【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 QPSK 調(diào)制方式。 QPSK 調(diào)制器 如圖 所示，對(duì)比可以看出，它可以看成是由兩個(gè) 2PSK 調(diào)制器構(gòu)成 的。輸入的串行二進(jìn)制信息序列經(jīng)串 — 并變換后分成兩路速率減半的序列，由電平轉(zhuǎn)換器分別產(chǎn)生雙極性二電平信號(hào) I（ t）和 Q（ t），然后對(duì)載波 Acos2π fct和 Asin2π fct 進(jìn)行調(diào)制，相加后即可得到QPSK 信號(hào)。 PSK 信號(hào)也可以用矢量圖表示，矢量圖中通常以零度載波相位作為參考相位。四相相移調(diào)制是利用載波的四種不同相位差來(lái)表征輸入的數(shù)字信息，是四進(jìn)制移相鍵控。QPSK 是在 M=4 時(shí)的調(diào)相技術(shù)，它規(guī)定了四種載波相位，分別為 45176。， 135176。， 225176。，275176。調(diào)制器輸入的數(shù)據(jù)是二進(jìn)制數(shù)字序列，為了能和四進(jìn)制的載波相 位配合起來(lái)，則需要把二進(jìn)制數(shù)據(jù)變換為四進(jìn)制數(shù)據(jù)，這就是說(shuō)需要把二進(jìn)制數(shù)字序列中每?jī)杀忍胤殖梢唤M，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(gè)雙比特碼元是由兩位二進(jìn)制信息比特組成的，它們分別代表四進(jìn)制四個(gè)符號(hào)中的一個(gè)符號(hào)。QPSK 中每次調(diào)制可傳輸 2 個(gè)信息比特，這些信息比特是通過(guò)載波的四種相位來(lái)傳遞的。解調(diào)器根據(jù)星座圖及接收到的載波信號(hào)的相位來(lái)判斷發(fā)送端發(fā)送的信息比特。 載波 移相 ψ 開(kāi)關(guān) 0 π S（ t） =0 )(tSPSK 7 7 圖 QPSK調(diào)制 器 原理圖 QAM 正交振幅調(diào)制 （ Quadrature Amplitude Modulation） QAM（ Quadrature Amplitude Modulation）就是用兩個(gè)調(diào)制信號(hào)對(duì)頻率相同、相位正交的兩個(gè)載波進(jìn)行調(diào)幅，然后將已調(diào)信號(hào)加在一起進(jìn)行傳輸或發(fā)射。在 NTSC 制和 PAL制中形成色度信號(hào)時(shí)，用的就是正交調(diào)幅方式將兩個(gè)色差信號(hào)調(diào)制到色度副載波上。 QAM 也可用于數(shù)字調(diào)制。數(shù)字 QAM 有 4QAM、 8QAM、 16QAM、 32QAM 等調(diào)制方式。其中， 16QAM 和 32QAM 廣泛用于 數(shù)字有線電視系統(tǒng)。下面以 16QAM 為例介紹其原理。 如圖 作為調(diào)制信號(hào)的輸入二進(jìn)制數(shù)據(jù)流經(jīng)過(guò)串 — 并變換后變成四路并行數(shù)據(jù)流。這四路數(shù)據(jù)兩兩結(jié)合，分別進(jìn)入兩個(gè)電平轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成兩路 4電平數(shù)據(jù)。例如， 00 轉(zhuǎn)換成 – 3， 01轉(zhuǎn)換成 – 1， 10 轉(zhuǎn)換成 1， 11 轉(zhuǎn)換成 3。這兩路 4電平數(shù)據(jù) g1（ t）和 g2（ t）分別對(duì)載波 cos2πfct和 sin2πfct進(jìn)行調(diào)制，然后相加，即可得到 16QAM 信號(hào)。 圖 16QAM 調(diào)制器框圖 QAM 調(diào)制效率高，要求傳送途徑的信噪比高，適合有線電視電纜傳輸。在美國(guó)，正交調(diào)幅通常用在地面微波鏈路，不用于國(guó)內(nèi)衛(wèi)星，歐洲的電纜數(shù)字電視采用 QAM調(diào)制，電平 轉(zhuǎn)換器 電平 轉(zhuǎn)換器 串 / 并變換 二進(jìn)制信息 載波 發(fā)生器 90 度 移相器 已調(diào)信號(hào) 串并變換 4電平 轉(zhuǎn)換器 4電平 轉(zhuǎn) 換器 Acos2πfct Asin2πfct 輸入數(shù)據(jù) g2(t)（ t） g1(t)（ t） 16QAM 8 8 而加拿大的衛(wèi)星采用正交調(diào)幅。 QAM 是幅度、相位聯(lián)合調(diào)制的技術(shù)，它同時(shí)利用了載波的幅度和相位來(lái)傳遞信息比特，因此在最小距離相同的條件下， QAM 星座圖中可以容納更多的星座點(diǎn)，即可實(shí)現(xiàn)更高的頻帶利用率，目前 QAM 星座點(diǎn)最高已可達(dá) 256QAM。 PSK 只利用了載波的相位，它所有的星座點(diǎn)只能分布在半徑相同的圓周上。當(dāng)星座點(diǎn)較多時(shí)，星座點(diǎn)之間的最 小距離就會(huì)很密，非常容易受到噪聲干擾的影響。