移动通信原理第次课QPSK数字调制
QPSK和OQPSK调制
举例
若定义Δφ为2DPSK方式下本码元初相与前一码元初相之差，并设Δφ
＝π 相→ “ 1” 、 Δφ ＝ 0相 →“ 0” ，为了比较，设 2PSK 方式下 φ ＝ π 相
→“0”、 φ＝0相→“1”，则数字信息序列与2PSK、2DPSK信号的码元
相位关系如表所示。
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 种状态。假设相位数
， 比特码元的持续时间为
M2k k
2k
。则M相调制波可以表示为
Ts
e
(
t)
g
(
t
nT
cos(
t
0
s)
c
k)
k
a
g
(
t
kT
)
cos
t
b
g
(
t
kT
)
sin
t
k
s
c
k
s
c
k
a
d(t)
-a
cp(t)
e(t)
f(t)
现在五页，总共四十六页。
bk 1 1 0 0 1 0
ak 0 0 1 0 1 1
）
差分相干解调（相位比较法）
已调2DPSK信号 BPF a
c
Ts
LPF d
抽样判决
e
cp(t)
b
位同步
信息代码（发ak）
设bk-1=1；
则：bk 1 1 0 1 1
2PSK方式下:
QPSK调制解调实验
实验一QPSK 调制实验一、实验目的1、掌握QPSK 的调制解调原理。
2、掌握QPSK 的软件仿真方法。
3、掌握QPSK 的硬件设计方法。
二、预习要求1、掌握QPSK 的编解码原理和方法。
2、熟悉matlab 的应用和仿真方法。
3、熟悉DSP 和FPGA 的开发方法。
三、实验原理1、QPSK 调制的工作原理多相相移键控（MPSK ），特别是四相相移键控（QPSK ）是目前移动通信、微波通信和卫星通信中最常用的载波传输方式。
四相相移键控（QPSK ）信号的正弦载波有4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，其信号表达式为：)cos()(i c i t A t S θω+= i ＝1，2，3，4 0≤t ≤TsTs 为四进制符号间隔，{i θ:i=1,2,3,4}为正弦波载波的相位，有四种可能状态。
如以下矢量图所示：如图为QPSK 的相位图，QPSK 的相位为（－3π/4，－π/4，π/4，3π/4）。
对于QPSK ：)sin cos cos (sin )sin()(i c i c i c i t t A t A t S θωθωθω+=+= 0≤t ≤Ts由于21cos ±=i θ 21s i n ±=i θ所以：)cos )(sin )((2)(t t Q t t I A t S c c i ωω+=21cos )(±==i t I θ21s i n )(±==i t Q θQPSK 正交调制器方框图如图所示：I图QPSK 正交调制器方框图在kTs ≤t ≤(k+1) Ts(Ts=2Tb)的区间，QPSK 产生器的输出为：⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧--=-+-=--+=+++=+=----11),43cos(11),4cos(11),43cos(11),4cos()(1111n n c n n c n n c n n c a a t A a a t A a a t A a a t A t s πωπωπωπω2、QPSK 的相干解调的基本工作原理 QPSK 的相干解调方框图如图所示：图QPSK 的相干解调方框图当调制信号为I ＝1，Q ＝1时，由调制原理，调制输出信号为t t t S c c i ωωcos sin )(+=，在没有噪声和延时的理想状态时，解调器的输入t t t S t r c c i ωωcos sin )()(+==，则I 检测器的输出为：t t t t t t r c c c c c ωωωωωsin cos sin sin sin )(+=t t t t c c c c ωωωω2sin 212cos 21212sin 21)2cos 1(21+-=+-=则Q 检测器的输出为：t t t t t t r c c c c c ωωωωωcos cos cos sin cos )(+=t t t t c c c c ωωωω2sin 212cos 21212sin 21)2cos 1(21++=++=用截止频率小于2c ω的低通滤波器对I 检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1；对Q 检测器的输出滤波后得到1/2,即为逻辑1。
QPSK调制与解调原理
QPSK 调制：四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。
