第八章 现代数字调制技术要点

8.2π/4四相相移键控（π/4-QPSK ）
π/4-QPSK调制是对OQPSK和QPSK在最大相 位变化上进行折衷，是在QPSK和OQPSK基础上 发展起来的。 与QPSK和OQPSK相比的优势 最大相位改变为±45°或±135° ，比QPSK相位变

化小，改善了功率谱特性。 改进了解调方式。QPSK和OQPSK只能采用相干解调， π/4-QPSK可以采用相干解调和非相干解调。 功率效率高，抗干扰能力强。能有效地提高频谱利用 率，增大系统容量。
将上式展开，得到
s(t ) cosk cos c t sin k sin c t
k 为是前一码元附加相位 k 1与当前码元相位 其中， 跳变量 k 之和，可表示为：
k k 1 k
设当前码元的两正交信号分别表示为
I k cosk cos(k 1 k ) cosk cosk 1 sin k sin k 1
Qk sin k sin( k 1 k ) cos k sin k 1 sin k cos k 1 令前一码元的两正交信号为
Ik-1= cosθk-1，Qk-1= sinθk-1
则当前码元信号可表示为 I k I k 1 cosk Qk 1 sin k
8.1 偏移四相相移键控（OQPSK）
QPSK在数字调制下的问题 调制信号带宽为无穷宽，而实际的信道带宽总 是有限的。 码组中两个比特同时变化时有相位翻转现象， 引起包络起伏。 包络起伏会导致频谱扩散，增加邻信道干扰。 为了克服QPSK调制已调信号带宽无穷宽、包络 起伏、频谱扩散的问题，消除QPSK调制下相位 翻转现象，在QPSK的基础上提出了OQPSK。
OQPSK的调制、解调原理
OQPSK和QPSK的比较
均采用相干解调，理论上误码性能相同。 频带受限的OQPSK信号包络比频带受限的
QPSK信号的小，经限幅放大后功率谱展宽 的少，所以OQPSK的性能优于QPSK。 实际中，OQPSK比QPSK应用更广泛 。 OQPSK信号不能接受差分检测，接收机的 设计比较复杂。
QPSK调制和OQPSK调制的相位图
如图(a)所示，QPSK信号的相位在4种可能的 相位上跳变，跳变量可能为±π/2或±π。当跳变 量为±π时发生相位翻转，引起最大包络起伏。
OQPSK调制表达式
Ts sOQPSK (t ) I (t ) cos(c t ) Q(t ) sin(c t ) 2
π/4-QPSK调制信号的相位点

已调信号的相位被均匀地分配为相距π/4的8个相 位点，如下图：
8个相位点分为两组，每组中各相位点相距π/2。 已调信号只能在不同组之间交替跳变，相位跳变 值只有±45°和±135°四种取值 。

分析
设已调信号为
s(t ) cosct k
k 为 kT≤t≤(k+1)T 间的附加相位。 式中，
Q(t Ts / 2) 表示正交分 其中I(t)表示同相分量 ； 量，它相对于同相分量偏移Ts/2 。
由于同相分量和正交分量不能同时发生变化， 相邻一个比特信号的相位只可能发生±π/2的变化。 从而消除了相位翻转±π的现象。
2
OQPSK的I、Q信道波形及相位路径
消除了相位翻转现象后，OQPSK信号中包络的最大值与最小 值之比约为 2 ，不再有很大的包络起伏。
第八章 现代数字调制技术
引言
1.通信的理想目标和环境： 通信的理想目标：
在任何时候、在任何地方、与任何人都能及时沟 通联系和交流信息
通信的环境：
非常复杂，面临各种干扰和电波传播影响

电波传播的衰耗 多径衰落 信号在无线传播过程中，经过多点反射，从多条路径 到达接收端，这种多径信号的幅度、相位和到达时间 都不一样，这样造成的信号衰落称为多径衰落
FSK、PSK OQPSK、π/4-QPSK、MSK、GMSK

不恒定包络调制
ASK QAM
多载波调制：
某一时刻调制使用多个载波 OFDM
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偏移四相相移键控（OQPSK） π/4四相相移键控（π/4-QPSK） 最小频移键控（MSK） 高斯最小频移键控（GMSK） 正交幅度调制（QAM） 正交频分复用（OFDM）
2.数字调制方式应考虑的因素：
抗干扰性（电波传播影响、多径衰落） 已调信号带宽
使用、成本因素
好的数字调制方式应有的特点



低信噪比下具有良好的误码性能 良好的抗多径衰落能力 较小带宽 使用方便、成本低
3.数字调制方式的分类 单载波调制：
某一时刻调制只使用单一载波 恒定包络调制

QPSK调制的原理

正交调制方法 对数据进行串/并变换，将二进制数据每两个比 特分为一组。一共有四种组合（1，1）、（1， -1）、（-1，1）和（-1，-1）。 每组前一比特为同向分量I，后一比特为正交分 量Q。 利用同向分量、正交分量分别对两个正交的载 波进行2PSK调制，最后将结果叠加。
Qk Qk 1 cosk I k 1 sin k
由此可知，当前码元的信号（Ik，Qk）不仅与当前码元 相位跳变量有关，还与前一码元的信号（Ik-1，Qk-1）有 关，即与信号变换电路的输入码组有关。
双比特信息Ik , Qk和相邻码元之间相位跳变 k 之间的关系
Ik , Qk与 k的对应关系
由表可见，码元转换时刻的相位跳变量只有±π/4和 ±3π/4共4种取值，不可能产生如QPSK信号±π的相位 跳变，从而使得信号的频谱特性得到较大改善。
π/4-QPSK信号的产生
调制前，二元信息经过串/并变换分成两路，再经过电平 变换形成同相分量Ik 和正交分量Qk ，这里的电平变换又 称为信号映射。 同相分量Ik 和正交分量Qk 通过脉冲成形滤波器后，分别 形成进入QPSK调制器的同相分量I(t)和正交分量Q(t) ，然 后对两个相互正交的载波调制，产生π/4-QPSK信号。