QPSK和OQPSK以及MSK调制

11.1 何谓偏置正交相移键控？其英文缩写是什么？它和QPSK体制有什么区别？答：偏置正交相移键控是在QPSK的基础上，将同步分量和正交分量在时间上错开半个码元，于是相邻码元相位差的最大值可由QPSK的180°减小为90°，从而减小了了已调信号振幅的起伏；偏置正交相移键控的英文缩写为OQPSK；偏置正交相移键控OQPSK与QPSK的主要区别是：QPSK的同相分量和正交分量在时间上是完全同步的，而OQPSK的同相分量和正交分量在时间上错开半个码元。

11.2 何谓π4⁄相移正交差分相移键控？其英文缩写是什么？它有何优点？答：π4⁄相移正交相移键控是信号由两个相差π4⁄的QPSK星座图交替产生的调制体制；π4⁄相移正交相移键控的英文缩写为π4⁄QDPSK；π4⁄QDPSK的最大优点是其最大相移为±135°，比QDPSK的最大相移小，所以已调信号的振幅起伏也就较小。

11.3 何谓MSK？其中文全称是什么？MSK信号对每个码元时间T内包含的载波周期数有何约束？答：MSK一种改进的二进制频移键控（2FSK）；MSK的中文全称是最小频移键控；MSK信号每个码元持续时间T内包含的载波周期数必须是14⁄的整倍数。

11.4 试述MSK信号的6个特点。

答：相邻码元波形连续；包络恒定；两种码元波形严格正交；频带利用率较高、功率谱密度较集中；带外功率下降得很快；误码率性能可比2PSK。

11.5 何谓GMSK？其中文全称是什么？GMSK信号有何优缺点？答：在进行MSK调制前将矩形信号脉冲先通过一个高斯型的低通滤波器，这样的体制称为GMSK；GMSK的中文全称是高斯最小频移键控；相比MSK，GMSK的功率谱密度更加集中，减小对相邻频道的干扰，缺点是存在码间串扰。

11.6 何谓OFDM？其中文全称是什么？OFDM的主要优点是什么？答：OFDM是采用多载波调制、且的载波之间信号相互正交的体制；OFDM的中文名称为正交频分复用；主要优点有：频带利用率高，抗多径衰落能力强。

MSK调制解调技术的原理及应用分析姓名:莫波微班级:05921001 学号:1120101489MSK是数字调制技术的一种。

数字调制是数字信号转换为与信道特性相匹配的波形的过程。

调制过程就是输入数据控制(键控)载波的幅度、频率和相位。

MSK属于恒包络数字调制技术。

现代数字调制技术的研究，主要是围绕着充分的节省频谱和高效率地利用可用频带这个中心而展开的。

随着通信容量的迅速增加，致使射频频谱非常拥挤，这就要求必须控制射频输出信号的频谱。

但是由于现代通信系统中非线性器件的存在，引入了频谱扩展，抵消了发送端中频或基带滤波器对减小带外衰减所做的贡献[}}o}。

这是因为器件的非线性具有幅相转换(AM/PM)效应，会使己经滤除的带外份量几乎又都被恢复出来了。

为了适应这类信道的特点，必须设法寻找一些新的调制方式，要求它所产生的己调信号，经过发端带限后，虽然仍旧通过非线性器件，但是，非线性器件输出信号只产生很小的频谱扩展。