QPSK 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°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和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。
以π/4 QPSK 信号来分析,由相位图可以看出：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：：I 路：11010；Q 路：01001电平转换模块是将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)452cos(2)2sin()2cos(ππππ+=+-=t f A t f A t f A QPSK cc c , 输入11，则)42cos(2)2sin()2cos(ππππ+=-=t f A t f A t f A QPSK c c c ，等等。
qpsk调制原理
四相相移键控信号简称“QPSK”。
它分为绝对相移和相对相移两种。
由于绝对移相方式存在相位模糊问题，所以在实际中主要采用相对移相方式QDPSK。
它具有一系列独特的优点，目前已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。
QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。
在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。
相关：在HFC网络架构中，从用户线缆调制解调器发往上行通道的数据采用QPSK方式调制，并用TDMA方式复用到上行通道。
相关：在有线电视系统中，卫星（大锅）输出的就是QPSK信号。
QPSK是英文QuadraturePhaseShiftKeying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。
四相相移键控信号简称“QPSK”。
它分为绝对相移和相对相移两种。
[编辑本段]QPSK-简介QPSK调制示意图偏移四相相移键控信号简称“O-QPSK”。
全称为offset QPSK，也就是相对移相方式O QPSK。
它具有一系列独特的优点，已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要的调制解调方式。
在数字信号的调制方式中QPSK四相移键控是最常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干扰性、在电路上实现也较为简单。
[编辑本段]QPSK-原理qpsk 原理QPSK数字解调包括：模数转换、抽取或插值、匹配滤波、时钟和载波恢复等。
在实际的调谐解调电路中，采用的是非相干载波解调，本振信号与发射端的载波信号存在频率偏差和相位抖动，因而解调出来的模拟I、Q基带信号是带有载波误差的信号。
这样的模拟基带信号即使采用定时准确的时钟进行取样判决，得到的数字信号也不是原来发射端的调制信号，误差的积累将导致抽样判决后的误码率增大，因此数字QPSK解调电路要对载波误差进行补偿，减少非相干载波解调带来的影响。
通信原理 QPSK 调制系统 实验指导书
《通信原理》实验指导书信息学院通信教研部目录实验五、QPSK调制系统设计与仿真一、实验目的1.掌握（QPSK）调制系统的原理及在通信传输系统中的应用。
2.掌握（QPSK）调制系统模型的构建技术。
3.掌握（QPSK）调制系统的设计与实现方法。
4.深入理解、分析、掌握二进制相移键控（QPSK）调制系统各模块间参数的设置及相互间的关联与影响。
5.能够按不同用户的技术指标需求，进行（QPSK）调制系统的设计。
6.掌握（QPSK）调制系统的测试方法。
7.掌握对（QPSK）调制系统的相关参数、信号时域波形进行分析的方法。
8.对比原始发送数据信号经调制系统后产生的QPSK时域信号波形。
二、实验仪器（软/硬件环境及所需元器件模块）1.PC机一台2. 安捷伦科技EESof软件ADS：Advanced Design System –2005A3.计算机操作系统：Win 2000, Win XP, HP Unix11.0, Sun Unix 5.8 等4.元器件模块：（1）正弦波发生器、余弦波发生器各一个。
Sinusoid正弦波信号发生器（Sinusoid signal generator）Phase=90.0时正弦波发生器会变成余弦波发生器。
；（2）Data数字序列信号发生器（Data generator）；（3）信号类型转换器（Signal Converters）：TimedToFloat信号类型转换器、FloatToTimed信号类型转换器；（4）TimedSink信号接收器（Timed Data Collector）；（5） IQ时序信号分离器件“元件名”为SymbolSplitter，（6） SpectrumAnalyzer频谱分析仪（Spectrum analyzer）；（7） DF数据流控制器(Data Flow Controller)；（8） Mpy2乘法器（2-Input Multiplier）；（9） VAR变量和方程式模块(器件)（Variables and Equations Component）。
