【技术专辑】学习差分正交相移键控(DQPSK)调制

本技术简介解释了与普通QPSK相比,QPSK的差异以及为什么它具有优势。

 

支持信息

 

如果您不熟悉QPSK调制,则应从本文开始。

 

理论上,QPSK是一种出色的RF通信方案。它在概念上很简单,它每个符号传输两位而不是一位,并且可以使用I / Q调制技术方便地实现。

 

但是,和往常一样,现实生活并不像理论版那样整洁。我们在这里关注的特殊问题是由于发射机硬件和接收机硬件之间缺乏相位或频率同步而引入的额外且不可预测的相移。

 

QPSK发射器具有本地振荡器,其产生用作载波的正弦波。接收器有一个本地振荡器,产生一个用于解调输入信号的正弦波。理想情况下,这两个振荡器具有完全相同的相位和频率。

 

实际上,当然会有差异。由于高精度振荡设备,频率可以很好地匹配,但同步相位并不容易。接收信号和接收器本地振荡器之间的相位或频率偏移将在接收信号的相位中引入误差,并且该错误可能导致接收器将不正确的两位代码分配给特定符号。

 

可以设计一种能够提取输入载波的相位和频率的接收器。该过程称为载波恢复,它可用于实现相干(即,相位和频率同步)解调。问题是,相干接收器更复杂,更昂贵。许多系统将受益于调制方案,该方案避免了与相位或频率偏移相关的误差,但不需要额外的成本和载波恢复的复杂性。

 

这是差分正交相移键控(DQPSK)发挥作用的地方。

 

在QPSK中,信息通过每个符号的绝对相位来传达。DQPSK,与此相反,通过建立一个符号的一定相位传递信息相对于以前的符号。下图说明了这种区别。

 

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相对相位只是当前符号的相位减去前一个符号的相位。如果我们使用标准的四个QPSK相位值-45°,135°,225°和315° - DQPSK相位选项变为0°,90°,-90°和180°(或等效地,-180°) 。

 

通过使用相对相位而不是绝对相位,DQPSK不受发射器和接收器之间缺乏相位同步引入的固定相位偏移的影响; 固定偏移同等地影响两个符号,并在减法过程中消除。DQPSK对发射机 - 接收机频率差异也很稳健。

 

即使频率偏移引入时变相位误差,只要该误差相对于符号速率缓慢变化,从一个符号到下一个符号的差分相位将保持足够准确以进行可靠的数据传输。

 

与载波恢复相比,这种差分相位检测过程并不构成接收机复杂性的主要增加; 如果从模拟基带到数字数据的转换是在软件中执行的,则尤其如此。

 

然而,要记住的一个缺点是噪声的影响:理论上,相干QPSK系统将具有较低的误码率,因为接收的符号与理想的参考信号进行比较,而在DQPSK中,一个噪声符号被比作另一个噪声符号。

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发布日期:2019年03月04日  所属分类:参考设计