qpsk

在數字信號的調製方式中QPSK是最常用的一種衞星數字信號調製方式,它具有較高的頻譜利用率、較強的抗干擾性、在電路上實現也較為簡單。偏移四相相移鍵控信號簡稱“O-QPSK”。全稱為offset QPSK，也就是相對移相方式OQPSK。

相關：在HFC網絡架構中，從用户線纜調制解調器發往上行通方式調製，並用TDMA方式複用到上行通道。

相關：在基於DVB-S的衞星通信電視系統中，衞星輸出的電磁波信號就是使用QPSK調製方式的。 ^[2] 

QPSK信號的正弦載波有4個可能的離散相位狀態，每個載波相位攜帶2個二進制符號，其信號表示式為：

在0到

之間，i=1,2,3,4中取值。其中

為四進制符號間隔，

（i=1,2,3,4）為正弦載波的相位，有四種可能的狀態。 ^[3] 

QPSK數字解調包括：模數轉換、抽取或插值、匹配濾波、時鐘和載波恢復等。

在實際的調諧解調電路中，採用的是非相干載波解調，本振信號與發射端的載波信號存在頻率偏差和相位抖動，因而解調出來的模擬I、Q基帶信號是帶有載波誤差的信號。這樣的模擬基帶信號即使採用定時準確的時鐘進行取樣判決，得到的數字信號也不是原來發射端的調製信號，誤差的積累將導致抽樣判決後的誤碼率增大，因此數字QPSK解調電路要對載波誤差進行補償，減少非相干載波解調帶來的影響。

此外，ADC的取樣時鐘也不是從信號中提取的，當取樣時鐘與輸入的數據不同步時，取樣將不在最佳取樣時刻進行所得到的取樣值的統計信噪比就不是最高，誤碼率就高，因此，在電路中還需要恢復出一個與輸入符號率同步的時鐘，來校正固定取樣帶來的樣點誤差，並且準確的位定時信息可為數字解調後的信道糾錯解碼提供正確的時鐘。校正辦法是由定時恢復和載波恢復模塊通過某種算法產生定時和載波誤差，插值或抽取器在定時和載波誤差信號的控制下，對A/D轉換後的取樣值進行抽取或插值濾波，得到信號在最佳取樣點的值，不同芯片採用的算法不盡相同，例如可以採用據輔助法(DA)載波相位和定時相位聯合估計的最大似然算法。

數字調製用“星座圖”來描述，星座圖中定義了一種調製技術的兩個基本參數：

（1）信號分佈；（2）與調製數字比特之間的映射關係

星座圖中規定了星座點與傳輸比特間的對應關係，這種關係稱為“映射”，一種調製技術的特性可由信號分佈和映射完全定義，即可由星座圖來完全定義。四相相移調製是利用載波的四種不同相位差來表徵輸入的數字信息，是四進制移相鍵控。QPSK是在M=4時的調相技術，它規定了四種載波相位，分別為45°，135°，225°，315°，調製器輸入的數據是二進制數字序列，為了能和四進制的載波相位配合起來，則需要把二進制數據變換為四進制數據，這就是説需要把二進制數字序列中每兩個比特分成一組，共有四種組合，即00，01，10，11，其中每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進制信息比特組成，它們分別代表四進制四個符號中的一個符號。QPSK中每次調製可傳輸2個信息比特，這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。解調器根據星座圖及接收到的載波信號的相位來判斷髮送端發送的信息比特。

首先將輸入的串行二進制信息序列經串－並變換，變成m=log2M個並行數據流，每一路的數據率是R/m，R是串行輸入碼的數據率。I/Q信號發生器將每一個m比特的字節轉換成一對（pn，qn）數字，分成兩路速率減半的序列，電平發生器分別產生雙極性二電平信號I(t)和Q(t)，然後對coswct和sinwct進行調製，相加後即得到QPSK信號。

QPSK是一種頻譜利用率高、抗干擾性強的數調製方式, 它被廣泛應用於各種通信系統中. 適合衞星廣播。例如，數字衞星電視DVB-S2 標準中，信道噪聲門限低至4. 5 dB，傳輸碼率達到45M b ^[2] 

實施

採用QPSK 調製方式，同時保證了信號傳輸的效率和誤碼性能。

一般的QPSK的實施，也表明高階PSK的實施。在星座圖中的正弦和餘弦波用來傳輸方面的書面符號：

這就產生了四個階段π/4，3π/4，5π/4 和 7π/4 需要。

這個結果與單位的基礎上功能在一個兩維的信號空間被用作信號的同相分量和正交分量信號的第二首的基礎功能。

因此，信號星座組成的信號空間4點，1/2的因素表明，兩家運營商之間的分裂，同樣的總功率。

這些基礎功能，為BPSK比較清楚地表明如何觀看可以作為兩個獨立的BPSK信號的QPSK。注意的BPSK信號空間分不需要分裂BPSK的星座圖中顯示的兩家運營商在該計劃的符號（位）能源的。

