QPSK调制与解调原理 (2)
QPSK调制解调器的工作原理
QPSK调制解调器的工作原理QPSK调制解调器是一种用于数字通信系统的调制解调器，它广泛应用于无线通信系统中。
QPSK代表了四相移键控调制（Quadrature Phase Shift Keying），是一种常用的调制技术，利用相位移变化来传输数字信号。
工作原理：1.调制原理：在QPSK调制中，输入的数字信号首先被分成两个并行的比特流，每个比特流称为一个子载波。
每个子载波对应于QPSK星座图中的一个点。
QPSK星座图是由四个点构成的正方形，每个点代表一种不同的相位。
2.平衡混频器：3.滤波器：调制后的信号通过滤波器进行频率选择，滤除无用的频率分量，只保留所需的频率分量。
4.播放载波：为了可以传输到远程设备，调制信号需要与特定频率的载波信号相乘。
这可以通过一个单频振荡器来实现。
载波信号的频率通常设定为接收设备的接收频率。
5.发射：调制并与载波合成的信号经过功率放大器来增强信号的强度，然后通过天线发送出去。
6.接收端：接收端将信号由天线接收到，并进行逆操作来解调信号。
7.前置放大器：接收到的信号经过前置放大器来增强信号的弱强度，以便后续处理。
8.低通滤波器：解调器通过低通滤波器来滤除高频噪声和无用频率分量，只保留要接收的频率分量。
9.相移解调：低通滤波后的信号传递给相移解调器。
相移解调器接收到解调信号，并将其与一个正弦信号进行乘积运算，以恢复原始的数字信号。
10.解码器：解调器将解调后的信号输入到解码器中，将其转换为原始的数字信号。
11.输出：最后，通过解码器获得的原始数字信号可以被发送到目标设备进行后续处理或显示。
总结：QPSK调制解调器通过将数字信号转换为不同的相位进行传输，并通过解调将其恢复成原始的数字信号。
它的工作原理包括信号调制、滤波、载波合成、信号放大和传输等环节。
通过QPSK调制解调器，数字信号可以在无线通信系统中进行高效、可靠的传输。
四相移相键控(QPSK)调制及解调实验
实验二四相移相键控（QPSK ）调制及解调实验一、 实验目的1、了解QPSK 调制解调原理及特性。
2、了解载波在QPSK 相干及非相干时的解调特性。
二、 实验内容1、观察I 、Q 两路基带信号的特征及与输入NRZ 码的关系。
2、观察IQ 调制解调过程中各信号变化。
3、观察解调载波相干时和非相干时各信号的区别。
三、 基本原理（说明：原理部分需简要介绍）1、QPSK 调制原理QPSK 的调制有两种产生方法相乘电路法和选择法。
相乘法：输入信号是二进制不归零的双极性码元，它通过“串并变换”电路变成了两路码元。
变成并行码元后，每个码元的持续时间是输入码元的两倍。
用两路正交载波去调制并行码元。
发射信号定义为：⎪⎩⎪⎨⎧≤≤-+=其他,00],4)12(2cos[/2)(b t T t i ft t E t S ππ其中，i ＝1，2，3，4；E 是发射信号的每个符号的能量，T 为符号的持续时间，载波频率f 等于nc/T ，nc 为固定整数选择法输入基带信号经过串并变换后用于控制一个相位选择电路，按照当时的输入双比特ab ，决定选择哪个相位的载波输出2、QPSK 解调原理QPSK 接收机由一对共输入地相关器组成。
这两个相关器分别提供本地产生地相干参考信号()t 1φ和()t 2φ。
四、实验步骤（说明：要详细）（1）QPSK 调制程序close all% x1是类似[1 1 -1 -1 -1 -1 1 1]的分布,作用是控制相位的180°反转。
%由于仿真中载波的频率是f=1Hz，所以1s的间隔内有一个完整周期的正弦波。
t=[-1:0.01:7-0.01]; % t共800个数据，-1~7st1=[0:0.01:8-0.01]; %t1也是800个数据点，0 ~8stt=length(t); % tt=800x1=ones(1,800);for i=1:ttif (t(i)>=-1 & t(i)<=1) | (t(i)>=5& t(i)<=7);x1(i)=1;else x1(i)=-1;endendt2 = 0:0.01:7-0.01; %t2是700个数据点，是QPSK_rc绘图的下标t3 = -1:0.01:7.1-0.01; %t3有810个数据点，是i_rc的时间变量t4 = 0:0.01:8.1-0.01; %t4有810个数据点，是q_rc的时间变量tt1=length(t1);x2=ones(1,800); %x2是类似于[1 1 -1 -1 1 1 1 1]的分布,作用是控制相位的180°反转for i=1:tt1if (t1(i)>=0 & t1(i)<=2) | (t1(i)>=4& t1(i)<=8);x2(i)=1;else x2(i)=-1;endendf=0:0.1:1;xrc=0.5+0.5*cos(pi*f); %xrc是一个低通特性的传输函数y1=conv(x1,xrc)/5.5; %y1和x1 实际上没什么区别，仅仅是上升沿、下降沿有点过渡带y2=conv(x2,xrc)/5.5; % y2和x2 实际上没什么区别，仅仅是上升沿、下降沿有点过渡带n0=randn(size(t2));f1=1;i=x1.