同的，并且相位变化始终为90°。
与传统的QPSK不同，UQPSK避免了相位差异，因此具有更好的性能。
UQPSK常用于低功耗和高数据传输速率的应用，如无线局域网（WLAN）和蓝牙通信中。
QPSK和OQPSK的原理以及仿真实例
目录Project Seven报告 ........................................................................ 错误!未定义书签。
说明部分........................................................................................ 错误!未定义书签。
1. 理论知识 (1)1.1 QPSK的调制原理 (1)1.2 OQPSK的调制原理 (2)1.3 QPSK信号的平均误比特率 (4)2. 编程实现和仿真结果 (5)3. 仿真结论 (17)4. 参考文献 (19)1. 理论知识1.1 QPSK 的调制原理四相相移键控（QPSK ）又名四进制移相键控，该信号的正弦载波有四个可能的离散相位状态，每个载波相位携带2个二进制符号，其信号的表示为)cos()(i c i t w A t s θ+ 4,3,2,1=i ST t ≤≤0θi 为正弦载波的相位，有四种可能状态：θi 为π/4、3π/4、5π/4、7π/4，此初始相位为π/4的QPSK 信号的矢量图如图1所示。
图1 QPSK 信号的矢量图下面分析QPSK 信号的产生。
将信号表达式进行改写)cos()(i c i t w A t s θ+)sin sin cos (cos t w t w A c i c i θθ-=若θi 为π/4、3π/4、5π/4、7π/4，，则21sin ;21cos ±=±=i i θθ于是，信号表达式可写成]sin )(cos )([2)(t w t Q t w t I At s c c i -=1)(;1)(±=±=t Q t I由此可得到QPSK 调制的产生方法。
图2 QPSK实现框图由框图可见，两路2PSK信号分别调至在相互正交的载波上，这也是QPSK 信号被称为正交载波调制的原因。
QPSK-OQPSK
sin n
Q_Ch (0,1) 相邻两个符号间的相位差： (1,1)
0,
2
,
I_Ch
(0,0)
（1,0）
QPSK 星座图和相位迁移图
② 4 QPSK Gray码 QPSK的电路框图与前面QPSK的框图相同， 4
只是基带信号生成器的内部结构不同
Gray码
QPSK基带信号生成器 4
④
I_Ch
I_Ch
①
③ ②
(0,0)
[-1,-1]
（1,0） [1,-1]
(0,0) [-1,-1]
（1,0） [1,-1]
QPSK星座图和相位迁移图
O-QPSK星座图和相位迁移图
[1,-1] (0,1)
sin ct
[1,1] (0,0)
cos ct
(1,1) [-1,-1] QPSK 星座图和相位迁移图 相邻两个符号间的相位差： （1,0） [-1,1]
data
n
3 4
0,0 0,1 1,1 1.0
t 2mTs
cosn
sin n
3 4
1 4 1 4
e 4 t (2m 1)Ts
时钟
fCLK 1 2Ts
j
Gray码编码器
当 t 2mTs 时，Gray编码器输出的 n 直接送给两个信道 当 t (2m 1)Ts 时，Gray编码器输出的 n 移相
(0,1)
(1,1)
(1,0)
(1,0)
t (2m 1)TS
(0,0) (0,0) (0,0) (0,1) (0,0) (1,1) (0,0) (1,0)
O-QPSK 星座图和相位迁移图 相邻两个符号间的相位差：
QPSK和OQPSK调制
2DPSK方式。
用源码序列 ak 对载波进行相对（差分）相移键控，等效 于将源码序列ak 转换为差分码形式bk ，之后对载波进行 绝对相移键控。
绝对码和相对码之间的关系为bk ak bk1
2DPSK信号的功率谱密度和带宽相同于2PSK信号的功率
谱密度和带宽
ak
bk
2PSK调制
不同相位来区分各信号
4 四相相移键控（QPSK）（续）
QPSK信号的功率谱特性
串／并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行的双 极性序列。a序列和b序列的码元周期为输入的二进制序列码 元周期的2倍，码元传输速率为输入的二进制序列码元传输速 率的1/2。
设输入的二进制序列的码元传输速率为 fs ，则QPSK的第一 个零点以内的频带宽度为B fs 。此时的频带利用率为1B/Hz。
矢量代表前一个码元已调载波的相位。B方式下，每个码
元的载波相位相对于参考相位可取 90 ，所以其相邻码元
之间必然发生载波相位的跳变，接收端可以据此确定每个
码元的起止时刻（即提供码元定时信息 ），而A方式却可
能存在前后码元载波相位连续。
2
π
0
参考矢量
0 参考矢量
0
2
（a）方式A
(b)方式B
图 二相移相信号矢量图
2 二进制差分相移键控（DPSK）
DPSK调制原理
差分相移键控（DPSK）是利用相邻二个码元的载波信 号初始相位的相对变化来表示所传输的码元。
例如，在二进制中传输“1”码时，则与此码元所对应 的载波信号初始相位相对于前一码所对应的载波信号初始 相位有180 或π弧度的变化;，传输“0”码时，与此码元所对 应的载波信号的初始相位相对于前一码元所对应的载波信 号初始相位无变化（“1变0不变” ）；当然反过来也是可 以的。
