四相移相键控(QPSK)调制及解调实验

通 信 对 抗 原 理 实 验 报 告

实验名称：四相移相键控（QPSK）调制及解调实验

学生姓名： 学生学号： 学生班级: 所学专业： 实验日期:

1. 实验目的

1. 掌握QPSK调制解调原理及特性。

2.. 熟悉Matlab仿真软件的使用。

2. 实验内容

1、 编写Matlab程序仿真QPSK调制及相干解调。

2、 观察IQ两路基带信号的特征及与输入NRZ码的关系。 3、 观察IQ调制解调过程中各信号变化。 4、 观察功率谱的变化。

5、 分析仿真中观察的数据，撰写实验报告。

3. 实验原理

1、QPSK调制原理

QPSK又叫四相绝对相移调制，它是一种正交相移键控。

QPSK利用载波的四种不同相位来表征数字信息。由于每一种载波相位代表两个比特信息，因此，对于输入的二进制数字序列应该先进行分组，将每两个比特编为一组，然后用四种不同的载波相位来表征。我们把组成双比特码元的前一信息比特用a代表，后一信息比特用b代表。双比特码元中两个信息比特ab通常是按格雷码排列的，它与载波相位的关系如表1-1所示，矢量关系如图1-1所示。图1-1（a）表示A方式时QPSK信号矢量图，图1-1（b）表示B方式时QPSK信号的矢量图。

由于正弦和余弦的互补特性，对于载波相位的四种取值，在A方式中：45°、135°、225°、315°，则数据k、

IQk通过处理后输出的成形波形幅度有两种取值±2/2；B方

式中：0°、90°、180°、270°，则数据k、值±1、0。

表1-1 双比特码元与载波相位关系

双比特码元 A 0 1 1 0 B 0 0 1 1 IQk通过处理后输出的成形波形幅度有三种取

载波相位 A方式 225° 315° 45° 135° B方式 0° 90° 180° 270° (0,1)(1,1)(1,0)45°参考相位(1,1)0°(0,0)参考相位(0,0)(1,0)(0,1)(a)图1-1 QPSK信号的矢量图

(b)

下面以A方式的QPSK为例说明QPSK信号相位的合成方法。

串/并变换器将输入的二进制序列依次分为两个并行序列，然后通过基带成形得到的双极性序列（从D/A转换器输出，幅度为±2/2）。设两个双极性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。双极性的a和b脉冲通过两个平衡调制器分别对同相载波及正交载波进行二相调制，得到图1-2中虚线矢量，将两路输出叠加，即得到QPSK调制信号，其相位编码关系如表1-2所示。

b(0)(-1,1)(1,1)a(1)a(0)(-1,-1)b(1)(1,-1)

图1-2 矢量图

表1-2 QPSK信号相位编码逻辑关系 a 1 b a路平衡调制器输出 b路平衡调制器输1 0° 90° 45° －1 1 180° 90° 135° －1 －1 180° 270° 225° ° 1 －1 0° 270出 合成相位 用调相法产生QPSK调制器框图如图1-3所示。

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图1-3 QPSK调制器框图

01010011011100+1-1Q(t)1101110I(t)1000010+1-1 图1-4 二进制码经串并变换后码型

由图1-3可以看到，QPSK的调制器可以看作是由两个BPSK调制器构成，输入的串行二进制信息序列经过串并变换，变成两路速率减半的序列，电平发生器分别产生双极性的二电平信号I（t）和Q（t），然后对Acos?t和Asin?t进行调制，相加后即可得到QPSK信号。经过串并变换后形成的两个支路如图1-4所示，一路为单数码元，另外一路为偶数码元，这两个支路互为正交，一个称为同相支路，即I支路；另外一路称为正交支路，即Q支路。

2、QPSK相干解调原理

QPSK由于QPSK可以看作是两个正交2PSK信号的合成，故它可以采用与2PSK信号类似的解调方法进行解调，即由两个2PSK信号相干解调器构成，其原理框图如图1-5所示。