正交相移鍵控

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正交相移鍵控(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)

　　正交相移鍵控又稱四相相移鍵控，是一個通過轉換或調製來傳達數據的調製方法，基準信號（載波）的定相。有時候也叫做第四期或者四相PSK或4-PSK，QPSK在星狀圖中使用四個點,平均分佈在一個圓周上。在這四個相位上，QPSK每個符號能夠進行兩位編碼，以格雷編碼的方式顯示在圖形上以最小化誤碼率（BER）。

　　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通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演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，不同晶元採用的演算法不盡相同，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演算法。

　　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，是四進位移相鍵控。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°，275°，調製器輸入的數據是二進位數字序列，為了能和四進位的載波相位配合起來，則需要把二進位數據變換為四進位數據，這就是說需要把二進位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位信息比特組成，它們分別代表四進位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發送端發送的信息比特。

　　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。

　　首先將輸入的串列二進位信息序列經串－並變換，變成m=log2M個並行數據流，每一路的數據率是R/m，R是串列輸入碼的數據率。I/Q信號發生器將每一個m比特的位元組轉換成一對（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. 適合衛星廣播。例如，數字衛星電視DVB2S 標準中，通道雜訊門限低至4. 5 dB，傳輸碼率達到45M bös，採用QPSK 調製方式，同時保證了信號傳輸的效率和誤碼性能。