正交相移鍵控(QPSK)是一個通過轉換或調制來傳達數(shù)據(jù)的調制方法,基準信號(載波)的定相。有時候也叫做第四期或者四相PSK或4-PSK,QPSK在星狀圖中使用四個點,平均分布在一個圓周上。在這四個相位上,QPSK每個符號能夠進行兩位編碼,以格雷編碼的方式顯示在圖形上以最小化誤碼率(BER)。
QPSK-原理
QPSK數(shù)字解調包括:模數(shù)轉換、抽取或插值、匹配濾波、時鐘和載波恢復等。
在實際的調諧解調電路中,采用的是非相干載波解調,本振信號與發(fā)射端的載波信號存在頻率偏差和相位抖動,因而解調出來的模擬I、Q基帶信號是帶有載波誤差的信號。這樣的模擬基帶信號即使采用定時準確的時鐘進行取樣判決,得到的數(shù)字信號也不是原來發(fā)射端的調制信號,誤差的積累將導致抽樣判決后的誤碼率增大,因此數(shù)字QPSK解調電路要對載波誤差進行補償,減少非相干載波解調帶來的影響。此外,ADC的取樣時鐘也不是從信號中提取的,當取樣時鐘與輸入的數(shù)據(jù)不同步時,取樣將不在最佳取樣時刻進行所得到的取樣值的統(tǒng)計信噪比就不是最高,誤碼率就高,因此,在電路中還需要恢復出一個與輸入符號率同步的時鐘,來校正固定取樣帶來的樣點誤差,并且準確的位定時信息可為數(shù)字解調后的信道糾錯解碼提供正確的時鐘。校正辦法是由定時恢復和載波恢復模塊通過某種算法產生定時和載波誤差,插值或抽取器在定時和載波誤差信號的控制下,對A/D轉換后的取樣值進行抽取或插值濾波,得到信號在最佳取樣點的值,不同芯片采用的算法不盡相同,例如可以采用據(jù)輔助法(DA)載波相位和定時相位聯(lián)合估計的最大似然算法。
QPSK-特點
四相相移調制是利用載波的四種不同相位差來表征輸入的數(shù)字信息,是四進制移相鍵控。QPSK是在M=4時的調相技術,它規(guī)定了四種載波相位,分別為45°,135°,225°,275°,調制器輸入的數(shù)據(jù)是二進制數(shù)字序列,為了能和四進制的載波相位配合起來,則需要把二進制數(shù)據(jù)變換為四進制數(shù)據(jù),這就是說需要把二進制數(shù)字序列中每兩個比特分成一組,共有四種組合,即00,01,10,11,其中每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進制信息比特組成,它們分別代表四進制四個符號中的一個符號。QPSK中每次調制可傳輸2個信息比特,這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。解調器根據(jù)星座圖及接收到的載波信號的相位來判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。
數(shù)字調制用“星座圖”來描述,星座圖中定義了一種調制技術的兩個基本參數(shù):(1)信號分布;(2)與調制數(shù)字比特之間的映射關系。星座圖中規(guī)定了星座點與傳輸比特間的對應關系,這種關系稱為“映射”,一種調制技術的特性可由信號分布和映射完全定義,即可由星座圖來完全定義。
首先將輸入的串行二進制信息序列經(jīng)串-并變換,變成m=log2M個并行數(shù)據(jù)流,每一路的數(shù)據(jù)率是R/m,R是串行輸入碼的數(shù)據(jù)率。I/Q信號發(fā)生器將每一個m比特的字節(jié)轉換成一對(pn,qn)數(shù)字,分成兩路速率減半的序列,電平發(fā)生器分別產生雙極性二電平信號I(t)和Q(t),然后對coswct和sinwct進行調制,相加后即得到QPSK信號。
QPSK是一種頻譜利用率高、抗干擾性強的數(shù)調制方式,它被廣泛應用于各種通信系統(tǒng)中。適合衛(wèi)星廣播。例如,數(shù)字衛(wèi)星電視DVB2S 標準中,信道噪聲門限低至4. 5 dB,傳輸碼率達到45M Mbps,采用QPSK 調制方式,同時保證了信號傳輸?shù)男屎驼`碼性能。
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