移动通信仿真 QPSK系统的原理
QPSK系统的原理四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四进制移相键控。
QPSK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°，275°，调制器输入的数据是二进制数字序列，为了能和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。
在QPSK体制中，由其矢量图（图1）可以看出，错误判决是由于信号矢量的相位因噪声而发生偏离造成的。
例如，设发送矢量的相位为45°，它代表基带信号码元“11”，若因噪声的影响使接收矢量的相位变成135°，则将错判为“01”。
当不同发送矢量以等概率出现时，合理的判决门限应该设定在和相邻矢量等距离的位置。
在图中对于矢量“11”来说，判决门限应该设在0°和90°。
当发送“11”时，接收信号矢量的相位若超出这一范围（图中阴影区），则将发生错判。
对实验结果的简单分析和说明，B点信号的星座图映射，00、01、10、11组合分别映射成-1-j,-1+j,1-j,1+j。
C 点信号的星座图映射，它是加入噪声后的映射结果，由图中可以看出加入噪声后大致以-1-j,-1+j,1-j,1+j 为中心形成了近似圆的图像，少部分点偏离比较严重，产生了误差。
02468101210-510-410-310-210-1100信噪比/dB 概率PQPSK 仿真误码率QPSK 理论误码率QPSK 仿真误比特率QPSK 理论误比特率由图可见QPSK 仿真误码率曲线和理论误码率曲线重合在一起，QPSK 仿真误比特率曲线和理论误比特率曲线也重合在一起，误码率约是误比特率的两倍，说明实验方法是正确可行的。
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调制解调
qpsk调制解调
QPSK调制解调是一种数字通信中的技术。
它使用四相移相调制（QPSK）技术将信号加入或从携带信号中抽取出来，从而模拟地传输数据。
由于数字通信系统要求高带宽，QPSK调制解调技术能够实现高效率传输。
QPSK调制解调技术十分重要，尤其是在数字通信应用中。
它是一种码制，即使用不同的二进制编码组合来表示信号。
这种方法使用户可以在较小的带宽范围内传输较大的数据空间。
QPSK调制和解调的过程由两个主要步骤组成，即调制和解调。
首先，进行调制，这意味着把数据和控制信号等信号转换成数字形式（例如二进制），然后生成携带信号。
这种信号用于模拟传输，也就是把数据以某种形式传输到另一端。
接下来，执行解调过程，将携带信号转换成原始信号，并将其重新组合成数据。
QPSK调制解调技术有一些显著优点，例如较小混叠，更大的抗干扰能力以及更好的带宽性能等。
它可以用来传输大量数据，并且数据传输的精确度也很高。
另外，这项技术的实现比较简单，成本也比较低，因此受到了许多用户的欢迎。
QPSK调制解调技术是当今数字通信技术的一大组成部分，它实现了高效的数据传输，并且成本也比较低。
通过其易于实现的特点，该技术被广泛用于各种电信应用中。
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是调制信号的幅值。
•
φk= [arc tg(Yk /Xk)] ,是调制信号的相位。
• 从 X再 制k上 求 信分面 积 号别的的相与推和位两导，φ个k过就角。程可频可 以率以 得相看 到同出 一的， 个正只 与、要Y余k将弦、X两三k相个角对常函应数数的相Y调k乘和
• 如 现果 对将 载波Ykc和oXskw与c相基位带的数数字字信调号制关。联起来，就可以实
X(t)
Xk(奇位) Yk(偶位)
φk
00 (b1b2) 0A 0A
π/4
10 (b3b4) 1 -A 0A
3π/4
11 (b5b6) 1 -A 1 -A
5π/4
01 (b7b8) 0A 1 -A 7π/4
Xk·coswc－Yk·sinwc
=a•cosφk·coswc －a•sinφk·sinwc = a•cos(wc＋ φk) 其中， φk = arc tg(Yk/Xk) ;
• 实现QPSK调制的调制器原理如图所示。基带数字 信号序列X(t)经过串并变换器后，奇数位组成Xk序 列进入 I 支路，偶数位组成Yk 序列进入Q支路。 Yk 和Xk经电位转换后与载波信号相乘。然后合路生成 调制信号。I支路表示调制信号和载波信号函数同 名，为cos ；Q支路表示调制信号函数为cos，载 波信号函数为sin，它们相互正交。
