学文网摘 要 如今，通信技术的发展可谓日新月异，而在通信系统中，数字调制解调技术是一项非常关键的技术，它影响着整个通信系统的质量。以前在数字通信系统中采用的ASK、FSK、PSK等调制方式，现已被许多优秀的调制技术所替代，其中QPSK技术是通信系统中比较突出的一种二进制调制方式。本文对QPSK进行了简单介绍，阐述了QPSK的基本原理，介绍了QPSK调制与解调的实现原理框***，分别用调相法和相位选择法实现QPSK调制，并用相干解调方式对QPSK进行解调。
关键字 QPSK；调相法；相位选择；相干解调
中***分类号TP31 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）119-0234-02
0 引言
QPSK（Quadrature Phase Shift Keying）是一种数字调制方式，它具有较高的调制效率，较强的抗干扰性，要求传送途径的信噪比低，在电路上实现较为简单，是目前最常用的一种卫星数字信号调制方式。由于它具有一系列独特的优点，因此被广泛应用于数字微波通信系统、移动通信系统、卫星通信系统及有线电视系统中，已经成为现代通信中的一种十分重要的调制解调方式。
1 QPSK概述
1.1 QPSK简介
数字相位调制或相移键控（-PSK）与频率调制十分相似，但它的实现不是通过改变发送载波的频率而是相位，不同相位代表的是不同的数据。为提高信道频带利用率，在BPSK（二相相移键控）的基础上发展了多进制相移键控（MPSK），它具有恒包络特性，如4PSK（M=4）、8PSK（M=8）、16PSK（M=16）等。其中4PSK为四相相移键控，它由两个载波相互正交的2PSK组合而成，也称为QPSK（正交相移键控）。
1.2 QPSK基本原理
它是用载波的四种不同的相位来表征输入的数字信息，四种不同的相位代表了四种不同的数字信息，它规定了四种载波相位，分别为45°、135°、225°和315°，由于调制器输入的数据是二进制数字序列，因此要先对输入的二进制数字序列进行分组，把它转换为四进制数据，使之能和四进制的载波相位配合起来。也就是说需将二进制数字序列中每两个比特编为一组，每一组都表示一个四进制码元，可有四种组合，即00，01，10，11，再用载波的四种不同的相位分别表示它们。每个四进制码元又称为双比特码元，每一个双比特码元都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中每次调制可传输两个信息比特，这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。
我们用A表示组成双比特码元的前一个信息比特，用B表示组成双比特码元的后一个信息比特，并按照格雷码排列，以此来达到提高传输可靠性的目的。按照国际统一标准，双比特码元与载波相位的对应关系有A方式和B方式两种，它们的对应关系如表1 所示。
2 QPSK的调制
QPSK调制信号是抑制载波信号，无法用常规的锁相环和窄带滤波器直接提取参数，QPSK调制可用两种方法实现，即调相法和相位选择法。
2.1 调相法产生QPSK信号
用调相法产生B方式的QPSK信号原理框***如***2 所示：
该调制方式的工作原理是：输入的二进制数字序列经串/并转换器后，将串行数据转换为两路并行的双比特码流，此时的码元宽度是串行时码元宽度的两倍，码脉冲的展宽，可能会导致信道传输带宽要求下降，在信道带宽相同时，采用QPSK传输比采用2PSK传输信道利用率提高了一倍。单极性码元经单/双极性变换，得到双极性码元后再与载波相乘，完成二进制相位调制。两路信号经过叠加，就得到了B方式的QPSK信号。同理，只需把载波相移π/4后再与调制信号相乘即可得到A方式的QPSK信号。
2.2 用相位法选择法产生QPSK信号
该调制方式的工作原理是：输入的二进制数字序列经串/并转换器后，输出两路并行的双比特码流。四相载波发生器输入调相所需的四种不同相位的载波到逻辑选相电路中，逻辑选相电路按照串/并转换器输出的双比特码元的不同输出相对应的载波，再经过带通滤波器输出产生的QPSK信号。
3 QPSK的解调
由于QPSK信号可以看作是两个正交2PSK的合成，因此这里我们采用与2PSK信号类似的相干解调方法对B方式的QPSK信号的进行相干解调。该解调方式的工作原理是：两个相互正交的相干信号分别对两个二相信号进行相干解调（低通滤波器作用是滤掉高频成分），再通过抽样判决器，最后经并/串变换器将解调后的并行数据变换为串行数据，即可恢复原始数字信息。
4 结论
进入21世纪，我国科技飞速发展，3G技术出现在人们的日常生活中，各大运营商都在大力发展自己的业务，在这样的背景下，对通信行业的要求越来越高。好的调制解调方法可以提高信息传输速率、信息质量和信息安全，QPSK技术的出现，解决了许多技术上的问题。它是一种应用成熟的调制技术，符合在功率、频谱、抗非线性等多种性能上的综合要求。同时也满足各种调制解调环境所需要的调制特性需求，广泛应用于高速数据传输之中。
参考文献
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