因此MSK是一种特殊的连续相位的频移键控（CPFSK），其最大频移为比特率的1/4。

换句话说，MSK是调制系数为0.5的连续相位的FSK。

FSK信号的调制系数类似于FM调制系数，定义为k FSK=（2Δf）/R b，其中ΔF是最大射频移，R b是比特率。

调制系数0.5对应着能够容纳两路正交FSK信号的最小频带，最小频移键控的由来就是指这种调制方法的频率间隔（带宽）是可以进行正交检测的最小带宽。

MSK是一种高效的调制方法，特别适合在移动无线通信系统中使用。

它有很多好的特性，例如恒包络、频谱利用率高、误比特率低和自同步性能。

MSK信号也可以看成是一类特殊形式的OQPSK。

在MSK中，OQPSK的基带矩形脉冲被半正弦脉冲取代。

可以看出MSK信号是二进制信号频率分别为f c+1/4T和f c-1/4T的FSK信号。

MSK信号的相位在每一个比特期间是线性的。

MSK信号的旁瓣比QPSK和OQPSK信号低。

MSK信号99%的功率位于带宽B=1.2/T之中。

各线性调制技术的简介与应用班级：物联111 姓名：黄涛学号：27数字调制技术在广义上可以分为两类：线性和非线性调制。

线性调制具有频道利用率高的特点，因而对无线通讯系统的应用具有很大的吸引力。

线性调制线性调制可以分为两种：广义的线性调制和狭义的线性调制。

广义的线性调制，是指已调波中被调参数随调制信号成线性变化的调制过程。

狭义的线性调制，是指把调制信号的频谱搬移到载波频率两侧而成为上、下边带的调制过程。

狭义的线性调制只改变频谱中各分量的频率，但不改变各分量振幅的相对比例，使上边带的频谱结构与调制信号的频谱相同，下边带的频谱结构则是调制信号频谱的镜像。

狭义的线性调制有调幅(AM)、抑制载波的双边带调制(DSB-SC)和单边带调制(SSB)、残留边带调制（VSB）。

二进制相移键控（BPSK）最早出现的数字调制技术是二进制相移键控（BPSK）。

但由于BPSK接收机在载波恢复上存在相位模糊问题，因此BPSK只在1993年在北美短暂应用，其他时间只在实验室中使用，现实中无法得到实际应用。

差分相移键控（DPSK）由于BPSK无法得到实际应用，因而产生了差分相移键控（DPSK）。

DPSK用调制信号前后码元之间载波相对相位的变化来传递信息。

用于光传输系统中对DPSK调制信号的接收解调。

DPSK是一个1 Bit延迟器，输入一个信号，可以得到两路相差一个比特的信号，形成信号对DPSK信号进行相位解调，实现相位到强度的转化。

DPSK避免了接收机需要想干参考信号的缺点，即不存在载波恢复上的相位模糊，并且在非相干接收机中比较容易实现，而且价格低廉，因而广泛应用于无线通信系统。

正交相移键控QPSK（4PSK）由于无线通讯领域对通讯效率越来越高的要求，出现了正交相移键控QPSK（4PSK）。

QPSK是英文Quadrature Phase Shift Keying的缩略语简称，意为正交相移键控，是一种数字调制方式。

四相相移键控信号简称“QPSK”。

第7期2023年4月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.7April,2023作者简介:叶益龙(1986 ),男,浙江衢州人,工程师,学士;研究方向:卫星通信㊂卫星通信常用调制方式的自动识别叶益龙1,彭春荣2(1.中国电子科技集团公司第五十四研究所,河北石家庄050081;2.中国人民解放军61655部队,重庆400000)摘要:随着时代的进步,我国的航天卫星通信技术取得了重大突破,已经成为全球最具竞争力的行业之一㊂卫星通信常用的调制方式很多,但在实际应用中存在着一系列问题㊂文章对卫星通信常用调制方式的自动识别提出了一种新的方案㊂该方案以信号的频谱特征为基础,对信号功率谱㊁信号平方谱㊁信号四次方谱以及信号包络谱进行了分析,并提出了一种新型的分类特征参数,最终总结了识别方法与操作流程㊂该方案可真正用于卫星通信常用调制方式的自动识别㊂关键词:卫星通信;调制方式;自动识别中图分类号:TN927㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀近几年,我国对卫星通信技术发展的重视程度不断上升,卫星通信中常用的通信核心技术也已经被我国科技人员所突破㊂随着科学技术的飞速进步,卫星通信的调制方式变得越来越丰富,从传统的单一调制到更加灵活的多种调制方式㊂尽管卫星通信的调制方式可以根据信号的时域和频谱特征进行选择,但是这些方法都存在一定的局限性,从而影响卫星传输系统的正常运行,给使用者带来了诸多不便㊂文章通过对卫星通信常用信号频谱特征的分析,提出了一种新型的分类特征参数,最终总结了识别方法与操作流程㊂1㊀卫星通信常用的调制方式存在的问题㊀㊀目前,卫星通信常用的调制方式多种多样,例如有基于信号瞬时时域特征的,也有基于信号频谱特征的,但这些方法在实际应用中都存在着一系列问题㊂1.1㊀特征参数的抽取缺乏有效的筛选机制㊀㊀在进行特征参数抽取时,由于缺乏有效的筛选机制,往往无法获得所需的结果㊂为了获得最佳的特征参数,必须先对已有的参数进行深入的分析,以确保抽取的参数能够满足要求㊂获得足够多的先前信息可能会带来一定的挑战,从而对特征参数的精度产生重大的影响[1]㊂1.2㊀单一算法无法满足多种类型的卫星通信特征参数的抽取㊀㊀当面对多种类型的卫星通信时