二进制相移键控（2PSK）

1、二进制相移键控（2PSK）数字通信技术 二进制相移键控（2PSK）1.1 PSK信号及功率谱密度 以基带数字信号控制载波的相位，使载波的相位随基带信号的变化而变化称为数字调相，又称相移键控，简写为PSK。相移键控分为绝对相移键控（PSK）和相对相移键控(DPSK)两种方式。相对相移键控又称为差分相移键控。 按PSK的基本定义可画出数字信号与PSK信号的对应波形，如图6-11所示。图中(a)是二进制数字序列对应的脉冲信号；(b)是载波信号；(c)为二相制绝对相移键控信号，记为2PSK；(d)为初相为相的相对相移键控，记为2DPSK，(e)为初相为0相的相对相移键控或称差分相移键控信号，记为2DP

2、SK。图6-11 PSK信号的波形 绝对相移键控信号的调制规则是：数字信号的“1”码对应于已调信号的(正弦波)相位；数字信号的“0”码对应于已调信号的180（余弦波）相位，或反之。这里的0和180是以未调载波的0相位作参考相位的。 相对相移键控信号的调制规则是：数字信号的“1”码使已调信号的相位变化180相位（正弦变余弦或者余弦变正弦）；数字信号的“0”码使已调信号的相位变化0相位（不变），或反之（简单说就是“遇1变，遇0不变”）。这里的0和180的变化是相对于已调信号的前一码元的相位，或者说，这里的变化是以已调信号的前一码元相位作参考相位的。 由图6-11所示相移键控信号波形可以看出，相移键

3、控信号的每一个码元的波形，如果单独来看就是一个初始的数字调幅信号，如抑制载波的双边带调幅信号就是二相绝对调相信号。故可知，相移键控信号功率谱密度就是载波频率为的抑制载波的双边带谱，与抑制载波的2ASK功率谱相同。1.2 二相制相移键控信号的产生和解调 12PSK信号的产生和解调 如前所述，2PSK信号与抑制载波的2ASK信号等效，因此，可以利用双极性基带信号通过乘法器与载波信号相乘得到2PSK信号，这是产生2PSK信号的一种方法。 图6-12(a)给出的是一种用相位选择法产生2PSK信号的原理框图。如图所示，振荡器产生0、180两种不同相位的载波，如输入基带信号为单极性脉冲，当输入高电位“1”

4、码时，门电路1开通，输出相位载波；当输入为低电位时，经倒相电路可以使门电路2开通，输出180相位载波，经合成电路输出即为2PSK信号。图6-12 2PSK信号的产生和解调 图6-12(b)为2PSK信号的解调电路原理框图。2PSK信号的解调需要用相干解调的方式，即需要恢复相干载波，由于2PSK信号中无载波频率分量，所以无法从接收的已调信号中直接提取相干载波。一般采用倍频分频法，如图6-12(b)所示。将输入2PSK信号作全波整流，使整流后的信号中含有2频率的周期波，再利用窄带滤波器取出2频率的周期信号，再经2分频电路得到相干载波fc，最后经过相乘电路进行相干解调即可输出基带信号。 这种2PSK

5、信号的解调存在一个问题，即2分频器电路输出存在相位不定性或称相位模糊问题，如图6-13所示。当二分频器电路输出的相位为0或180不定时，相干解调的输出基带信号就会存在0或1倒相现象，这就是2PSK方式不能直接应用的原因所在。解决这一问题的方法就是采用2DPSK方式。图6-13 二分频电路相位不定性示意 22DPSK信号的产生和解调 我们知道PSK和DPSK均是相位变化来反映基带信号变化的情况，那么两者之间是否存在内在的联系呢？答案是肯定的。我们设an、Dn分别表示绝对码序列和差分码序列，由于相对码是在绝对码的基础上变化而成的。其相应关系为 = (6-7) 其中Dn-1为Dn的前移一位。也即在D

6、n的前面加上一位1或者0，不影响计算结果。 假设基带数字序列为 =10110，则其相对序列为 = 由此可知Dn = 11011。 由图6-14可见，只要将输入的基带数字序列变换成相对序列，即差分码序列，然后用相对序列去进行绝对调相，便可得到2DPSK信号。图6-14 PSK和DPSK的内在联系图 图6-15 2DPSK信号的产生 下面我们看看实际中的两种码变换电路。图6-16 差分码变换电路 图6-16给出了两种码变换电路。图6-16 (a)完成式(6-7)的运算，其中D触发器作一位移位寄存器，延迟一个码元的时间，即由DN得到DN-1，则an与DN-1模2加即可得DN。图6-16(b)是用一J

7、K触发器实现码变换功能。当an为“1”时，JK触发器的JK输入端为高电位，定时脉冲使Q的状态翻转；当an为“0”时，JK端为低电位，Q状态不变。 2DPSK的解调有两种方法：极性比较法和相位比较法。图6-17所示是极性比较法的实现原理框图。极性比较法是对2DPSK信号先进行2PSK解调，然后用码变换器将差分码变为绝对码。 在进行2PSK解调时，可能会出现“1”，“0”倒相现象，但变换为绝对码后的码序列是唯一的，即与倒相无关。接收端码变换器的功能是完成Dn到Dn-1的变换，其变换电路如图6-18所示。由式(6-7)运算，应有 = (6-8)图6-17 2DPSK极性比较法解调 图6-18 差分码

8、/绝对码变换 图6-18电路可完成式(6-8)的运算，图中D1触发器的作用是延迟一个码元时间；定时脉冲的触发沿对准输入相对码的中间时刻，因为模2加电路的两个输入波形的变化沿是不对齐，所以用D2使输出绝对码为不归零码。 2DPSK信号另一种解调方法是相位比较法，又称差分相干解调法。由于2DPSK信号的参考相位是相邻前一码元的载波相位，故解调时可直接比较前后码元载波的相位，从而直接得到相位差携带的数字信息。相位比较法解调的原理框图示于图6-19。解调过程的相应波形如图6-20所示。图6-19 相位比较法解调的原理框图 如图所示，2DPSK信号分成两路，一路直接到乘法器，另一路经延迟一个码元的时间后作为相干载波也加于乘法器。当前后码元相位相同时，输出一个正极性脉冲，当前后码元相位相反时，输出负脉冲，再经低通、取样判决、倒相以及码形成电路形成输出码元。 由图6-20可以看到，