即量，是Pme，I =QPPeQSK= 的Pe误BP码。率若P在eQ一P是段？时(课间堂内讨X(论t)的) 比特流
• PeQP = (1/2 mPeI)/m＋(1/2mPeQ)/m
•
= (1/2PeI)＋(1/2Pe)•= 1/2( PeBP＋PeBP) = PeBP
• 可见，QPSK的误码率与BPSK的相等。
• 下图是数字基带信号与调制信号相位之间的关 系图。从图中可以看出，在 I 路和Q路中一位基
带信号占据了串行基带信号序列里两位基带信 号的持续时间。
• QPSK信号的带宽
• 设基带数字信号速率为fb(bps）。QPSK的数字 调制 (码元)速率为fb/2。 QPSK信号的功率密度 谱如下图所示，其双边带宽度是fb (单位：Hz）。 fc 是载波频率。频带利用率为： fb / fb =1.0 （bps/Hz）。
2、 四相相移键控（QPSK）
• 我们可以根据三角函数的余弦和角公式推出调制信 号Sk(t)的表达式。 设Xk和Yk为常数，得到， Xk·coswc－Yk·sinwc = a·cosφk·coswc－a·sinφk·sinwc = a·cos(wc ＋φk)
= Sk(t)
• 其中, a
X
2 k
Yk2
φk= arc tg(Yk /Xk)= arctg(A/－A)=arctg(－1) = 3π/4
• 因此，调制信号为: Sk(t)= 2 A·cos(wc＋3π/4)
• 在转换成的电位绝对值相同的情况下，我们也 可以利用以Yk为纵坐标，Xk为横坐标生成的 相位图来分析相位Φk。
• 例如，当基带数字信号的b5、b6位1、1进入串 并转换器时，如图所示：奇数位b5 =1对应Xk 的－A；偶数位b6 =1对应Yk 的－A。它们的矢 量和的相位就是Φk的相位，即Φk = 5π/4 。
• 输入的基带数字信号序列X(t)经过串并转换器 被分为两个并行数据流mX,k 和mY,k 。在信号映 射电路内进行差分编码，并根据公式所示的 映射关系，在时间kTb≤t ≤(k＋1) Tb内(Tb为支 路内的码元宽度 )产生输出第k个同相和正交 的脉冲序列Xk和Yk。
p/4DQPSK是一种具体的DQPSK，其相位相对前一 相位变化±1/4p。
p/4DQPSK与QPSK的差别在于：一是将QPSK的最 大相位跳变从±p降为±3/4p，改善了QPSK的频谱 特性；二是在接收端解调时既可以采用相干解调，也 可以采用非相干解调， QPSK却只能采用相干解调。
➢p/4DQPSK调制器的方框原理图如下：
A·sinwc。
• 两路乘法器输出相加得到调制信号：
• Sk(t)=Xk·coswc－Yk·sinwc =(－A)·coswc－ (A)·sinwc
• = ( 2 A)[cosφk coswc－sinφksinwc]
• = 2 A[cos(wc+φk)] •由第于二φ象k限的。对其边相是位+A为，，相邻直角边是－A，所以，φk在
• 调制原理是这样的，基带数字信号序列中相邻两位 只有四种组合：00、10、11和01。令数字信号0转 化成电位A，1转化成电位－A。与四种数字组合相 对应的四组电位分别是AA、-AA、-A-A和A-A，如 表所示。矢量图反映了数字组合、电位组合和相位 之间的关系。由于φk相互正交，这种调制方法被称 为QPSK调制。
• QPSK信号采用相干解调,解调器原理图如下。 • 我们知道，接收的QPSK调制信号为，
Sk(t) =a·cos(wc ＋Φk)= Xk·coswc－Yk·sinwc • 将其与本地信号coswc和－sinwc相乘，
• 滤除载波后得到Xk (t)和Y k(t)：
• (Xk·coswc－Yk·sinwc)coswc
½ Xk(t)
(Xk·coswc－Yk·sinwc)(－sinwc )
½ Yk(t)
• 按照发端串并转换的时间顺序对Xk (t)和Y k(t)取样判
决，进行并串转换，输出就是再生的发端基带信号。
• QPSK的I路和Q路的数据速率分别是基带数字信号
X(t)速率的一半，它们的误码率都是BPSK的误码率，
a=Xk/cosφk= Yk/sinφk
• 例器位如时转，，换当 奇 器基 数 转带 位 化数 成b3字负=1信电进号位入的－奇bA数3,、送序b到列4位乘X1k法,、即器0进与进入载入I支波串路相并,乘转由,换电得
到－A·coswc =A·coswc 。
• 偶换数器位转化b4成=0正进电入位偶A数，序送列到Y乘k,即法进器入与Q载支波路相，乘由，电得位到转
3、p/4差分四相相移键控（p/4DQPSK）
• 由于QPSK信号在进行相干解调时，与BPSK信号一 样存在相位模糊问题，将产生误码。为了消除相位模 糊，调制器内增加了一个差分编码器，解调器增加了 一个差分译码器，这就是DQPSK。它与QPSK不同 之处在于基带信号对应的不是载波的某个固定的绝对 相位值,而是对应某个固定的相位改变值,即相位差。