*cos(2*pi*f1*t); % x1就是I dataq=x2.*sin(2*pi*f1*t1); %x2就是Q dataI=i(101:800);Q=q(1:700);QPSK=sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q;QPSK_n=(sqrt(1/2).*I+sqrt(1/2).*Q)+n0;n1=randn(size(t2));i_rc=y1.*cos(2*pi*f1*t3); % y1就是I data，i_rc可能是贴近实际的波形,i则是理想波形q_rc=y2.*sin(2*pi*f1*t4); %y2就是Q data，q_rc可能是贴近实际的波形,q则是理想波形I_rc=i_rc(101:800);Q_rc=q_rc(1:700);QPSK_rc=(sqrt(1/2).*I_rc+sqrt(1/2).*Q_rc);QPSK_rc_n1=QPSK_rc+n1;subplot(3,1,1);plot(t3,i_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('a序列');subplot(3,1,2);plot(t4,q_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('b序列');subplot(3,1,3);plot(t2,QPSK_rc);axis([-1 8 -1 1]);ylabel('合成序列');（2）QPSK解调程序clear allclose allbit_in = randint(1e3, 1, [0 1]);bit_I = bit_in(1:2:1e3); %bit_I为”奇数序列”，奇数序列是同相分量，以cos为载波bit_Q = bit_in(2:2:1e3); %bit_Q是bit_in的所有偶数下标组成的”偶数序列”，以sin为载波data_I = -2*bit_I+1; % 将bit_I中的1变成-1，0变成1; 注意data_I是500点data_Q = -2*bit_Q+1; %将bit_Q中的1变成-1，0变成1data_I1=repmat(data_I',20,1); %将500行的列向量data_I的共轭转置data_I’复制为20*500的矩阵，20行数据是相同的。
qpsk调制解调原理及实现方法
一、概述QPSK调制解调技术是一种数字通信中常用的调制解调方式。
QPSK是Quadrature Phase Shift Keying的缩写，即正交相移键控。
它通过改变正交载波的相位来传输数字信号，具有传输速率高、频谱利用率高的优点，被广泛应用于无线通信、卫星通信、数字电视等领域。
本文将介绍QPSK调制解调的原理和实现方法，以帮助读者更深入地理解这一技术。
二、QPSK调制原理QPSK调制是通过改变正交载波的相位来传输数字信号。
在QPSK调制中，有两路正交的载波信号，分别记为I通道和Q通道。
对于要传输的数字信号，首先将其分为两个独立的部分，分别用来调制I通道和Q通道的载波。
通过改变正弦载波的相位来表示不同的数字信号，从而实现信号的传输。
QPSK调制可以用以下公式表示：S(t) = Icos(2πfct) - Qsin(2πfct)其中，S(t)代表输出的调制信号，I和Q分别是I通道和Q通道的调制信号，fc代表载波频率。
通过改变I和Q的数值，可以实现不同数字信号的传输。
三、QPSK解调原理QPSK解调是指将接收到的QPSK信号转换为原始的数字信号。
在QPSK解调中，接收到的信号经过信号处理后，被分别送入两个相位解调器，得到两个独立的解调信号。
通过合并两个解调信号，即可得到原始的数字信号。
QPSK解调可以用以下公式表示：I = ∫S(t)cos(2πfct)dtQ = -∫S(t)sin(2πfct)dt通过对接收到的信号进行数学处理，得到I和Q的数值，进而实现信号的解调。
四、QPSK调制解调的实现方法1. QPSK调制实现QPSK调制可以通过数字信号处理器（DSP）来实现。
