二进制绝对相位调制技术

1.2PSK调制

二进制绝对相位调制（2PSK）是用二进制数字基带信号控制载波的相位。如信息为“1”码时，使载波相位反相，信息为“0”码时，使载波保持不变，此规则称为“1”变、“0”不变。波形图如图6-12所示。

必须强调的是，根据2PSK调制规则，画2PSK波形时一定要先画出未调载波，因为2PSK的相位是以未调载波相位为参考的，尤其当码元宽度不是载波周期的整数倍时，这点至关重要。

（1）2PSK信号表达式

s_2PSK（t）=s′（t）·Acos2πf_ct （6-14）

式中，s′（t）是与s（t）对应的双极性不归零矩形信号，如采用“1”变“0”不变规则时，两者的对应关系为

图6-12 2PSK波形

（2）2PSK信号的产生

2PSK信号的产生可用相乘法也可用键控法，如图6-13所示。

图6-13 2PSK调制器框图

a）相乘法 b）键控法

（3）2PSK信号功率谱

根据2PSK波形表达式（6-14），可得2PSK的功率谱为

式中，P（f）是数字基带信号s′（t）的功率谱。s′（t）是双极性不归零矩形信号，当“1”、“0”等概时，其功率谱为

代入式（6-15）得2PSK信号的功率谱示意图如图6-14所示。可见，2PSK的功率谱与2ASK的功率谱相比，只少了一个离散分量。

图6-14 2PSK信号功率谱

结论：①2PSK信号的功率谱只有连续谱。连续谱的主瓣宽度等于二进制码元速率的2倍。

②2PSK信号的带宽为(www.xing528.com)

B_2PSK=2f_b （6-17）

③2PSK信号的频带利用率为

可见，与2ASK信号的频带利用率相同，2PSK信号的频带利用率优于2FSK的频带利用率。

2.2PSK信号解调

2PSK是用相对于载波的相位差来传输信息的，故解调时必须要有相干载波做为参考，因而只能采用相干解调法。2PSK信号的相干解调法又称为极性比较法，解调器框图如图6-15所示。

需要指出的是，图6-15与图6-5表面看是一样的，其唯一的区别是，图6-15中接收信号是双极性的，故判决门限在“1”、“0”等概时为零。

图6-15 2PSK相干解调器框图

另外还要注意，解调的目的是恢复发送信息，因此解调器的判决规则一定要与调制规则相一致。例如，当调制规则采用“1”变、“0”不变时，判决规则为

若调制规则采用“0”变、“1”不变时，则判决规则相应地变为

2PSK信号解调器的误码率为

式中，是发“1”时接收机输入端的2PSK信号的比特能量，也是2PSK信号的平均比特能量；n₀是信道高斯白噪声的单边功率谱密度。

例如，2PSK调制系统的码元速率为2000Baud，发“1”和发“0”时接收端收到信号的振幅为20mV，信道中加性高斯白噪声的双边功率谱密度n₀/2=2.17×10^-9W/Hz。则由条件可得，n0=4.34×10^-9W/Hz，分别代入上述误码率公式，得到最佳解调时的误码率为。

3.2PSK调制存在的问题

2PSK信号在解调时需要一个与接收2PSK信号中的载波同频同相的本地载波，而这个本地载波是由载波提取电路产生的。但有些载波提取电路提取的本地载波存在相位模糊，即提取的本地载波可能与接收2PSK信号中的载波同频同相，也有可能是同频反相。当同频同相时，相干解调后还原的信息与发送的信息相同（无误码时）。若出现同频反相，则解调后的信息与发送信息完全相反（1、0对换），这种情况称为反向工作。反向工作时的解调器输出波形如图6-16所示。

需要指出的是，由于载波提取电路提取的本地载波是否与所需载波反相完全是随机的，所以解调器输出的信息是否反相也是无法知道的。反向工作对于数字信号的传输来说当然是不能允许的。

解决2PSK反向工作问题的一种常用方法是采用二进制相对相位调制，即2DPSK。

图6-16 2PSK相干解调反向工作时的波形