偏移四相移相键控(OQPSK)
一、实验目的
1、了解OQPSK调制解调方式的特点;
2、掌握OQPSK的调制、解调原理,了解四种载频信号的产生方法;
3、了解OQPSK相对于DQPSK的优缺点。
二、实验仪器
1、序列码产生器 2、串并变换器
3、单极性不归零码编码器 4、差分码编码器
5、双极性不归零码编码器 6、信号发生器(余弦信号)
7、乘法器 8、白高斯噪声信道
9、低通滤波器 10、判决器
11、延迟器 12、模二加
13、并串变换器 14、示波器
三、实验原理
在QPSK数字调制中,若将二进制双极性不归零码矩形脉冲序列串并变换后在进行正交载波调制,则所得到的QPSK信号包络是恒定的。在实际数字通信中,往往要求信道带宽是有限的,为了对QPSK信号带宽进行限制,经常在QPSK数字调制中,先将基带双极性矩形不归零脉冲序列经过几代成型滤波器现代,在进行正交载波调制,将限带的基带信号功率谱搬移到载频上,成为限带的QPSK信号,但此时的限带QPSK信号包络不在恒定,并且在相邻四进制符号的载波相位发生π相移突变处,会出现包络为零的现象。
若将此包络起伏很大的限带QPSK信号在进行硬限幅或非线性功率放大,虽然此已调信号包络的起伏可减弱,但却使非线性功率谱放大后的信号功率谱旁瓣增生,频谱又被扩展,其旁瓣将会干扰相邻频道的信号,这是不希望出现的现象。因而对限带QPSK信号的功率放大,只能采用线性功放,但线性功放的功率转换效率低,为此我们采用一种QPSK的修正形式:OQPSK,偏倚四相移相键控的调制方式。
OQPSK也称偏移QPSK,是QPSK的改进型,克服了QPSK的l80°相位跳变。已调波包络起伏小,性能得到了改善。但是,当码元转换时,相位变化不连续,存在90°的相位跳变,因而高频滚降慢,频带仍然较宽。在IS-95上行中采用。
OQPSK信号如下:
DQPSK调制解调框图如下所示:
图1.1 OQPSK调制框图
图1.2 OQPSK调制框图
OQPSK信号可采用正交相干解调方式解调,其原理如上图所示。由图看出,它与QPSK信号的解调原理基本相同,其差别仅在于对Q支路信号抽样判决时间比I支路延迟了Tb/2,这是因为在调制时Q支路信号在时间上偏移了Tb/2,所以抽样判决时刻也应偏移Tb/2,以保证对两支路交错抽样。
OQPSK克服了QPSK的l80°的相位跳变,信号通过BPF后包络起伏小,性能得到了改善,因此受到了广泛重视。但是,当码元转换时,相位变化不连续,存在90°的相位跳变,因而高频滚降慢,频带仍然较宽。
四、实验内容及步骤
1、结合如图25.3所示实验器材和原理框图在实验平台上搭建实验电路;
2、设置实验器材相关参数:
余弦信号1:幅度A=1;频率f=400Hz;相位p=0;
余弦信号2:幅度A=1;频率f=400Hz;相位p=1.57(π/2);
余弦信号3:幅度A=1;频率f=400Hz;相位p=0;
余弦信号4:幅度A=1;频率f=400Hz;相位p=1.57(π/2);
其中余弦信号1、2是作为载波信号,余弦信号3、4作为解调所需时钟同步信号
低通信号1:通带截止频率fp=30Hz;阻带截止频率fs=80Hz;采样频率s=800Hz;
低通信号2:通带截止频率fp=30Hz;阻带截止频率fs=80Hz;采样频率s=800Hz;
这两个低通滤波器作为解调滤波所用。
3、运行之后,序列码产生器经过单极性不归零码编码器之后即为输入的调制信号,观察此信号与输出解调信号,是否达到了解调效果。
4、使用示波器观察串并转换之后经过编码的双极性不归零码输出与调制信号的关系,验证串并转换的正确性。
图1.3 实验框图
五、实验结果及分析
实验结果波形如下所示:
图1.4 调制信号 图1.5 解调输出信号
图1.6 串并转换输出信号1 图1.7 串并转换输出信号2
图1.8 调制输出信号 图1.9 调制输出信号功率谱