将要传输的数字信号转换为两个独立的调制信号，即I和Q。
将这两个调制信号送入正交调制器，经过信号处理后得到QPSK信号。
通过数模转换器将数字信号转换为模拟信号输出。
2. QPSK解调实现QPSK解调可以通过相位解调器来实现。
接收到的QPSK信号先经过一系列处理，如信号衰减、滤波等，然后被送入两个相位解调器，分别得到I和Q的解调信号。
QPSK调制与解调原理
QPSK调制与解调原理QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）是一种常用的数字调制技术，它可以将数字信息通过调制信号的相位变化来传输。
QPSK调制与解调原理相互关联且较为复杂，本文将从以下几个方面进行详细介绍。
一、QPSK调制原理QPSK调制原理是将两个独立的调制信号按照正交的方式进行相位调制，得到复杂的调制信号。
其中，正交基是指两个正交信号的相位差为90度。
QPSK调制涉及到两个正交信号，分别记作I通道和Q通道。
将数字信号分成两个部分，分别映射为I通道和Q通道的调制信号。
具体过程如下：1.数字信号进行二进制编码，比如00、01、10、112. 对于每个二进制码组合，分别映射到I通道和Q通道的调制信号，通常采用正交调制方法进行映射。
I通道和Q通道的调制信号可以使用正弦和余弦函数进行表示，假设调制信号频率为f，那么I通道的调制信号可以表示为：I(t) = A*cos(2πf*t + θI)，Q通道的调制信号可以表示为：Q(t) = A*sin(2πf*t + θQ)。
3.结合I通道和Q通道的调制信号，可以得到复杂的QPSK调制信号为：S(t)=I(t)+jQ(t)，其中j是单位虚数，表示相位90度的旋转。
二、QPSK解调原理QPSK解调的目标是将复杂的调制信号恢复为原始的数字信息。
解调过程主要包含两个环节，分别是载波恢复和解调。
具体过程如下：1. 载波恢复：接收到的调制信号经过放大和频率移位后，通过相干解调方法将信号分为I通道和Q通道两个分支。
在该过程中，需要从已知的参考信号中恢复出原始信号的频率，并根据频率差异对信号进行对齐。
这样，I通道和Q通道的解调信号可以表示为：I'(t) = S(t) *cos(2π*f*t + θ')，Q'(t) = S(t) * sin(2π*f*t + θ')。
2.解调：在解调过程中，需要根据相位信息对I通道和Q通道的解调信号进行处理，得到原始的数字信号。
dpqpsk调制解调原理
dpqpsk调制解调原理Differential Quadrature Phase Shift Keying（DPQPSK）是一种数字调制和解调技术，常用于数字通信系统中。
这种调制方案在相位调制的基础上引入了差分（Differential）编码，以提高系统的抗干扰性能。
下面是DPQPSK 的调制和解调原理的基本概念：DPQPSK调制原理：1. 相位调制（QPSK）：-在QPSK中，每个符号代表两比特的信息。
QPSK将相位分成四个离散的状态，每个状态代表一种相位，通常为0°、90°、180°和270°。
2. 差分编码：- DPQPSK引入了差分编码，即在相邻符号之间计算相位变化，而不是绝对相位值。
这样可以减小系统对绝对相位值变化的敏感性，提高系统对相位噪声的容忍度。
3. DPQPSK调制：-对于每个符号，DPQPSK选择相邻符号之间的相位变化来表示信息。
常见的差分相位选择是0°、90°、180°、270°，分别对应于00、01、10、11的二进制比特组合。
DPQPSK解调原理：1. 接收信号：-接收端接收到经过信道传输的DPQPSK信号。
2. 相位检测：-对接收到的信号进行相位检测，以确定每个符号的相位。
3. 差分解码：-将相位检测到的相位与之前一个符号的相位进行比较，从而得到相邻符号之间的相位变化。
这个相位变化对应于差分编码的信息。
4. 解码：-将相邻符号之间的相位变化映射回二进制比特，得到传输的信息比特流。
优势和应用：1. 抗相位偏移和相位噪声：- DPQPSK通过差分编码的引入，对于相位偏移和相位噪声具有更好的鲁棒性，提高了系统的性能。
2. 频谱效率：-与一些其他调制方案相比，DPQPSK在相同带宽内传输更多的信息，提高了频谱效率。
3. 光通信：- DPQPSK常用于光通信系统中，因为它对于光纤通道中的相位噪声和失真具有较好的适应性。
qpsk调制解调原理
qpsk调制解调原理QPSK调制解调原理。
QPSK是一种常用的数字调制技术，它在数字通信系统中起着重要的作用。
