BPSK數(shù)字調(diào)制

1、 相移鍵控相移鍵控PSK利用載波的相位變化來反映數(shù)字信號(hào)，載波的振幅和頻利用載波的相位變化來反映數(shù)字信號(hào)，載波的振幅和頻率均不變化。應(yīng)用很廣泛，抗噪聲性能比率均不變化。應(yīng)用很廣泛，抗噪聲性能比ASK和和FSK都更優(yōu)，頻帶利用率較高。都更優(yōu)，頻帶利用率較高。 應(yīng)用在中、高速的數(shù)據(jù)傳輸中應(yīng)用在中、高速的數(shù)據(jù)傳輸中 開始是開始是2PSK，在此基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生了，在此基礎(chǔ)上發(fā)展產(chǎn)生了DPSK、QPSK( Quadrature Phase Shift Keying)、OQPSK (Offset QPSK)、/4-QPSK。這些數(shù)字調(diào)制方式廣泛。這些數(shù)字調(diào)制方式廣泛應(yīng)用在應(yīng)用在3G移動(dòng)通信系統(tǒng)中。移動(dòng)通信系

2、統(tǒng)中。 相移鍵控的基本原理相移鍵控的基本原理載波信號(hào)的函數(shù)式為載波信號(hào)的函數(shù)式為： Sk(t)=cos(w wc+k) 這里，這里， 振幅取歸一化值振幅取歸一化值1；w wc是載波頻率，為常數(shù)；是載波頻率，為常數(shù)；k是受是受數(shù)字信號(hào)控制的相位，它有有限的數(shù)字信號(hào)控制的相位，它有有限的M個(gè)不同取值，每個(gè)相位攜帶個(gè)不同取值，每個(gè)相位攜帶的信息量的信息量I = log 2 M (bit)。例如，當(dāng)例如，當(dāng)M=2，k的每一相位攜帶的每一相位攜帶1bit信息：信息：0或或1；當(dāng)；當(dāng)M=4，k的每一相位攜帶的每一相位攜帶2bit信息：信息：00、01、10或或11；當(dāng)；當(dāng)M=8，k的的每一相位攜帶每一相位

3、攜帶3bit信息：信息：000、001、010、011、100、101、110或或111。在發(fā)送端，數(shù)字調(diào)制器輸出的載波信號(hào)相位將隨輸入不同的數(shù)在發(fā)送端，數(shù)字調(diào)制器輸出的載波信號(hào)相位將隨輸入不同的數(shù)字信號(hào)而改變。對(duì)于一個(gè)數(shù)字信號(hào)，字信號(hào)而改變。對(duì)于一個(gè)數(shù)字信號(hào)，Sk(t)的相位的相位k將取一個(gè)特將取一個(gè)特定的值與之對(duì)應(yīng)。定的值與之對(duì)應(yīng)。1、二相相移鍵控、二相相移鍵控 當(dāng)數(shù)字信號(hào)為當(dāng)數(shù)字信號(hào)為0和和1時(shí)，時(shí)，M=2就可以了，采用二就可以了，采用二相相移鍵控。二相相移鍵控有兩種形式，一種相相移鍵控。二相相移鍵控有兩種形式，一種是絕對(duì)二相相移鍵控是絕對(duì)二相相移鍵控(Binary PSK，BPSK)，

4、另一種是差分二相相移鍵控（另一種是差分二相相移鍵控（Differential BPSK，DBPSK）1）絕對(duì)二相相移鍵控（）絕對(duì)二相相移鍵控（BPSK） 絕對(duì)二相相移鍵控也稱為二相相移鍵控，其調(diào)絕對(duì)二相相移鍵控也稱為二相相移鍵控，其調(diào)制信號(hào)是，制信號(hào)是，Sk(t)=cos(w wc+k)。調(diào)制器原理如。調(diào)制器原理如圖所示。圖所示。 歸一化雙極性數(shù)字信號(hào)序列歸一化雙極性數(shù)字信號(hào)序列Xk是由基帶數(shù)字信是由基帶數(shù)字信號(hào)號(hào)0和和1轉(zhuǎn)換而來，轉(zhuǎn)換而來， 基帶數(shù)字信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)0和和1分別轉(zhuǎn)分別轉(zhuǎn)換成歸一化雙極性數(shù)字信號(hào)換成歸一化雙極性數(shù)字信號(hào)1和和-1。將。將Xk與載與載波信號(hào)波信號(hào)cos w wc同

