论述 QPSK 系统的特点与技术的发展动态 摘要：QPSK 是英文 Quadrature Phase Shift Keying 的缩略语简称，意为正交相移键控， 是一种数 字调制方式。它的全称 是四相相移键控信号，分为绝对相移和相对相移两种。 现实中，由于绝对相移方式存在相位模糊问题，所以日常主要采用相对移相方式 QDPSK。 它具有一系列独特的优点，目前已经广泛应用于无线通信中，成为现代通信中一种十分重要 的调制解调方式。例如，在数字信号的调制方式中，QPSK 四相移键控是目前最 常用的一种卫星数字信号调制方式,它具有较高的频谱利用率、较强的抗干 扰性、在电路上实现也较为简单。 还有在 HFC 网络架构中，从用户线缆调 制解调器发往上行通道的数据采用 QPSK 方式调制，并用 TDMA 方式复用到 上行通道。 我们现在看到的可以播放很多节目的有线电视，卫星（大锅） 等输出的就是 QPSK 信号。本文将详细介绍 QPSK 的特点，并会具体论述它 的技术发展动态。 关键字：QPSK， 1 简介 QPSK QPSK 数字解调包括：模数转换、抽取或插值、匹配滤波、时钟和载波恢 复等。在实际的调谐解调电路中，采用的是非相干载波解调，本振信号与 发射端的载波信号存在频率偏差和相位抖动，因而解调出来的模拟 I、Q 基 带信号是带有载波误差的信号。这样的模拟基带信号即使采用定时准确的 时钟进行取样判决，得到的数字信号也不是原来发射端的调制信号，误差 的积累将导致抽样判决后的误码率增大，因此数字 QPSK 解调电路要对载波 误差进行补偿，减少非相干载波解调带来的影响。此外，ADC 的取样时钟也 不是从信号中提取的，当取样时钟与输入的数据不同步时，取样将不在最 佳取样时刻进行所得到的取样值的统计信噪比就不是最高，误码率就高， 因此，在电路中还需要恢复出一个与输入符号率同步的时钟，来校正固定 取样带来的样点误差，并且准确的位定时信息可为数字解调后的信道纠错 解码提供正确的时钟。校正办法是由定时恢复和载波恢复模块通过某种算 法产生定时和载波误差，插值或抽取器在定时和载波误差信号的控制下， 对 A/D 转换后的取样值进行抽取或插值滤波，得到信号在最佳取样点的值， 不同芯片采用的算法不尽相同，例如可以采用据辅助法(DA)载波相位和定 时相位联合估计的最大似然算法。 2 QPSK 的特点 四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息，是四 进制移相键控。QPSK 是在 M=4 时的调相技术，它规定了四种载波相位，分 别为 45°，135°，225°，315°，调制器输入的数据是二进制数字序列， 为了能和四进制的载波相位配合起来，则需要把二进制数据变换为四进制 数据，这就是说需要把二进制数字序列中每两个比特分成一组，共有四种 组合，即 00，01，10，11，其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码 元是由两位二进制信息比特组成，它们分别代表四进制四个符号中的一个 

符号。QPSK 中每次调制可传输 2 个信息比特，这些信息比特是通过载波的 四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断 发送端发送的信息比特。 数字调制用“星座图”来描述，星座图中定义了一种调制技术的两个基 本参数：（1）信号分布；（2）与调制数字比特之间的映射关系。星座图 中规定了星座点与传输比特间的对应关系，这种关系称为“映射”，一种调 制技术的特性可由信号分布和映射完全定义，即可由星座图来完全定义。 首先将输入的串行二进制信息序列经串－并变换，变成 m=log2M 个并 行数据流，每一路的数据率是 R/m，R 是串行输入码的数据率。I/Q 信号发 生器将每一个 m 比特的字节转换成一对（pn，qn）数字，分成两路速率减 半的序列，电平发生器分别产生双极性二电平信号 I(t)和 Q(t)，然后对 coswct 和 sinwct 进行调制，相加后即得到 QPSK 信号。 