QPSK和OQPSK调制
0
接收端判决规则为：
d(k T
s ) 0
1 cp(t)
e(t)
精选完整ppt课件0
7
举例：DPSK调制、解调过程
设源码序列为 a k =11010001011101 ，假设无传输差错
a k
b k
bk 1
恢复
a k
1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1 0 1
四相差分相移键控DQPSK
相对移相调制利用前后码元之间的相对相位变化来表
示数字信息。
载波相位 （D k ）
双比特码元
a
0
0
1
1
A 方式
b
0
1
1
0
o
0
o
90
o
180
o
270
01
11
参考相位
10
B 方式
o
45
o
135
o
225
o
315
01
00
45
00
参考相位
11
精选完整ppt课件
10
16
4 四相差分相移键控（DQPSK）（续）
下面主要讨论四相绝对相移调制，记为4PSK或QPSK和
四相相对相移调制，记为4DPSK或QDPSK。
k
精选完整ppt课件
k
10
4 四相相移键控（QPSK）（续）
四相绝对相移键控QPSK
四进制码元又称为双比特码元。它的前一信息用a代表，
后一信息比特称用b代表，双比特码元中两个信息比特ab
提出按照格雷码（即反射码）排列的。它与载波相位的
载波相位变化 (D k )
QPSK、OQPSK、UQPSK信号调制方法识别
5.2.2 本文研究的主要内容
通过对常见调制信号的基本特征进行研究，找出能识别这些调制信号的 特征。然后对这些特征进行研究验证，并对所得结果进行分析。本文研究主 要是在MATLAB环境下，对QPSK、OQPSK、UQPSK进行仿真识别，找到 合适的识别方法。
china_54@
5.3 三种调制方式的基本理论
china_54@
5.3 三种调制方式的基本理论 5.3.1 QPSK（四相相移键控）
QPSK（四相相移键控）是一种性能优良，应用十分广泛的数字调制 方式，它的频带利用率高，是BPSK（二相相移键控）的2倍。当数据码 元速率相同时，QPSK信号的传输波特率为BPSK信号的传输波特率的一 半，所以QPSK的传输带宽是BPSK信号的一半。QPSK调制技术的抗干 扰能力强，采用相干检测时其误码性能与BPSK相同，故得到广泛应用。 QPSK调制是利用载波的4种不同相位来表征数字信息。每一种载波 相位代表两个比特的信息。例如，若输入二进制数字信息，序列为 10011100，…，则应该先将其进行分组，每两个比特编为一组。可将它 们分为10，01，11，00等，然后分别用四种不同的相位来表示。故每个 四进制码元又称为双比特码元。把组成双比特码元的前一个信息比特用a 表示，后一个信息比特用b表示，载波相位用表示，则当ab取值为00， 01，11，10时，在0到2内等间隔的取值仅有4种可能，分别是225°， 135°，45°，315°。 由于QPSK调制可以看作是两个正交的BPSK调制的合成，所以同向 通道I和正交通道Q的调制过程应该与BPSK调制相同。因此，在本质上 QPSK调制器是两个BPSK调制器的并行组合。
china_54@
5.3 三种调制方式的基本理论
5.3.2 OQPSK（时延四相相移键控）
通信原理QPSK OQPSK数字调制实验
实验六QPSK/OQPSK数字调制实验一、实验目的1、掌握QPSK调制原理。
2、了解OQPSK调制原理。
二、实验器材1、主控&信号源、9号模块各一块2、10号（选）、11号模块（选）各一块3、双踪示波器一台4、连接线若干三、实验原理1、实验原理框图QPSK/OQPSK调制实验框图2、实验框图说明QPSK调制和OQPSK调制实验框图大体一致，基带信号通过串并变换分为I路和Q路两路，再分别与256K载波和256K反相载波进行相乘，然后叠加合成得到。
不同点在于QPSK和OQPSK 在串并变换时的输出数据不同。
QPSK调制可以看作是两路BPSK信号的叠加。
两路BPSK的基带信号分别是原基带信号的奇数位和偶数位，两路BPSK信号的载波频率相同，相位相差90度。
OQPSK与QPSK相比，是两路BPSK调制基带信号的相位上的区别，QPSK两路基带信号是完全对齐的，OQPSK两路基带信号相差半个时钟周期。
四、实验步骤实验项目QPSK/OQPSK数字调制概述：本项目通过选择不同的调制方式，对比观测两种调制方式的星座图，验证两种调制方式的原理并理解两种调制方式的区别。
1、关电，按表格所示进行连线。
2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【QPSK/OQPSK数字调制】。
将9号模块的S1拨为1011。
调节信号源模块的W1，使A-OUT输出信号的峰峰值为3V。
调节W3，使“256KHz”载波输出的峰峰值为3V。
3、此时系统初始状态为：PN序列输出频率32KHz，256K载波信号的峰峰值为3V。
4、实验操作及波形观测。
（1）示波器CH1接9号模块TH1基带信号，CH2接9号模块TH4调制输出，以CH1为触发对比观测调制输入及输出。
（2）示波器CH1接9号模块TP2 NRZ_I，CH2接9号模块TP9 NRZ_Q，观察星座图。
（3）设置S1为1111，即选择调制方式为OQPSK，重复上述步骤。
从波形分析QPSK 与OQPSK的区别。