6.4 二进制移相键控（2PSK）及二进制差分移相键控（2DPSK）本节讨论:6.4.1、2PSK信号及2DPSK信号的定义事6.4.2、2PSK信号及2DPSK信号的波形事6.4.3、2PSK信号的时域表达式*6.4.4, 2PSK信号的功率谱密度6.4.5、2PSK信号的产生6.4.6、2PSK信号的解调空 6.4.7、2DPSK 方式空6.4.8、2PSK及2DPSK系统的抗噪声性能丿641、2PSK、 2DPSK信号的定义:一、2PSK:数字信号X的“1”都对应于已调信号旳中的载波0相位；数字信号X的“0”都对应于已调信号中衍酗肚载波肚相位，反之亦然。这种调相方式称为“绝对调相”。又称二相绝对调相（2PSK）。注意：1、无论哪一种对应关系，已调信号的相位变化都是相对于一个固定的参考相位未调载波的相位来取值。2、在实际应用中，存在相干载波相位模糊问题，即在二相绝对调相接收中可能出现倒盘现象。为此，也可采用差分编码，这里通常称为相对（差分）移相，每一个码元中载波相位的变化不是以固定相位作参考，而是以前一码元载波的相位为参考。二、2DPSK：当数字信号X。为“1”时，码元中载波的相位相对于前一个码元的载波相位变化n ； 当数字信号X为“0”时，码元中载波的相位相对于前一码元的载波相位不变化，反之亦 然。这种调相方式称为二相相对调相（2DPSK）。J6.4.2、2PSK、 2DPSK 信号波形从波形中可以看出，数字信号（码）和已调载波的相位关系见下表：数字信号（码）101100101已调载绝对相位g0n00nn0n0波每个g10nn0nnn00n码元的相位相对相位9 2n00n000nn0en0nn00n0n(1)1001000110相对（差分）码(2)01101110016.4.3、2PSK信号的时域表达式:2PSK 采用的两种载波信号是:cos 叫fCOS（fl? + 冗）=一 cos 0?2为信息码元，且6已厲），在二进制频相键控2PSK中，当传送“1”码时对应于 载波的初始相位为0传送“0”码时对应于载波的初始相位为路，即口 _，概率为只 对应于曲哄H 0?概率为（1-尸），对应于一曲碍-呃）为使变为双极性不归零脉冲信号，令= 2）m_i，当2 i,，当匚=1；当2 = 0时，G=T，所以时,为双极性不归零脉冲信号，其中 U卫 E (1, -1)2PSK 信号的时域表达式:典）=其中，1, 06.4.5、2PSK信号的产生:图6-4-1 2PSK信号的的键控法框图。第二种方法:相乘电路法单极性不S2PSK(t)双极性点卡归零倍号E Wji 2| I1- f-变换图6-4-2 2PSK信号的相乘电路法64.6、2PSK信号的解调:因 2PSK 已调信号的包络幅度不变，所以不能采用包络检波法， 通常采用相干解调法解出 2PSK 的已调信号。图 6-4-3 2PSK 信号的相干解调框图抽样判决规则:r()o,则判 CM = 1时)2则判CB=-12PSK解调中的“倒疋”现象:我们研究恥码元区间的解调过程，此时岂p肚=匚恥叫f =U(J cosa?图 6.2.18 中低通滤波器的输入信号为Up COS Uf/ = ； + 才匚Q 2由”上式中的信号通过低通滤波器后，滤除高频分量，可以得到低通滤波器的输出信号为则抽样判决器的判决结果为当CQ时心吋13有I】时，有当氏时心卜芦。有冼=T时,，有从以上的判决结果可知：=氐,相干解调的结果正确，没有差错。现在假设由于某种原因，使本地载波的相位改变了用，即本地载波变成了7W ,则这时低通滤波器的输入信号为:上式中的信号通过低通滤波器后，滤除高频分量，可以得到低通滤波器的输出信号为则抽样判决器的判决结果为时，r(o) = -j0 有 I，有从以上的判决结果可知：5 = 7,相干解调的输出结果正变负，负变正，这种现象, 即为2PSK相干解调过程中的“倒话”现象。由于本地相干载波一般是从接收信号中提取形成的 通常它的相位有两个稳定状态0 或常，在各种干扰作用下，其相位可以由一种状态变到另一种状态，并且是随机的，这使 得解调出的消息可能与原始消息符号相反，由于“倒路”现象是随机的，因此使得无法判 断話的正确与否。因此，实际中一般不采用2PSK方式，为了克服2PSK的“倒江”现象，提出了差分移 相键控，即 2DPSK。)6. 