QPSK 是一种频谱利用率高、抗干扰性强的数调制方式, 它被广泛应用 于各种通信系统中. 适合卫星广播。例如，数字卫星电视 DVB-S2 标准中， 信道噪声门限低至 4. 5 dB，传输码率达到 45M bös，采用 QPSK 调制 方式，同时保证了信号传输的效率和误码性能。 PSK 是数据传输中常用的调制方法。与 ASK 和 FSK 不同，它需要相干解 调，正是由于这个原因，在低速数据传输中不值得使用 PSK。二进制 PSK， 即 2PSK 是基础，它会使载波信号的相位发生 180。的跳变，因此也会使用 BPSK 这个名称。 2PSK 起源于 2ASK，将 2ASK 的调制深度 m 设置的很大。实际中 2PSK 通 过比较熟悉的平衡调制器来实现。2PSK 的频率与 ASK 一样也包含 sin（x） /x 包络和载频，包络零点之间的距离为 2/T。使用一半的带宽进行传输即 是可行的。但实际中常使用带宽 B=(1.5-1.5)、T.与 ASK 不同，在 2PSK 频 率的 ft 处没有 Dirac 冲击。QPSK 和 2PSK 带宽相同，但在相同的波特率的 情况下有双倍的数据传输速率，付出的代价是 QPSK 有较小的抗干扰能力。 这从星座图中可以很清楚的看到，QPSK 时每个点私有空间变得较小。如果 受加性噪声的干扰，星座图中的点会跑到错误的位置上。只要没跨过一定 的区域，这些点就可以被正确的解码。在接收器中测量到的星座图可以用 来评价 BP 的传输质量，相当于 BB 传输中的眼图。 在 QPSK 情 况 下 也 可 以 使 用 差 分 编 码 ， 同 样 也 可 以 使 用 平 方 运 算 或 Costas-Loop 来再生载波。 OQPSK 信号，它的频带利用率较高，理论值达 1b/s/Hz。但当码组 0011 或 0110 时，产生 180°的载波相位跳变。这种相位跳变引起包络起伏，当通 过非线性部件后，使已经滤除的带外分量又被恢复出来，导致频谱扩展， 增加对相邻波道的干扰。为了消除 180°的相位跳变，在 QPSK 基础上提出 了 OQPSK。 

OQPSK 是在 QPSK 基础上发展起来的一种恒包络数字调制技术。这里， 所谓恒包络技术是指已调波的包络保持为恒定，它与多进制调制是从不同 的两个角度来考虑调制技术的。恒包络技术所产生的已调波经过发送带限 后，当通过非线性部件时，只产生很小的频谱扩展。这种形式的已调波具 有两个主要特点，其一是包络恒定或起伏很小；其二是已调波频谱具有高 频快速滚降特性，或者说已调波旁瓣很小，甚至几乎没有旁瓣。采用这种 技术已实现了多种调制方式。 一个已调波的频谱特性与其相位路径有着密切的关系，因此，为了控 制已调波的频率特性，必须控制它的相位特性。恒包络调制技术的发展正 是始终围绕着进一步改善已调波的相位路径这一中心进行的。 OQPSK 也称为偏移四相相移键控（offset-QPSK），是 QPSK 的改进 型。它与 QPSK 有同样的相位关系，也是把输入码流分成两路，然后进行正 交调制。不同点在于它将同相和正交两支路的码流在时间上错开了半个码 元周期。由于两支路码元半周期的偏移，每次只有一路可能发生极性翻转， 不会发生两支路码元极性同时翻转的现象。因此，OQPSK 信号相位只能跳变 0°、±90°，不会出现 180°的相位跳变。 Qpsk 的发展动态 QPSK 数字电视调制器采用了先进的数字信号处理技术，完全符合 DVB-S 标 准，接收端可直接用数字卫星接收机进行接收。它不但能取得较高的频谱 利用率，具有很强的抗干扰性和较高的性能价格比，而且和模拟 FM 微波设 备也能很好的兼容。 QPSK 数字电视调制器在对数据流的处理上采用能量扩散的随机化处 理、RS 编码、卷积交织、收缩卷积编码、调制前的基带成形处理等，保证 了数据的传输性能。 性能特点： 1、进行原有的电视微波改造，可用 30M 带宽传送 5 至 8 套 DVD 效果的 图像； 2、用调频微波的价格达到 MMDS 的效果，实现全向发射； 3、可进行数字加密，对图象绝无任何损伤。。