,抽取其特征参数时,往往会受到多种因素的影响㊂采用单一算法进行特征参数的抽取可能会导致卫星通信系统的调制失败,从而影响其正常运行㊂1.3㊀传统的算法识别技术存在很大的局限性㊀㊀采用算法识别技术可以大大提升卫星通信的调制精度㊂然而,由于各种卫星通信的特性,传统的算法识别技术无法满足多种复杂的卫星通信调制需求㊂由于算法识别技术的发展,卫星通信的调制效果得到了显著改善㊂2㊀常用信号的频谱特征㊀㊀卫星通信的普及程度正在迅速提升,它已经成为人们每天都能接触到的重要技术㊂随着卫星TV㊁远程教育等技术的发展,卫星通信为人们的生活带来了极大的便利㊂不仅如此,卫星通信在气象㊁地震等领域以及海洋和陆地导航方面也有广泛的应用㊂随着技术的发展,信号频谱已经成为一种全新的表达形式,它可以根据不同的调制方式,显著改变信号的频域特征,从而形成多样化的频谱㊂经过仔细比较和分析,研究人员可以清楚地看到各种信号频谱的独特性质㊂通过分析其特征参数,相关研究人员可以更好地识别不同的卫星,并且找到最适合它们的调制方式㊂2.1㊀信号功率谱㊀㊀信号功率谱描述了卫星传输系统中不同频率的信号传输能力㊂信号的频率在不同的情况下会有很大的差异㊂为了更好地区分有载波和无载波信号,相关研究人员需要仔细观察它们的功率谱载频㊂经过深入研究,相关研究人员发现,不论是哪一种类型的通信信号,其功率谱都表明了它们在频谱上的显著差异,可以从频谱的形态和谱峰的数量上有效地识别出两种不同的通信信号㊂单谱峰信号的频率分布非常窄,呈现出一种平滑的特征㊂但是,多谱峰信号和单谱峰之间存在着明显的差异,它们的频谱变化极为剧烈㊂2.2㊀信号平方谱㊀㊀信号平方谱指一种用来测量信号功率的技术㊂信号平方谱通过对信号的平方运算来得到它的频谱㊂随着信号的平方运算,它的平均值也会变得更高,这使得人们更容易将视线聚焦到频谱最显著的部分,而忽略了它最接近0的地方㊂经过深入研究,人们发现,信号平方谱能够准确地描述调制信号在倍频处理之后的频谱功率分布情况㊂通过比较信号功率谱和信号平方谱,相关研究人员可以清楚地看出它们的差异㊂随着技术的发展,越来越多的复杂通信信号可以被准确地识别出来,而这一过程的成功取决于如何运用信号平方谱来提取这些信息㊂当BPSK和DSB信号经过平方谱倍频调制处理后,会产生显著的单频特性,从而使得它们的信号更加清晰㊂这也是将BPSK 和DSB信号与其他信号区分开来的关键因素㊂PSK 和SSB信号缺乏单频分量的显著特征,因此无法被检测到㊂FSK信号经过倍频处理后,其调制指数可以实现翻倍,然而,其调制指数较低,因此无法在信号功率谱中得到充分的反映㊂通过信号平方谱,相关研究人员可以轻松识别出FSK信号㊂MSK信号经过倍频处理后,其调制指数变成了1[2]㊂2.3㊀信号四次方谱㊀㊀经过对信号平方谱的深入研究,人们可以更加清楚地理解信号四次方谱,它是一种将信号经过四次方运算后得到的功率谱㊂因此,相关研究人员首先需要对信号进行平方谱分析,其次根据分析结果推断出它的功率谱,最终再次运用平方谱来确定它的频谱特性㊂信号四次方谱技术可以有效地区分Mɤ4的信号以及M>4的信号㊂此外,它还可以用来识别OQPSK和频率调制信号的特征㊂经过四次方谱处理,相关研究人员能够清晰地看到各种通信信号的特点,更好地识别出各种不同的通信信号㊂经过信号四次方谱分析,QPSK和OQPSK在二倍载频处表现出明显的单频特性,而8PSK则完全没有,这一点为研究人员提供了一个有效的识别不同类型通信信号的重要依据㊂利用这一独特的特性,相关研究人员能够准确地识别出不同的通信信号,从而更好地选择最佳的调制模式㊂调制信号可以有效地提升信号传输的效率,从而确保信号的安全接收和传输[3]㊂2.4㊀信号包络谱㊀㊀信号包络谱是一种技术,它将两个独立的通信信道进行了加密处理,并为它们设置了一个特定的编码序列㊂这样,相关研究人员就能够更好地识别它们之间的差异㊂尽管安全性有了显著提升,但是在检测这两种通信信号时仍然存在一定的挑战㊂由于传统的检测技术无法有效地识别出两种信号之间的差异,因此,相关研究人员必须借助于信号包络谱的精准分析,以便准确地识别出它们之间的差异,并且根据不同的调制方式做出最佳的选择㊂然而,在实际的通信领域,信号包络谱被广泛用于识别OQPSK和QPSK 之间的差异㊂由于PSK信号通过滚降成形技术实现了调制,使其包络结构能够清晰地反映它的速度变化情况,从而使得相关研究人员可以利用它将两种信号区分开㊂经过仔细观察,OQPSK信号的包络谱呈现非常明显的速率谱线,而QPSK信号的包络谱则没有这种特征㊂这表明,两种信号之间存在着显著的差异㊂利用这一独特的特性,相关研究人员能够更加准确地识别出两种不同的信号㊂由于OQPSK信号Q路比I路延迟了1/2码元,从而导致包络变得更加紧凑,使得相关研究人员无法清晰地观察到明显的符号速率谱线㊂QPSK信号的特征与传统的信号有很大的差异,通过观察它的信号包络图,相关研究人员能够清晰地发现它的符号频率[4]㊂3　