湖南大学通信原理实验十

实验10 QPSK OQPSK调制解调实验

通信一班20110803126 邓恬

一、实验目的

1．掌握数字基带信号的传输过程；

2．熟悉位定时产生与提取位同步信号的方法。

二、实验原理

1.QPSK调制解调

BPSK是用两种相位(0, ?)来表示两种信息，而四相移相键控（QPSK）是利用载波的四个不同相位来表征数字信息，每一个载波相位代表两个比特的信息。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，采用相应的相位来表示。当初始相位取0时，四种不同的相位为：0,?/2,?,3?/2 分别表示数字信息：11.01.00、10；当初始相位为?/4时，四种不同的相位为：?/4、3?/4、5?/4、

7?/4分别表示11.01.00、10。这两种QPSK信号可以通过图10-1的矢量图来表征。

01011111000010(a) 初始相位为010(b) 初始相位为л/4

图10-1 QPSK信号的矢量图表示

QPSK信号可以表示为：e0(t)?I(t)cos?t?Q(T)sin?t，其中I(t)称为同相分量，

Q(t)称为正交分量。根据上式可以得到QPSK正交调制器的方框图，如图10-2所示。

I(t) 低通滤波Acoswt 本振 /并 串—90° Asinwt 二进制数据带通 QPSK信号 低通滤波Q(t)

图10-2 QPSK系统调制器原理框图

从图10-2可以看出，QPSK调制器可以看作为两个BPSK调制器构成，输入的二进制信息序列经过串并转换，分成两路速率减半的序列I(t)和Q(t)，然后对cos?t和

sin?t进行调制，相加后即可得到QPSK信号。经过串并变换之后的两个支路，一路为

单数码元，另一路是偶数码元，这两个支路为正交，一个称为同相支路，即I支路，另一个称为正交支路，即Q支路。

QPSK信号可以采用两个正交的载波信号实现相干解调。通过载波恢复电路，产生相干载波，分别将同相载波和正交载波提供给同相支路和正交支路的相关器，经过积分、判决和并串转换，即可恢复原来的二进制信息。QPSK解调框图如图10-3所示。

低通滤波 接收信号QPSK 判决电路 带通 载波恢复 位定时 恢复 并/串 —90° 还原数据低通滤波 判决电路

图10-3 QPSK相干解调框图

2. OQPSK调制解调 OQPSK调制解调原理

偏移四相相移键控（OQPSK）是另外一种四相相移键控。将QPSK调制框图中的正交支路信号偏移TS/2，其他不变，即可得到OQPSK信号。将正交支路信号偏移TS/2的结果是消除了已调信号中突然相移?的现象。每个TS/2信号只可能发生±?/2的变化。QPSK和OQPSK信号的相位转移图如图10-4所示。

Q0111I01Q11I00（a）QPSK1000 10（b）OQPSK

图10-4 相位转移图

如上图所示，采用OQPSK调制后，相位转移图中的信号点只能沿着正方形四边

移动，故相位只能发生?/2的变化。相位跳变小，所以频谱特性要比QPSK的好。

I(t)低通滤波Acoswt二进制数据串/并延时TS/2本振-90oOQPSK带通Asinwt低通滤波Q(t)(a) OQPSK调制器框图

低通滤波 接收信号OQPSK 判决电路延时TS/2载波恢复 位定时恢复 并/串 -90o 还原数据低通滤波 判决电路(b) OQPSK相干解调器框图

图10-5 OQPSK调制器和相干解调器框图

三、实验内容

1用示波器观察基带模块上“NRZ-I,I-OUT,NRZ-Q,Q-OUT”的信号，并分别与‘’NRZ IN 信号进行对比，观察串并转换情况。 此为NRZ-I与NRZ IN信号的对比：