相移键控(PSK)

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PSK就是根据数字基带信号的两个电平使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。在数字通信的三种调制方式(ASK、FSK、PSK)中,就频带利用率和抗噪声性能(或功率利用率)两个方面来看,理论上都是PSK系统最佳。所以PSK在中、高速数据传输中得到了广泛的应用。

产生PSK信号的两种方法:

1.调相法:将基带数字信号(双极性)与载波信号直接相乘的方法。

2.选择法:用数字基带信号去对相位相差180°的两个载波进行选择。两个相位通常相差180°,此时称为反向键控。

2PSK信号的产生框图:

image: bk071312m_1.jpg

类型:二进制相移键控(2PSK),多进制相移键控(MPSK),差分四相移相键控(DQPSK),偏移四相移相键控(OQPSK)。

二进制移相键控及二进制差分相位键控(2PSK及2DPSK)

2PSK,二进制移相键控方式,是键控的载波相位按基带脉冲序列的规律而改变的一种数字调制方式。就是根据数字基带信号的两个电平(或符号)使载波相位在两个不同的数值之间切换的一种相位调制方法。两个载波相位通常相差180°,此时称为反向键控(PSK),也称为绝对相移方式。

2DPSK方式是利用前后相邻码元的相对载波相位值去表示数字信息的一种方式。即用前后两个码元之间相差来表示码元的值“0”和“1”。(详见下面的“绝对码、相对码、2PSK、2DPSK的对应关系及波形”图)。

image: bk071312m_2.jpg


解调方法:相干解调。

(1)利用匹配滤波器进行解调。

image: bk071312m_3.jpg

(2)具有低通滤波器的相干解调。

偏移四相移相键控(OQPSK)

OQPSK是在QPSK基础上发展起来的一种恒包络数字调制技术。这里,所谓恒包络技术是指已调波的包络保持为恒定,它与多进制调制是从不同的两个角度来考虑调制技术的。恒包络技术所产生的已调波经过发送带限后,当通过非线性部件时,只产生很小的频谱扩展。这种形式的已调波具有两个主要特点,其一是包络恒定或起伏很小;其二是已调波频谱具有高频快速滚降特性,或者说已调波旁瓣很小,甚至几乎没有旁瓣。采用这种技术已实现了多种调制方式,OQPSK以及本节以下各部分所讨论的数字调制技术都属于恒包络调制技术。 一个已调波的频谱特性与其相位路径有着密切的关系(因为ω=dθ(t)1dt),因此,为了控制已调波的频率特性,必须控制它的相位特性。恒包络调制技术的发展正是始终围绕着进一步改善已调波的相位路径这一中心进行的。

OQPSK也称为偏移四相相移键控(offset-QPSK),是QPSK的改进型。它与QPSK有同样的相位关系,也是把输入码流分成两路,然后进行正交调制。不同点在于它将同相和正交两支路的码流在时间上错开了半个码元周期。由于两支路码元半周期的偏移,每次只有一路可能发生极性翻转,不会发生两支路码元极性同时翻转的现象。因此,OQPSK信号相位只能跳变0°、±90°,不会出现180°的相位跳变。

OQPSK信号的产生原理可由下图来说明。图中Tb/2的延迟电路是为了保证I、Q两路码元偏移半个码元周期。BPF的作用是形成QPSK信号的频谱形状,保持包络恒定。除此之外,其它均与QPSK作用相同。

image: bk071312m_4.jpg


OQPSK信号解调

OQPSK信号可采用正交相干解调方式解调,其原理如图所示。由图看出,它与QPSK信号的解调原理基本相同,其差别仅在于对Q支路信号抽样判决时间比I支路延迟了Tb/2,这是因为在调制时Q支路信号在时间上偏移了Tb/2,所以抽样判决时刻也应偏移Tb/2,以保证对两支路交错抽样。

OQPSK克服了QPSK的l80°的相位跳变,信号通过BPF后包络起伏小,性能得到了改善,因此受到了广泛重视。但是,当码元转换时,相位变化不连续,存在90°的相位跳变,因而高频滚降慢,频带仍然较宽。

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