qpsk技术在数字通信中的应用

qpsk技术在数字通信中的应用

1数字调用(1)基带信号的调制数字调换器有三种基本形式：调幅、频率和调相。在此基础上，可以生产许多其他形式。数字调制是用载波信号的某些离散状态来表征所传输的信息,在接收端也对载波信号的离散调制参量进行检测,数字调制采用正弦波调制,即被调制信号为高频正弦波。数字调制信号又称为键控信号,数字调制过程中处理的是数字信号,而载波有振幅、频率和相位3个变量,且二进制的信号只有高、低电平两个逻辑量,所以调制的过程可用键控的方法由基带信号对载频信号的振幅、频率或相位进行调制。最基本的调制方法有3种,即振幅键控(ASK)、频移键控(FSK)和相移键控(PSK)。同时,根据所处理基带信号的进制不同可分为二进制和多进制调制。由于多进制数字已调信号的被调参数有多个可能取值,因此,多进制数字调制有以下优点:在相同的码元传输速率下,多进制系统的信息传输速率比二进制系统高。比如,四进制系统的信息传输速率是二进制系统的两倍;在相同的信息传输速率下,多进制系统的码元传输速率比二进制系统低,因而多进制信号码元的持续时间要比二进制长。显然增大码元宽度,会增加码元的能量,并且能减小码间干扰的影响等。基于上述特点,使得多进制调制方式广泛应用于数字通信、数字视频广播和数字卫星广播等领域。(2)低通道数字视频压缩技术qpsk在19世纪80年代初期,人们选用恒定包络数字调制。这类数字调制技术的优点是已调信号具有相对窄的功率谱和对放大设备没有线性要求,不足之处是其频谱利用率低于线性调制技术。19世纪80年代中期以后,四相绝对移相键控(QPSK)技术以其抗干扰性能强、误码性能好、频谱利用率高等优点,广泛应用于数字微波通信系统、数字卫星通信系统、宽带接入、移动通信及有线电视系统之中。例如:在卫星数字电视传输中,普遍采用的QPSK调谐器是当今卫星数字电视传输中对卫星功率、传输效率和抗干扰性以及天线尺寸等多种因素综合考虑的最佳选择。2qpsk操作原理和信号输出2.1进制码元与谐波相位的形成四相绝对移相调制是利用载波的4种不同相位来表征数字信息。每一种载波相位代表两个比特的信息。例如,若输入二进制数字信息,序列为10011100,…,则应该先将其进行分组,每两个比特编为一组。可将它们分成10,01,11,00,等,然后分别用4种不同的相位来表示。故每个四进制码元又被称为双比特码元。把组成双比特码元的前一个信息比特用a代表,后一个信息比特用b代表。双比特码元中的两个信息比特ab通常是按格雷码排列的。载波相位若用θk表示,则θk在0到2π内等间隔的取值仅有4种可能。表1给出码元与载波相位的关系。又由于正弦函数和余弦函数的互补特性,对应于θk的4种取值,例如45°、135°、225°、315°,其幅度ak(ak=cosθk)和bk(bk=sinθk)。只有两种取值,即±1/2√±1/2。所以,四相绝对移相调制可以看作两个正交的二相绝对移相调制的合成。载波相位θk的4种取值矢量关系,如图1所示。图1(a)中表示采用方式1的QPSK信号的矢量图,属于π/2体系。图1(b)中表示采用方式2的QPSK信号的矢量图,均属于π/4体系。由于四相绝对移相调制可以看作两个正交的二相绝对移相调制的合成,因此,两者的功率谱密度分布规律相同。2.2qpsk调制器的并行组合因为四相绝对移相调制可以看作两个正交的二相绝对移相调制的合成,所以同相通道I和正交通道Q的调制过程应与二相绝对移相调制相同。因此,在本质上QPSK调制器是两个2PSK调制器的并行组合。QPSK信号产生的方法和2PSK信号一样,也可以分为调相法和相位选择法两种,下面将分别论述其原理和实现方法。(1)组合二相移能力用调相法产生π/4体系的QPSK信号的系统方框图如图2所示。图2中,串并变换器将输入的二进制序列依次分为两个速率减半的并行的单极性序列。假设两个序列中的二进制数字分别为a和b,每一对ab称为一个双比特码元。单极性的a和b脉冲通过极性变换,即0→-1和1→+1,变成双极性二电平信号I(t)和Q(t),然后进入两个平衡调制器,分别对同相载波和正交载波进行二相调制,得到图3中的虚线矢量。将两路输出叠加,即得如图3中的实线所示的四相移相信号。其相位编码逻辑关系如表2所示。如果将载波移相-π/4,使用此方框图系统也可以产生π/2体系的QPSK信号。(2)相同频率波动利用相位选择法产生QPSK信号的系统方框图如图4所示。它实际上是对调相法的一种简化,把几个电路合并后封装在一起。图4中,四相载波发生器分别送出调相所需的4种不同相位的载波。按照串并变换器输