二进制相移键控调制(2PSK)

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绝对相移是利用载波的相位（指初相）直接表示数字信号的相移方式。二进制相移键控中，通常用相位0和来分别表示“0”或“1”。2PSK已调信号的时域表达式为

这里，s(t)与2ASK及2FSK时不同，为双极性数字基带信号，即

式中，g(t)是高度为1，宽度为的门函数；

因此，在某一个码元持续时间内观察时,有，或π。

当码元宽度为载波周期的整数倍时，2PSK信号的典型波形如下图，2PSK信号的模拟调制法框图（a）；图（b）是产生2PSK信号的键控法框图，就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s(t)要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。

2PSK信号的功率谱密度及其功率谱示意图如下:

2PSK信号属于DSB信号,它的解调,不再能采用包络检测的方法,只能进行相干解调。

二进制相位键控2PSK

1、一般原理与实现方法

绝对相移是利用载波的相位（指初相）直接表示数字信号的相移方式。二进制相移键控中，通常用相位0和π来分别表示“0”或“1”。2PSK已调信号的时域表达式为

（1）

这里，s(t)与2ASK及2FSK时不同，为双极性数字基带信号，即

（2）

式中，g(t)是高度为1，宽度为的门函数；

（3）

因此，在某一个码元持续时间内观察时，有

，或π （4）

当码元宽度为载波周期的整数倍时，2PSK信号的典型波形如图1所示。

图1 2PSK信号的典型波形

2PSK信号的调制方框图如图2示。图（a）是产生2PSK信号的模拟调制法框图；图（b）是产生2PSK信号的键控法框图。

图2 2PSK调制器框图

就模拟调制法而言，与产生2ASK信号的方法比较，只是对s(t)要求不同，因此2PSK信号可以看作是双极性基带信号作用下的DSB调幅信号。而就键控法来说，用数字基带信号s(t)控制开关电路，选择不同相位的载波输出，这时s(t)为单极性NRZ或双极性NRZ脉冲序列信号均可。

2PSK信号属于DSB信号，它的解调，不再能采用包络检测的方法，只能进行相干解调，其方框图如图3。工作原理简要分析如下。

图3 2PSK信号接收系统方框图

不考虑噪声时，带通滤波器输出可表示为

（5）

式中为2PSK信号某一码元的初相。时，代表数字“0”；时，代表数字“1”。与同步载波相乘后，输出为

（6）

经低通滤波器滤除高频分量，得解调器输出为

（7）

根据发端产生2PSK信号时（0或π）代表数字信息（“1”或“0”）的规定，以及收端x(t)与的关系的特性，抽样判决器的判决准则为

（8）

其中x为x(t)在抽样时刻的值。

2PSK接收系统各点波形如图4所示。

可见，2PSK信号相干解调的过程实际上是输入已调信号与本地载波信号进行极性比较的过程，故常称为极性比较法解调。

由于2PSK信号实际上是以一个固定初相的末调载波为参考的，因此，解调时必须有与此同频同相的同步载波。如果同步载波的相位发生变化，如0相位变为π相位或π相位变为0相位，则恢复的数字信息就会发生“0”变“1”或“1”变“0”，从而造成错误的恢复。这种因为本地参考载波倒相，而在接收端发生错误恢复的现象称为“倒π”现象或“反向工作”现象。绝对移相的主要缺点是容易产生相位模糊，造成反向工作。这也是它实际应用较少的主要原因。

2、2PSK信号的频谱和带宽

2PSK信号与2ASK信号的时域表达式在形式上是完全相同的，所不同的只是两者基带信号s(t)的构成，一个由双极性NRZ码组成，另一个由单极性NRZ码组成。因此，求2PSK信号的功率谱密度时，也可采用与求2ASK信号功率谱密度相同的方法。

2PSK信号的功率谱密度可以写成

（9）

其中基带数字信号s(t)的功率谱密度。对于双极性NRZ码，有

（10）

需要注意的是，该式是在双极性基带信号“0”、“1”等概（p=1/2）出现的条件下获得的，一般情况下，当p≠1/2时，中将含有直流分量。

将上式代入式（9）,得

（11）

2PSK信号功率谱示意图如图5所示。

图5 2PSK信号的功率谱

由图5可见：

（1）当双极性基带信号以相等的概率（p=1/2）出现时，2PSK信号的功率谱仅由连续谱组成。而一般情况下，2PSK信号的功率谱由连续谱和离散谱两部分组成。其中，连续谱取决于数字基带信号s(t)经线性调制后的双边带谱，而离散谱则由载波分量确定。

（2）2PSK的连续谱部分与2ASK信号的连续谱基本相同（仅差一个常数因子）。因此，2PSK信号的带宽、频带利用率也与2ASK信号的相同

（12）

（13）

其中，为数字基带信号带宽。这就表明，在数字调制中，2PSK（后面将会看到2DPSK也同样）的频谱特性与2ASK十分相似。相位调制和频率调制一样，本质上是一种非线性调制，但在数字调相中，由于表征信息的相位变化只有有限的离散取值，因此，可以把相位变化归结为幅度变化。这样一来，数字调相同线性调制的数字调幅就联系起来了，为此可以把数字调相信号当作线性调制信号来处理了。但是不能把上述概念推广到所有调相信号中去。