5、時(shí)輸入乘法器，得到同時(shí)輸入乘法器，得到BPSK調(diào)調(diào)制波形制波形Sk(t)：Sk(t)=Xk cos w wc=1cos w wc。 當(dāng)基帶數(shù)字信號(hào)為當(dāng)基帶數(shù)字信號(hào)為0時(shí)時(shí), Xk=+1，Sk(t)= +1cos w wc=cos(w wc +0 0) 。 當(dāng)基帶數(shù)字信號(hào)為當(dāng)基帶數(shù)字信號(hào)為1時(shí)時(shí), Xk=-1，Sk(t) =-1cos w wc =cos(w wc +p p)。 調(diào)制信號(hào)相位調(diào)制信號(hào)相位k在基帶數(shù)字信號(hào)在基帶數(shù)字信號(hào)0和和1的調(diào)制下的調(diào)制下取兩個(gè)不同的值取兩個(gè)不同的值和和0。 BPSK調(diào)制信號(hào)波形如圖所示。調(diào)制信號(hào)波形如圖所示。 BPSK是絕對(duì)調(diào)相，解調(diào)器的本地載波是絕對(duì)調(diào)相，解

6、調(diào)器的本地載波cos w wc 必須與發(fā)端載波同步，這就是相干必須與發(fā)端載波同步，這就是相干解調(diào)。解調(diào)器原理如圖所示。解調(diào)。解調(diào)器原理如圖所示。 接收的調(diào)相信號(hào)接收的調(diào)相信號(hào)Sk(t) = cos w wc 與本地與本地的載波信號(hào)的載波信號(hào)cos w wc在乘法器里相乘后得在乘法器里相乘后得到到Sk(t)，按照倍角原理得：，按照倍角原理得： Sk(t)=cos2 w wc =(1/2) 1+cos(2w wc) 由于由于S(t)有有和和0兩個(gè)相位，本地余弦信號(hào)兩個(gè)相位，本地余弦信號(hào)只有一個(gè)相位，所以相乘后將交替出現(xiàn)只有一個(gè)相位，所以相乘后將交替出現(xiàn)常數(shù)項(xiàng)常數(shù)項(xiàng)1/2。用帶通濾波器濾除。用帶通濾

7、波器濾除2w wc 后，后，剩下的剩下的1/2常數(shù)項(xiàng)分別表示數(shù)字信號(hào)常數(shù)項(xiàng)分別表示數(shù)字信號(hào)1和和0 。 BPSK信號(hào)的功率譜密度如下圖所示。信號(hào)的功率譜密度如下圖所示。 設(shè)數(shù)字信號(hào)的設(shè)數(shù)字信號(hào)的bit周期是周期是Tb, 數(shù)字信號(hào)速數(shù)字信號(hào)速率為率為1/Tb（bps）。）。 如圖如圖,BPSK信號(hào)的帶寬為信號(hào)的帶寬為: 2fb= 2/Tb (Hz) 。 頻帶利用率為：頻帶利用率為：(1/Tb)/ 2fb=0.5 (bps/Hz)。2） 差分二相移相鍵控差分二相移相鍵控 DBPSK可以有效避免可以有效避免BPSK的相位模糊，克服的相位模糊，克服接收數(shù)據(jù)反相問題。接收數(shù)據(jù)反相問題。 DBPSK調(diào)制原

8、理調(diào)制原理 先將基帶數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分碼，方法是出現(xiàn)先將基帶數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成差分碼，方法是出現(xiàn)基帶數(shù)字信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)1，差分碼脈沖前沿跳變；出現(xiàn)，差分碼脈沖前沿跳變；出現(xiàn)基帶數(shù)字信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)0，差分碼脈沖前沿不跳變。然，差分碼脈沖前沿不跳變。然后利用差分碼對(duì)載波進(jìn)行后利用差分碼對(duì)載波進(jìn)行BPSK調(diào)制。原理圖調(diào)制。原理圖和波形圖如下：和波形圖如下： DBPSK解調(diào)原理解調(diào)原理 DBPSK解調(diào)不需要用與發(fā)端同步的載波，這解調(diào)不需要用與發(fā)端同步的載波，這種解調(diào)方法稱為非相干解調(diào)。前一個(gè)碼元周期種解調(diào)方法稱為非相干解調(diào)。前一個(gè)碼元周期內(nèi)的載波經(jīng)過延時(shí)一個(gè)碼元周期后與當(dāng)前接收內(nèi)的載波經(jīng)過延時(shí)一個(gè)碼元周期后與當(dāng)前接收的碼元周期內(nèi)的載波進(jìn)行模二加的碼元周期內(nèi)的載波進(jìn)