[通信原理]关于QPSK信号包络起伏问题的研究
注：需要以《通信系统原理》相关知识内容为基础才能对话题进行学习。
目录
一、包络与包络起伏
1.1包络
1.2包络与包络起伏
二、QPSK与OQPSK
2.1QPSK原理
2.2QPSK的调制
2.3QPSK的解调
2.4OQPSK的原理
2.5OQPSK的调制与解调
三、-DQPSK
四、MATLAB仿真
4.1QPSK仿真部分代码
4.2QPSK包络仿真
4.2OQPSK、-DQPSK包络仿真
五、改善包络起伏的思路方法
5.1MSK——最小频移键控
5.2更多的恒包络调制——CPM
5.2.1SFSK——正弦频移键控
5.2.1SFSK的改进——TFM
一、包络与包络起伏
1.1包络
研究信号的包络问题，首先需要知道什么是包络。
包络：载波的峰值点连线。包络线是反映高频信号（载波）幅度变化的曲线。对于一个没有挂任何调制信号的载波而言，它的包络应当是一对水平线。
一个载波的包络反映了调制信号幅度的变化情况，当信号的有用信息体现在信号幅度上时，便可以利用包络进行信息的获取。例如AM信号包络解调。
1.2包络与包络起伏
恒包络指的就是幅值几乎恒定不变的包络，具体去解释这一问题会非常复杂，这里只进行简单的解释：
为什么需要恒包络？
恒包络信号是信号通过非线性功放的需要。由于信号在信道中会有衰减，因此在传输过程中需要一个类似于中继器的功放装置来对信号进行放大。功放会恶化信号的各项指标。 在实际通信工程中，为了提高功放效率和带宽效率，功放一般工作在饱和状态。在这种情况下，相比于恒包络，非恒包络的各项性能的恶化严重，且对邻道的干扰增加。实际通信的信道间隔也较小，因此选用恒包络更为有利。
二、QPSK与OQPSK
2.1QPSK原理
QPSK即正交相移键控又被称为四相移相键控。它具有4种相位状态对应于四进制的四组数据，即00，01，10，11，如右图所示。
QPSK信号的正弦载波有4个可能的离散相位状态，每个载波相位携带2个二进制符号，其信号表示式为：
（i=1,2,3,4）为正弦载波的相位，有四种可能的状态。但事实上，由于IQ两路可以同时从00跳变到11或是从11跳变到00，其相位跳变较大，因此其包络会出现很大的起伏，甚至通过零点。
2.2QPSK的调制
如图所示框图为QPSK调制框图
将信息速率为Rb的二进制序列a(n)(0,1序列)，通过双极性转换得到双极性不归零码a(k)，串并转换后将分成两路速率减半的二进制序列得到基带波形I(t)，Q(t)这两路码元在时间上是对齐的，称这两路信号分别是同相支路和正交支路，后续进行上采样，成型滤波器，最后通过IQ调制实现QPSK信号的波形生成。
在QPSK调制，前一个比特用a标识，后一个比特用b表示，双比特ab于载波相位关系如右下表所示。
|
双比特码元 |
载波相位 |
||
|
a |
b |
A方式 |
B方式 |
|
0 |
0 |
0° |
45° |
|
0 |
1 |
90° |
135° |
|
1 |
1 |
180° |
225° |
|
1 |
0 |
270° |
315° |
2.3QPSK的解调
根据推导，我们可以得到QPSK信号的正交表达形式：
如图为QPSK的解调原理跨框图以及判决准则。QPSK信号可以看作同相和正交两路2PSK信号叠加而成，故在解调时，对两路信号分别进行2PSK信号相干解调，将得到的数据最后进行并串转换，得到待传输的信号。
2.4OQPSK的原理
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。
如图为QPSK与OQPSK的相位关系图
2.5OQPSK的调制与解调
如图所示为OQPSK调制与解调的原理框图。I信道和Q信道的两个数据流，每次只有其中一个发生极性转换，输出的OQPSK信号的相位只有π/2的跳变，而没有π相位的跳变，同时经过滤波及限幅后的功率谱旁瓣较小，这是OQPSK信号在实际信道中的频谱特性优于QPSK信号的主要原因。
三、
-DQPSK
QPSK是利用载波相位来传递数字信息的一种调制方式，B方式的相位表达式：
在解调时，我们会得到包含四种相位的一串信号，而这四种相位都与载波相位有关。恢复正确的载波信号就是正确解调的关键。但是由于QPSK在恢复载波的过程中存在着四种可能的初始相位，即同相、 π/2 、 π和3π/2，也就带来了相干解调的相位模糊问题。
因此，引入了差分编码——DQPSK，而采用B方式设置载波相位的DQPSK系统也就是π/4 –DQPSK。
π/4 -DQPSK利用了前后码元之间的相对相位变化来表示数字信息。
若以前一码元的相位作为参考，∆
参考网站:https://www.ilovematlab.cn/thread-97735-1-1.html 其实几乎完全照搬了该网站上面的方法,只是代码.画图方式稍微有点不同. 实验代码: clear ... 内积公式 E x y = < x , y > = ∫ − ∞ + ∞ x ∗ ( t ) y ( t ) d t E_{xy}=<x,y>={\int_{-\infty}^{+ ... QPSK代码如下所示: clc clearNm = 100; snrdB = 10;%信噪比20dB Ts = 2;%原始码元间隔 N_sample = 1000; dt = Ts/N_sample; ... QPSK调制解调方框图如下所示 A方式 框图如下所示: A方式代码如下所示 clc clearNm = 100;%100个码元 snrdB = 20;%信噪比20dB Ts = 2;%原始码元间隔 N ... 文章目录 1 信号与系统的基本概念 2 傅里叶变换与信号的频谱 2.1 信号的频谱 2.2 傅里叶变换的常用性质 2.3 信号的能量谱.功率谱与自相关函数 2.4 信号的带宽 3 线性系统与滤波器 3 ... 1.确知信号的频域特性 1.1 功率信号的频谱 定义 设一个周期性功率信号s(t)的周期为 T 0 T_0 T0,其频谱为: C n = C ( n f 0 ) = 1 T 0 ∫ − T 0 2 ... M:用调制信号去控制高频载波的参数,是之随调制信号做线性变换过程 AM:用调制信号去控制高频载波的幅度参数,使之随调制信号做线性变换的过程 PAM:用调制信号去控制高频脉冲载波信号的幅度,使之随调制信 ... 本篇 B l o g Blog Blog 是接上一篇未完的分析而作的,主要是继续深入理解信号包络以及包络的意义.同时,本篇 B l o g Blog Blog 是<深入浅出通信原理>的学习 ... 第一章 绪论 1. 基带信号的定义 基带信号是指信号的频谱从零频附近开始的,没有经过调制的信号 2. 什么是数字信号和模拟信号?二者的区别是什么? 数字信号是信号参量的取值是离散的,模拟信号是信号参量 ... 通信原理第二章 随机信号分析 一 随机过程 定义 测试n台性能相同的接收机,在同样条件下,不加信号测试其输出噪声,波形如图 (1)每一条曲线 ξi(t)\xi_i(t)ξi(t) 都是一个随机起伏的 ...[通信原理]关于QPSK信号包络起伏问题的研究相关推荐
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