分类特征参数的确定㊀㊀要实现卫星通信中常见的调制方式的自动识别,必须先确定相关的特征参数,以便进行有效的分析㊂为了更好地理解和掌握各种信号的特性,相关研究人员首先必须将它们划分为不同的类别,并研究它们使用的调制技术㊂通过深入研究,相关研究人员可以更好地理解各种不同类型通信信号的调制特征,并且可以发现它们之间存在着显著的差异㊂基于对这些数据的深入分析,相关研究人员可以更准确地识别通信信号的调制方式,从而提高识别的准确性㊂通过观察它的表面特征,研究人员可以决定使用单频偏移值或者仅使用单频分量来进行检测㊂3.1㊀单频分量偏移值检测㊀㊀为了检测出信号的单频分量偏移值,研究人员必须通过比较单频分量和载波频率的差值来获得更准确的结果㊂为了确定两个数据之间的差异,相关研究人员需要收集相关的信息并建立数据模型,并通过使用公式计算,更精确地测量信号的偏移量,从而评估信号的稳定性㊂因此,为了确保卫星通信的高效运作,必须有效地采集和处理卫星发出的信号㊂3.2㊀单频分量检测㊀㊀通过单频分量检测,可以准确地确定信号谱的特征,包括最显著的特征和两条谱线之间的比例㊂单频谱线在这一信号谱线中显得格外突出,它是区分不同类型通信信号的关键特征㊂如果线谱的强度超过了一个特定的阈值,那么就能够断定这个区域存在一个独立的频率成分[5]㊂4㊀识别方法与操作流程㊀㊀为确定卫星通信的最佳调制方式,收集卫星信号的数据显得尤为重要㊂因此,研究人员需要采用专门的波谱收集技术,对相关信息进行精确的收集,并利用数学建模技术,从中抽取单频分量偏移值和单频分量,以此确定最佳的卫星信号调制方式㊂目前,许多研究人员仍然使用传统的信息收集设备来收集信息㊂随着科技的发展,目前的卫星传输方式已经远远落后于时代的发展,因此,我国必须加强对信息收集㊁信号处理等设备的投入,以确保更准确地识别卫星通信,并且确保其可靠性㊂5㊀结语㊀㊀在当今复杂的通信环境中,能够准确识别出各类信号的关键在于它们各自的独特性,而这些特征正是有效区分各类信号的基础㊂随着科技的飞速发展,卫星通信技术已经被广泛应用于各行各业,它不仅改变了人们的生活方式,而且还大大提升了人们的生活质量㊂尽管通信信号在实际应用中取得了一定的成效,但仍然存在一些挑战,这些挑战阻碍了信号的接收和传输㊂在当前的环境下,文章分析了常见的频谱特征,并使用适当的公式来确定分类的参数,提供了一种简单易懂的方法,并将它应用于实际的操作中㊂通过实验,笔者发现,采用卫星通信常用的调制方式,可以大大减少烦琐的操作,节省时间和资金㊂参考文献[1]李亚蕊,曹玉玲,冀璐.卫星通信常用调制方式的自动识别[J].中国环境科技学报道,2020(5):70-73. [2]冷明祥,赵俊,唐晓东,等.卫星通信常用调制方式的自动识别[J].天津大学学报(社会科学版), 2021(2):7-9.[3]李亚男,曹继龙,张智杨.卫星通信常用调制方式的自动识别[J].中国科技学报道,2020(5):10-12. [4]程思橦,杨永才,蒋思恒,等.卫星通信常用调制方式的自动识别[J].北京科技大学学报(社会科学版),2021(2):14-16.[5]耿浩渺,曹玲,秦璐.卫星通信常用调制方式的自动识别[J].中国科技学报道,2021(5):78-80.(编辑㊀王雪芬)Automatic identification of common modulation modes in satellite communicationYe Yilong1Peng Chunrong21.The54th Research Institute of CETC Shijiazhuang050081 China2.Unit61655of the People s Liberation Army Chongqing400000 ChinaAbstract With the development of times Chinese space satellite communication technology has made a great breakthrough and has become one of the world s most competitive industries.There are many modulation modes in satellite communication but there are a series of problems in practical application.This paper presents a new scheme for automatic recognition of common modulation modes in satellite communication.Based on the spectrum characteristics of the signal the signal power spectrum the signal square spectrum the signal fourth spectrum and the signal envelope spectrum are analyzed and a new type of classification characteristic parameters are proposed. Finally the recognition method and the operation process are summarized.This scheme can be used for automatic recognition of common modulation modes in satellite communication.Key words satellite communication modulation mode automatic recognition。