4.7、 2DPSK 方式：二进制移相键控2PSK是利用载波相位的绝对数值来传送数字信息，也称为绝对移相。而 2DPSK 则是利用相邻的码元之间的载波相位差来传送消息，即相对移相。例如：假设相位值用相位偏移也 -叽，如果2 =1，则佔“, D = 0 .Ao? = 0 如果，则9参考相位0110101110绝对码2PSK相位0咒00应质0绝对移相2DPSK相位0000n000相对移相00100110100相对码O 2DPSK的产生：将绝对码变换成相对码 对相对码进行绝对移相键控(2PSK)(1)相对码亠的产生方法:根据：2 = 一1得到 = 2 -1延时绝对码6图 6-4-4 绝对码变相对码的方框图(2) 2DPSK 信号的产生波形 变换延时相对码挤绝对码Drr呂2DP猛(f)图6-4-5 2DPSK信号的调制方框图(动画)图 6-4-5 中，波形变换器用来完成单极性不归零波形到双极性波形的变换，其变换关系 为5=2妇因为 E （1,0）,所以有E E （-1,1）。相对移相信号可以看成是把信息码 （绝对码）变换成相对码，然后再对相对码进行绝对移相形成的。结论:在 2DPSK 中,数字信息是利用相邻的码元之间的相位差来传送,因此即使本地相干载波 的相位“倒路”，但并不影响相对关系，虽然解调得到的相对码是,但经差分 译码后得到的绝对码不会出现 T 1,1 T 的倒置现象，从而克服了 2PSK方式中的“倒 筑”现象。o 2DPSK信号的解调相干解调法（极性比较法）（动画）bn-抽样D波形（反 变换器延时带通滤波器木地載波监鬧f低通滤波器定时脉冲兀判决器图6-4-6 2DPSK信号的相干解调方框图（/动画）2DPSK的解调结果不受本地载波的相位“倒路”的影响。证明：假设由于某种原因，使本地载波的相位改变了 1动，即本地载波变成了一血吩，则（双极性波形）解调器的输出为: -i = 帚1 = dk（单极性波形）差分相干解调法（动画演示）图6-4-7 2DPSK信号的差分相干解调方框图（/动画）2DPSK的差分相干解调法，不需要专门的本地相干载波，将2DPSK信号延时一个码元间 隔兀后与2DPSK信号本身相乘，相乘的结果反映了前后码元的相对相位关系，经低通滤波 器后送到抽样判决器，抽样判决器抽样的结果即为原始数字信息，不需要差分译码。只有 2DPSK信号才能采用这种方法解调，因为它是以前一个码元的载波相位作为参考相位，而不 是未调载波的相位。采用差分相干解调法的2DPSK方式，虽然不需要本地相干载波，但需要能够精确地延迟 一个码元间隔氏的延迟电路，延迟电路的精度要求很准，实际实现时，延时线不好作，而 且2DPSK的抗噪声性能不如2PSK。）648、二进制绝对移相键控（2PSK）系统及相对移相键控 （2DPSK）系统的总误码率从前面的分析可知，单从信号波形上看，无论是绝对移相信号还是相对移相信号，都是一对倒相信号的序列。因此，在讨论移相键控系统的抗噪声性能时，假设发送端发出的信号为(64-5)其中这里，当用她）表示绝对移相信号时，上式中的“1”和“0”就是原始的信息码（绝对 码）；当用血）表示相对移相信号时，上式中的“1”和“0”不再是原始的信息码（绝对码）， 而是由绝对码变换成相对码后的“1”和“0”。通常采用相干解调法和差分相干解调法对式（6.4-5）中移相信号进行解调，以下我们就详细 讨论采用这两种解调方法下系统的抗噪声性能。2PSK相干解调法的误码率2DPSK差分相干解调法的误码率 2DPSK相干解调法的误码率o 一、2PSK相干解调法的误码率G捕样乜珈（f）J带通滤波儘本地相干戟波G倔叱f抽样脉冲馬朗或）.滤波器图6-4-8 2PSK信号的相干解调方框图2PSK系统的相干解调法如图6-4-8所示，设抽样判决器的判决门限电平为0电平，则 在一个码元的持续时间内，低通滤波器的输出信号为卜+哄)发送T时 发迭 时以上的结果可以参照式(6.2-14)，因为它们的解调系统是完全相同的则 2PSK 系统总的误码率为Pe = F（O）P（1/O）+ P（1）F（O 门）面求 和因为 和 相等，所以只需计算因为产是均值为，方差为的正态随机变量，所以因为相等，所以 2PSK 信号采用相干解调法时的系统误码率为pe = p(o)p(i/o)+p(i)p(o/i)二刊0刊0)+刊1)= P(O/1)= *rfb 仿)(6