通信原理板块——正交相移键控(QPSK/4PSK)

1、正交相移键控(QPSK/4PSK)基本概念

(1)正交相移键控(QPSK/4PSK)编码规则

QPSK的每个码元含有2b的信息，用ab代表两个比特。发送码元序列在编码时需要先将每两个比特分成一个双比特组ab。

ab有4中排列方式，即00,01,10,11,代表了4种相位。各种排列的相位之间的关系按照格雷码安排。

采用格雷码的好处，在于相邻相位所代表的两个比特只有一位不同，降低了因相位误差造成错判的概率，从而使总误比特率降低。

(2)一种正交相移键控(QPSK/4PSK)编码例子

A方式QPSK信号的矢量图，并将参数相位代表格雷码01

QPSK信号的编码

注意：QPSK信号和格雷码的对应关系并不是唯一的，也就是编码与相位的关系取决于设定的参考相位与编码的对应关系

2、QPSK解调

QPSK信号的产生有两种方法

(1)相乘电路

①输入基带信号—二进制不归零双极性码元s(t)，被“串/并变换”电路变成两路码元a和b

②并行码元a和b，每个码元的持续时间是输入码元的2倍。这两路并行码元分别以两路正交载波相乘

相乘结果图中虚线矢量表示，其中矢量a(1)代表a路的信号码元二进制“1”，矢量a(0)代表a路的信号码元二进制“0”，矢量b(1)代表b路的信号码元二进制“1”，矢量b(0)代表b路的信号码元二进制“0”

③这两路信号在相加电路中得到每个矢量代表2bit，称此种方式为B方式

(2)相位选择法

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，决定选择那个相位的载波输出，对应A方式规定的4种相位

(3)QPSK解调

QPSK信号可以看做是两个正交2PSK信号的叠加，用两路正交的相关载波去解调。相干解调后的两路并行码元a和b，经过并/串变化后，输出串行数据

(4)偏置QPSK

偏置正交相移键控(OQPSK)是将两个正交分量的两个比特a和b的时间上错开半个码元，使之不可能同时改变

相邻码元相位差的最大值仅为90°，减小了因相位突变引起的信号振幅的起伏

OQPSK要求两个比特a和b的持续时间必须相同

(5)π/4相移QPSK

π/4相移QPSK信号是由两个相差π/4的QPSK星座图交替产生的，一个四进制信号，当前码元的相位相对于前一码元的相位改变±45°或±135°

由于相邻码元间总有相位变化，故有利于在接收端提取码元同步