系统实验（通信方向）实验报告实验九：O Q P S K、D Q P S K、Q P S K成型调制学号姓名：04016437 郑志刚同组成员：04016428 朱晗东School of Information Science andEngineering Southeast UniversityNovember 20191.1OQPSK调制解调一、实验目的1．掌握OQPSK调制解调的原理及实现方法,和QPSK的区别。

2．分别采用A方式及B方式OQPSK调制，观测调制信号的波形及星座图。

二、实验仪器1．RZ9681实验平台2．实验模块：•基带信号产生与码型变换模块-A2•信道编码与频带调制模块-A4•纠错译码与频带解调模块-A53．100M双通道示波器4．信号连接线5．PC机（二次开发）三、实验原理3.1 OQPSK调制解调原理在QPSK体制中，它的相邻码元最大相位差达到180°。

由于这样的相位突变在频带受限的系统中会引起信号包络的很大起伏，这是我们不希望的。

所以为了减小此相位突变，将两个正交分量的两个比特DI和DQ在时间上错开半个码元（TS/2），使之不可能同时改变。

这样安排后相邻码元相位差的最大值仅为90°，从而减小了信号振幅的起伏。

这种体制称为偏移四相相移键控（Offset QPSK，OQPSK）。

QPSK和OQPSK信号的相位转移图如图5.2-1所示。

k kQPSK OQPSK图5.2-1 QPSK及OQPSK调制的星座图和相位转移图（B方式）如上图所示，采用OQPSK调制后，相位转移图中的信号点只能沿着正方形四边移动，故相位只能发生π/2的的好。

变化。

相位跳变小，所以频谱特性要比QPSK图5.2-2 OQPSK调制器框图图5.2-3 OQPSK相干解调器框图在OQPSK调制框图中可以看到，和QPSK调制相比，在OQPSK调制时，串并转后后的Q路延时了半个码元（T/2），其他部分和QPSK调制相同。