調(diào)制技術(shù)的可靠性可由相鄰星座點(diǎn)之間的最小距離來(lái)衡量，最小距離越大，抵抗噪聲等干擾的能力越強(qiáng)，當(dāng)然前提是信號(hào)的平均功率相同。當(dāng)噪聲等干擾的幅度小于最小距離的 1/2 時(shí)，解調(diào)器不會(huì)錯(cuò)判，即不會(huì)傳輸誤碼；當(dāng)噪聲等干擾的幅度大于最小距離的 1/2 時(shí)，將傳輸誤碼。因此 PSK 一般只用在 8PSK 以下，常用的是 BIT/SK 和 QPSK。當(dāng)星座點(diǎn)進(jìn)一步增加時(shí)，即需要更高的頻帶利用率時(shí)，就要采用 QAM 調(diào)制。在 PSK 中 I 信號(hào)和 Q信號(hào)互相不獨(dú)立，為了得到恒定的包絡(luò)信號(hào)，它們的數(shù)值是受到限制的， 這是 PSK 信號(hào)的基本特性。如果去掉這一限制，就得到正交幅度調(diào)制 QAM。作為一個(gè)特例，當(dāng)每個(gè)正交信號(hào)只有兩個(gè)數(shù)值時(shí)， QAM 與 4PSK 完全相同。當(dāng) M4 時(shí) QAM的信號(hào)星座呈正方形分布，而不再像 PSK 那樣沿著一個(gè)固定的圓周分布。 OQPSK OQPSK 是在常規(guī) QPSK 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。在 QPSK 調(diào)制中，當(dāng)輸入的二進(jìn)制信號(hào)由 00變成 11 或者由 01變成 10 時(shí)， QPSK 調(diào)制信號(hào)的相位翻轉(zhuǎn) ?? ，這種翻轉(zhuǎn)在很大程度上削弱了 QPSK 調(diào)制的抗噪聲性能，甚至出現(xiàn)反相點(diǎn)的突變，可能導(dǎo)致 出現(xiàn)零包絡(luò)，這對(duì)于由識(shí)別相位進(jìn)行解碼是非常不利的。另外， QPSK 信號(hào)功率譜也會(huì)擴(kuò)展，而造成信號(hào)限帶失真，或鄰道干擾，或符號(hào)間干擾，改進(jìn)方法是利用偏移正交調(diào)相 OQPSK 信號(hào)。作為 QPSK 調(diào)制的一種改進(jìn)方式， OQPSK 產(chǎn)生的調(diào)制信號(hào)避免了 180 度的相位直接跳轉(zhuǎn)，最多只能翻轉(zhuǎn) ?? /2。 OQPSK 與 QPSK 調(diào)制的區(qū)別主要在于： OQPSK 調(diào)制時(shí)經(jīng)過(guò)串并變換分成的兩路數(shù)據(jù)，要相互錯(cuò)開(kāi)或偏移一個(gè)信息間隔 T（符號(hào)間隔的一半），再進(jìn)行正交調(diào)制，以合成輸出信號(hào)。這樣的結(jié)果時(shí)輸出已調(diào)信 號(hào)的相位變化僅限于 ?? /2， 而不存在 ?? 的突變，從而減小了包絡(luò)的起伏。并且 OQPSK 信號(hào)的功率譜與 QPSK 信號(hào)相同。 coswt 輸入 OQPSK信號(hào) 圖 OQPSK信號(hào)調(diào)制框圖 最小頻移鍵控 （ MSK） OQPSK 雖然消除了 QPSK 信號(hào)中的 l80176。相位突變，但并沒(méi)有從根本上解決包絡(luò)起伏問(wèn)題。一種能夠產(chǎn)生恒定 MSK 是 2FSK 的一種特殊情況，它具有正交信號(hào)的最小頻差，在相鄰符號(hào)交界處相位保持連續(xù)。在一個(gè)碼元時(shí)間 內(nèi)，這類連續(xù)相位 FSK（ CPFSK）可表示為： ? ? )](c o s [ ttAtS cC P F S K ?? ?? （ 22） 雙極性NRZ 串 \并 ? /2 移相 延時(shí) T 9 9 當(dāng)為時(shí)間的連續(xù)函數(shù)時(shí)，已調(diào)波相位在所有時(shí)間上是連 續(xù)的。若傳 0 碼時(shí)載頻為 ，傳 1碼時(shí)載頻為 ，它們相對(duì)于未調(diào)載波 的偏移為 ，上式又可寫為： （ 23） 其中， ， 由上兩式， 可以看出，在一個(gè)碼元時(shí)間內(nèi)，相角 ， 式中， 為初相角，取決于過(guò)去碼元調(diào)制的結(jié)果，它的選擇要防止相位的任何不連續(xù)性。對(duì)于 FSK 信號(hào)，當(dāng) （ 為整數(shù)）時(shí)，就認(rèn)為它是正交的。為了提高頻帶利用率， 要小，當(dāng) ＝ 1 時(shí)， ?? 達(dá)最小值，有 2/?? ?? bT 或者 稱為調(diào)制指數(shù)。 由此可 得，頻偏 ， 頻差 它等于碼元速率 l/ 之 半，這是正交信號(hào)的最小頻差。 CPFSK 的這種特殊選擇稱為最小頻移鍵控（ MSK）。 （ 24） 假定 =0，則 ： （ 25） 若還假定“＋”號(hào)對(duì)應(yīng)于 l碼，“－”號(hào)對(duì)應(yīng)于 0碼，將 代人式（ 24），得 （ 26） )2c os ()( kbcM SK TttAtS ??? ??? （ 27） 利用三角等式展開(kāi)上式，并注意到