QPSK调制技术可以将数字信号转换为模拟信号进行传输，同时也可以将模拟信号转换为数字信号进行解调。
本文将介绍QPSK调制解调的原理及其在数字通信中的应用。
QPSK调制是一种相位调制技术，它将输入的数字比特流分成两路，分别对应正弦和余弦信号。
在QPSK调制中，每两个相邻的比特被映射为一个复数符号，然后通过改变相位来表示不同的符号。
QPSK调制可以将两路正交的载波信号进行相位调制，从而实现对数字信号的调制。
相比于BPSK调制，QPSK调制可以在相同的带宽内传输两倍的数据，因此在数字通信系统中得到了广泛的应用。
QPSK调制的原理是基于正交载波的调制技术，它将两路正交的基带信号分别调制到正弦和余弦载波上，然后将它们相加得到QPSK信号。
QPSK信号可以表示为：s(t) = I(t)cos(2πfct) Q(t)sin(2πfct)。
其中，I(t)和Q(t)分别代表两路正交的基带信号，fc代表载波频率。
QPSK信号的频谱特性使得它在有限的带宽内可以传输更多的数据，因此在数字通信系统中得到了广泛的应用。
QPSK解调的原理是将接收到的QPSK信号分别与正弦和余弦信号相乘，然后对它们进行滤波和采样得到接收到的数字比特流。
QPSK解调可以通过相干解调和非相干解调两种方式实现。
相干解调是利用已知的载波相位来解调QPSK信号，而非相干解调则是直接对接收到的信号进行解调。
相干解调可以获得更好的性能，但需要接收到已知的载波相位信息；非相干解调则不需要已知的载波相位信息，但性能相对较差。
QPSK调制解调技术在数字通信系统中有着广泛的应用，它可以提高数据传输的效率和可靠性。
在无线通信系统中，QPSK调制可以通过有效地利用频谱资源来提高信道容量；在有线通信系统中，QPSK调制可以提高传输速率和降低误码率。
因此，QPSK调制解调技术在数字通信系统中扮演着重要的角色。
qpsk解调原理
qpsk解调原理QPSK解调原理。
QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）是一种常见的数字调制方式，它在通信系统中被广泛应用。
QPSK解调原理是了解数字通信系统中信号解调的重要知识，本文将对QPSK解调原理进行详细介绍。
QPSK调制是通过改变信号的相位来传输数字信息的一种调制方式。
QPSK信号可以表示为：s(t) = Acos(2πfct + θ(t))。
其中，A为振幅，fc为载波频率，θ(t)为相位调制信号。
QPSK信号共有四种相位状态，分别为0°、90°、180°和270°，每个相位状态代表两个比特的信息。
因此，QPSK信号可以实现每个符号传输两个比特的信息，相比于BPSK（Binary Phase Shift Keying）可以提高频谱利用率。
QPSK解调原理主要包括两个部分，相干解调和非相干解调。
相干解调是指在已知载波相位的情况下进行解调，而非相干解调则是在未知载波相位的情况下进行解调。
首先介绍相干解调的原理。
相干解调需要利用已知的载波相位进行解调，其解调过程可以分为两步，提取载波相位和解调信号。
在接收端，首先需要提取接收到的QPSK信号的载波相位。
这可以通过将接收到的信号与本地参考信号进行乘法运算，然后将结果通过低通滤波器得到载波相位的估计值。
接下来，利用估计的载波相位对接收到的信号进行解调，得到原始的数字信息。
相干解调可以实现较高的解调性能，但需要准确估计载波相位，因此对信号的相位偏移比较敏感。
其次是非相干解调的原理。
非相干解调是在未知载波相位的情况下进行解调，它主要应用于多径传播等复杂信道环境下。
非相干解调的关键是利用信号的瞬时特性进行解调，而不需要准确的载波相位信息。
在接收端，非相干解调通过信号的瞬时功率进行解调。
首先，接收到的信号经过信号处理得到信号的瞬时功率，然后根据功率的大小判断信号所处的相位状态，从而实现解调。
qpsk调制解调
qpsk调制解调QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）是一种数字调制技术，常用于无线通信中对数据进行调制与解调。
它利用信号的相位来携带信息，将每个信号符号映射到特定的相位角度上。
在QPSK调制中，使用两个正交的载波信号进行调制，分别称为I （In-phase）和Q（Quadrature）信号。
这两个信号的相位差为90度，在时钟周期中，可以将一个符号期划分为四个相位，每个相位代表不同的数据。
QPSK调制的实现步骤如下：1. 将原始数据分为两个数据流，分别称为I路和Q路。
可以通过多种方式将原始数据分为两个流，如交织、分组等。
2. 将每个数据流转换为数字信号，通常情况下为二进制（1或0）。
