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，載波的振幅和頻利用載波的相位變化來反映數(shù)字信號，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移動通信系統(tǒng)中。移動通信系

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的函數(shù)式為載波信號的函數(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)字信號控制的相位，它有有限的數(shù)字信號控制的相位，它有有限的M個不同取值，每個相位攜帶個不同取值，每個相位攜帶的信息量的信息量I = log 2 M (bit)。例如，當例如，當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；當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；當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相位將隨輸入不同的數(shù)字信號而改變。對于一個數(shù)字信號，字信號而改變。對于一個數(shù)字信號，Sk(t)的相位的相位k將取一個特將取一個特定的值與之對應(yīng)。定的值與之對應(yīng)。1、二相相移鍵控、二相相移鍵控 當數(shù)字信號為當數(shù)字信號為0和和1時，時，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，一種是絕對二相相移鍵控是絕對二相相移鍵控(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）絕對二相相移鍵控（）絕對二相相移鍵控（BPSK） 絕對二相相移鍵控也稱為二相相移鍵控，其調(diào)絕對二相相移鍵控也稱為二相相移鍵控，其調(diào)制信號是，制信號是，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)字信號序列歸一化雙極性數(shù)字信號序列Xk是由基帶數(shù)字信是由基帶數(shù)字信號號0和和1轉(zhuǎn)換而來，轉(zhuǎn)換而來， 基帶數(shù)字信號基帶數(shù)字信號0和和1分別轉(zhuǎn)分別轉(zhuǎn)換成歸一化雙極性數(shù)字信號換成歸一化雙極性數(shù)字信號1和和-1。將。將Xk與載與載波信號波信號cos w wc同

5、時輸入乘法器，得到同時輸入乘法器，得到BPSK調(diào)調(diào)制波形制波形Sk(t)：Sk(t)=Xk cos w wc=1cos w wc。 當基帶數(shù)字信號為當基帶數(shù)字信號為0時時, Xk=+1，Sk(t)= +1cos w wc=cos(w wc +0 0) 。 當基帶數(shù)字信號為當基帶數(shù)字信號為1時時, Xk=-1，Sk(t) =-1cos w wc =cos(w wc +p p)。 調(diào)制信號相位調(diào)制信號相位k在基帶數(shù)字信號在基帶數(shù)字信號0和和1的調(diào)制下的調(diào)制下取兩個不同的值取兩個不同的值和和0。 BPSK調(diào)制信號波形如圖所示。調(diào)制信號波形如圖所示。 BPSK是絕對調(diào)相，解調(diào)器的本地載波是絕對調(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)相信號接收的調(diào)相信號Sk(t) = cos w wc 與本地與本地的載波信號的載波信號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0兩個相位，本地余弦信號兩個相位，本地余弦信號只有一個相位，所以相乘后將交替出現(xiàn)只有一個相位，所以相乘后將交替出現(xiàn)常數(shù)項常數(shù)項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)項分別表示數(shù)字信號常數(shù)項分別表示數(shù)字信號1和和0 。 BPSK信號的功率譜密度如下圖所示。信號的功率譜密度如下圖所示。 設(shè)數(shù)字信號的設(shè)數(shù)字信號的bit周期是周期是Tb, 數(shù)字信號速數(shù)字信號速率為率為1/Tb（bps）。）。 如圖如圖,BPSK信號的帶寬為信號的帶寬為: 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)字信號轉(zhuǎn)換成差分碼，方法是出現(xiàn)先將基帶數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成差分碼，方法是出現(xiàn)基帶數(shù)字信號基帶數(shù)字信號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)字信號基帶數(shù)字信號0，差分碼脈沖前沿不跳變。然，差分碼脈沖前沿不跳變。然后利用差分碼對載波進行后利用差分碼對載波進行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)。前一個碼元周期種解調(diào)方法稱為非相干解調(diào)。前一個碼元周期內(nèi)的載波經(jīng)過延時一個碼元周期后與當前接收內(nèi)的載波經(jīng)過延時一個碼元周期后與當前接收的碼元周期內(nèi)的載波進行模二加的碼元周期內(nèi)的載波進