QPSK系統，可以實現在許多方面。發射機和接收機結構的主要組成部分的説明如下。

QPSK概念發射機結構。的二進制數據流分割成相和正交相的組成部分。這些都是再分別調製到兩個正交的基函數。之後，這兩個信號疊加，產生的信號是QPSK信號。注意：使用極不返回到零編碼。可以擺在這些編碼器的二進制數據源，但已放置後，説明涉及數字調製的數字和模擬信號之間的概念差異。

對於QPSK接收機結構。匹配的過濾器，可以與相關器代替。每個檢測裝置使用的參考閾值，以確定是否檢測到1或0。

QPSK的，雖然可以作為解調看，這是比較容易看到它作為兩個獨立的調製正交載波。這種解釋，偶數（或奇數）位用於調節承運人在相位分量，而奇數（或偶數）位被用來調製載波的正交相位分量。BPSK的兩家航空公司，它們可以是獨立的解調。

因此，QPSK的誤碼概率是相同的BPSK：

然而，為了達到相同的概率為BPSK的誤碼，QPSK的使用電源（因為兩位同時傳輸）的兩倍。

符號錯誤率計算公式如下：

如果信號信噪比高（實際QPSK系統是必要的）符號錯誤的概率可近似：

調製信號為一個隨機的二進制數據流的短段如下。兩個載波是一個餘弦波和正弦波，通過信號空間分析上述表示。在這裏，奇數位已被分配到同相分量和正交分量（以1號的第一個位）的偶數位。總的信號- 兩個組成部分的總和- 顯示在底部。可以看出，相位跳變的PSK改變了每個組件在每個位週期的開始階段。僅最上面的波形匹配的BPSK上面給出的描述。

用於QPSK的時序圖。時間軸下方所示的二進制數據流。兩個組件用自己的位分配的信號顯示的頂部和總，在底部的混合信號。注意：在第一階段的一些位期間邊界的突然變化。

這個波形傳達的二進制數據是：1 1 0 0 0 1 1 0。

奇數位，在這裏強調，作出貢獻的同相分量：11000110

偶數位，在這裏強調，作出貢獻的正交相位分量：11000110

OQPSK是在QPSK基礎上發展起來的一種恆包絡數字調製技術。恆包絡技術是指已調波的包絡保持為恆定，它與多進制調製是從不同的兩個角度來考慮調製技術的。恆包絡技術所產生的已調波經過發送帶限後，當通過非線性部件時，只產生很小的頻譜擴展。這種形式的已調波具有兩個主要特點，其一是包絡恆定或起伏很小；其二是已調波頻譜具有高頻快速滾降特性，或者説已調波旁瓣很小，甚至幾乎沒有旁瓣。採用這種技術已實現了多種調製方式。OQPSK信號，它的頻帶利用率較高，理論值達1b/s/Hz。在QPSK中，當碼組0011或0110時，產生180°的載波相位跳變。這種相位跳變引起包絡起伏，當通過非線性部件後，使已經濾除的帶外分量又被恢復出來，導致頻譜擴展，增加對相鄰波道的干擾。為了消除180°的相位跳變，在QPSK基礎上提出了OQPSK。

一個已調波的頻譜特性與其相位路徑有着密切的關係，因此，為了控制已調波的頻率特性，必須控制它的相位特性。恆包絡調製技術的發展正是始終圍繞着進一步改善已調波的相位路徑這一中心進行的。

OQPSK也稱為偏移四相相移鍵控，是QPSK的改進型。它與QPSK有同樣的相位關係，也是把輸入碼流分成兩路，然後進行正交調製。不同點在於它將同相和正交兩支路的碼流在時間上錯開了半個碼元週期。由於兩支路碼元半週期的偏移，每次只有一路可能發生極性翻轉，不會發生兩支路碼元極性同時翻轉的現象。因此，OQPSK信號相位只能跳變0°、±90°，不會出現180°的相位跳變。

QPSK數字電視調製器在對數據流的處理上採用能量擴散的隨機化處理、RS編碼、卷積交織、收縮卷積編碼、調製前的基帶成形處理等，保證了數據的傳輸性能。QPSK數字電視調製器採用了先進的數字信號處理技術，完全符合DVB-S標準，接收端可直接用數字衞星接收機進行接收。它不但能取得較高的頻譜利用率，具有很強的抗干擾性和較高的性能價格比，而且和模擬FM微波設備也能很好的兼容。

性能特點：

1、進行原有的電視微波改造，可用30M帶寬傳送5至8套DVD效果的圖像；

2、用調頻微波的價格達到MMDS的效果，實現全向發射；

3、可進行數字加密，對圖象絕無任何損傷。

中國的3G制式（CDMA2000，WCDMA,TD-SCDMA）均在下行鏈路上採用QPSK調製。