对于I路和Q路，每个二进制位代表不同的相位。
3. 将每个二进制位映射到对应的相位上。
通常情况下，可以使用星座图来代表每个相位的位置。
在QPSK调制中，星座图有四个点，每个点代表一个相位。
4. 将映射之后的信号与I和Q信号进行叠加，得到最终的QPSK调制信号。
调制信号可以通过将I和Q信号分别乘以正弦和余弦函数得到。
QPSK调制的解调步骤如下：1. 接收到QPSK调制的信号，将信号与正弦和余弦函数进行乘法运算，得到I路和Q路信号。
2. 对I路和Q路信号进行采样，获取每个符号周期内的采样值。
通常情况下，采样点与信号的相位有关。
3. 根据采样点的位置，将每个符号周期内的信号归类到相应的区域。
可以使用星座图来辅助识别相位。
4. 将每个区域映射为二进制数据，并重新组合为解调后的原始数据流。
QPSK调制具有以下优点：1. 高效性：QPSK调制可以在每个符号周期内携带两个比特的信息，与BPSK相比，传输效率提高了一倍。
2. 低复杂度：QPSK调制相对于其他高阶调制技术（如16-QAM、64-QAM）来说，实现起来更简单。
它仅需要两个正交的载波来进行调制，降低了硬件的复杂性。
3. 抗噪性好：由于QPSK调制的相位差为90度，使得它对于噪声的干扰具有较好的抵抗能力。
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QPSK 调制:
四相相移调制就是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息,就
是四
进制移相键控。
QPSK 就是在M=4时的调相技术,它规定了四种载波相位,分别为
45°,
135°,225°,315°,调制器输入的数据就是二进制数字序列,为了能与四进制的
载
波相位配合起来,则需要把二进制数据变换为四进制数据,这就就是说需要把二
进制数
字序列中每两个比特分成一组,共有四种组合,即00,01,10,11,其中每一组称 为双比特码元。
每一个双比特码元就是由两位二进制信息比特组成,它们分别代
表四进
制四个符号中的一个符号。
QPSK 中每次调制
可传输2个信息比特,这些
信息比特就是通过载波的四种相位来传递的。
解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。
图2-1 QPSK 相位图
以π/4 QPSK 信号来分析,由相位图可以瞧出: 当输入的数字信息为“11”码元时,输出已调载波
⎪
⎭⎫ ⎝
⎛
+4ππ2cos c t f A
(2-1)
当输入的数字信息为“01”码元时,输出已调载波
⎪
⎭⎫ ⎝
⎛
+43ππ2cos c t f A
(2-2)
当输入的数字信息为“00”码元时,输出已调载波
⎪
⎭⎫ ⎝
⎛
+45ππ2cos c t f A (2-3)
当输入的数字信息为“10”码元时,输出已调载波
⎪
⎭⎫ ⎝
⎛
+47ππ2cos c t f A (2-4)
QPSK 调制框图如下:
图2-2 QPSK 调制框图
其中串并转换模块就是将码元序列进行I/Q 分离,转换规则可以设定为奇数
位为I,偶数位为Q 。
例:1011001001:I 路:11010;Q 路:01001
电平转换模块就是将1转换成幅度为A 的电平,0转换成幅度为-A 的电平。
如此,输入00则)4
5
2cos(2)2sin()2cos(ππππ+=+-=t f A t f A t f A QPSK c
c c , 输入11,则)4
2cos(2)2sin()2cos(π
πππ+=
-=t f A t f A t f A QPSK c c c ,等等。
QPSK 解调:
接收机收到某一码元的QPSK 信号可表示为:
yi(t)=a cos(2πfct+φn) 其中 (2-5)
图2-4 QPSK 解调原理分析
由QPSK 的解调框图得到:
(2-6)
(2-7)
(2-8)
.4
7π
,45π,43π,4π=n ϕ)π2cos()()()(c n
i B A t f a t y t y t y ϕ+===n
n n B a
t f a t f t f a t z ϕϕϕsin 2
)π4sin(2)2ππ2cos()π2cos()(c c c ++-=++=n n c c n c A a
t f a t f t f a t z ϕϕϕcos 2
)π4cos(2π2cos )π2cos()(++=+=
(2-9)
图
2-5 QSK 信号解调器的判决准则
n
B n A a
t x a t x ϕϕsin 2
)(,cos 2)(==。