数字相位调制

四相相移键控调制 (QPSK)
图2-21
QPSK信号相位矢量图
四相相移键控调制 (QPSK)
图2-22 QPSK正交调制器
四相相移键控调制 (QPSK)
由图2-22可见，它把二进制双极性不归零数据序列首先经串/ 并变换分成奇偶两路，即将二进制数据每两比特分为一组， 共有四种组合：-1-1，-1+1，+1-1和+1+1，每路的码元宽度 Tb扩展为2 Tb ， 如表2-6所示。其中一路数据送入Q信道，对载波- sin ω t 进 c 行二相调制；而另一路数据送入I信道，对载波 进行 cos ωc t 二相调制；两个二相信号相加得到四相PSK信号。 这样，QPSK信号的相位就有四种可能的取值；且由于两个 信道上的数据沿对齐，所以在码元转化时刻上QPSK信号的 相位，可能产生±90º突变（当两个信道上只有一路数据改 变极性时），也可能产生± 180º突变（当两个信道上数据 同时改变极性时），而且每隔2Tb跳变一次。 其星座图及相位转移图示于图2-23（a）中。
I π
0
Q
3π / 2 π /2
7π / 4 5π / 4 3π / 4 π /4
QPSK
±
π
2
±π
四相相移键控调制 (QPSK)
图2-23 QPSK和OQPSK的星座图和相位转移图
四相相移键控调制 (QPSK)
I、Q路误码率分别为
PeI
，
PeQ
1 都是BPSK信号的误码率： erfc r 2
其中
四相相移键控调制 (QPSK)
为了减小传输信号频带，提高信道频带利用率，可以将二进 制数据变换为多进制（即M进制）数据来传输。用M进制数 据控制载波的相位，就是M相相移键控。当M=4时，就是四 相相移键控（QPSK）调制。 在QPSK系统中，载波相位共有四个可能的取值，其相位矢 量图如图2-21所示。 以参考相位为基准，本图（a）中的已调波相位取的π/4奇 数倍，即取(2n+1) π/4 ，因此称为π/4系统QPSK；本图 （b）中的已调波相位取π/4的整数倍，即取n π/2 ，因此 称它为π/2系统QPSK。 由图可见，无论哪种系统，QPSK信号都可看成是载波相互 正交的两个二相PSK信号之和。
数字相位调制
在实际应用中，有两类用的最多的数字调制方式 线性调制和非线性调制即恒定包络 其中的线性调制也就是本节课要讲的数字相位调制技术， 主要包括 移向键控（psk）调制 四相移向键控（qpsk）调 制， 交错四相移向键控（oqpsk）调制等等。 这里所谓的线性，就是这类调制技术要求通讯设备从频率 变化到放大和发射的过程中保持充分的线性。正因如此， 这类调制技术最大的缺点就是：功放设计难度大，成本高。 但其也有自己的优点，就是频谱利用率很高。 应用：美国的IS-54和日本的PDC蜂窝网络采用。美国的IS95蜂窝网络采用QPSK和OQpsk
{a }
k
1 1 -1 1 1 1 -1 1
1 -1 -1 1 1 1 -1 -1 1 -1 -1 1 1 1 -1 -1
1 1 -1 -1 1 1 -1 -1
1 -1 1 -1
I Q
表ห้องสมุดไป่ตู้-6 输入数据的串/并变换
输入码元与I、Q通路的对应关系，以 及QPSK的相位变化路径：
1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 0 01
当采用绝对调相时，QPSK信号和BPSK信号一样，也存在 相位模糊问题。 若假设解调器的输入信号为 cos(ωc t + φi ) ，并采用π/4系统 时，显然由矢量图可见，为了确保接收端能够准确无误的恢 复出发送的数据，那么载波提取电路提供给I信道的参考载波 应当是 cos ωct ，而提供给Q信道的参考载波应是 − sin ωct 。 但是实际系统中载波提取电路并不一定能够提供这样的载波， 00 ,900 ,1800 , 2700 即输出载波的起始相位可能具有4个： 。 载波究竟取哪个起始相位值完全是随机的。因此利用正交载 波来解调信息时，就会产生相位模糊问题。 为了消除QPSK相干解调时的相位模糊度，需要对四进制数 据进行差分编码，从而形成差分四相相移键控（DQPSK） 信号。
Eb ⋅ Rb Eb S Eb / Ts r= = = = N N0 ⋅ B N0 ⋅ 2 ⋅ Rb 2N0
QPSK正确接收的概率：
Pc = (1 − PeI )(1 − PeQ ) = 1 − PeI − PeQ + PeI PeQ
误码率：
Pe = 1 − Pc ≈ 2PeI = erfc r
四相相移键控调制 (QPSK)