正交相移鍵控(QPSK)是一個通過轉(zhuǎn)換或調(diào)制來傳達數(shù)據(jù)的調(diào)制方法,基準(zhǔn)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(diào)包括:模數(shù)轉(zhuǎn)換、抽取或插值、匹配濾波、時鐘和載波恢復(fù)等。
在實際的調(diào)諧解調(diào)電路中,采用的是非相干載波解調(diào),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(diào)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(zhǔn)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(diào)制信號,誤差的積累將導(dǎo)致抽樣判決后的誤碼率增大,因此數(shù)字QPSK解調(diào)電路要對載波誤差進行補償,減少非相干載波解調(diào)帶來的影響。此外,ADC的取樣時鐘也不是從信號中提取的,當(dāng)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(fù)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(zhǔn)確的位定時信息可為數(shù)字解調(diào)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(fù)和載波恢復(fù)模塊通過某種算法產(chǎn)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(zhuǎn)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(diào)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(diào)相技術(shù),它規(guī)定了四種載波相位,分別為45°,135°,225°,275°,調(diào)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(diào)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(diào)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(diào)制用“星座圖”來描述,星座圖中定義了一種調(diào)制技術(shù)的兩個基本參數(shù):(1)信號分布;(2)與調(diào)制數(shù)字比特之間的映射關(guān)系。星座圖中規(guī)定了星座點與傳輸比特間的對應(yīng)關(guān)系,這種關(guān)系稱為“映射”,一種調(diào)制技術(shù)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(zhuǎn)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(chǎn)生雙極性二電平信號I(t)和Q(t),然后對coswct和sinwct進行調(diào)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(diào)制方式,它被廣泛應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)中,信道噪聲門限低至4. 5 dB,傳輸碼率達到45M Mbps,采用QPSK 調(diào)制方式,同時保證了信號傳輸?shù)男屎驼`碼性能。
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