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BPSK

BPSK全稱 : Binary Phase Shift Keying。把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)值的轉(zhuǎn)換方式之一。是利用偏離相位的復(fù)數(shù)波浪組合來表現(xiàn)信息鍵控移相方式的一種。

  BPSK使用了基準的正弦波和相位反轉(zhuǎn)的波浪,使一方為0,另一方為1,從而可以同時傳送接受2值(1比特)的信息。由于最單純的鍵控移相方式雖抗噪音較強但傳送效率差,所以常常使用利用4個相位的QPSK和利用8個相位的8PSK。

分類

  移相鍵控分為絕對移相和相對移相兩種。以未調(diào)載波的相位作為基準的相位調(diào)制叫作絕對移相。以二進制調(diào)相為例,取碼元為“1”時,調(diào)制后載波與未調(diào)載波同相;取碼元為“0”時,調(diào)制后載波與未調(diào)載波反相;“1”和“0”時調(diào)制后載波相位差180°。
 

實現(xiàn)方法

  絕對相移是利用載波的相位(指初相)直接表示數(shù)字信號的相移方式。二進制相移鍵控中,通常用相位0和π來分別表示“0”或“1”。

  就模擬調(diào)制法而言,與產(chǎn)生2ASK信號的方法比較,只是對s(t)要求不同,因此BPSK信號可以看作是雙極性基帶信號作用下的DSB調(diào)幅信號。而就鍵控法來說,用數(shù)字基帶信號s(t)控制開關(guān)電路,選擇不同相位的載波輸出,這時s(t)為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列信號均可。

  BPSK信號屬于DSB信號,它的解調(diào),不再能采用包絡(luò)檢測的方法,只能進行相干解調(diào)。       

  可見,BPSK信號相干解調(diào)的過程實際上是輸入已調(diào)信號與本地載波信號進行極性比較的過程,故常稱為極性比較法解調(diào)。

  由于BPSK信號實際上是以一個固定初相的未調(diào)載波為參考的,因此,解調(diào)時必須有與此同頻同相的同步載波。如果同步載波的相位發(fā)生變化,如0相位變?yōu)?pi;相位或π相位變?yōu)?相位,則恢復(fù)的數(shù)字信息就會發(fā)生“0”變“1”或“1”變“0”,從而造成錯誤的恢復(fù)。這種因為本地參考載波倒相,而在接收端發(fā)生錯誤恢復(fù)的現(xiàn)象稱為“倒π”現(xiàn)象或“反向工作”現(xiàn)象。絕對移相的主要缺點是容易產(chǎn)生相位模糊,造成反向工作。這也是它實際應(yīng)用較少的主要原因。
 

頻譜帶寬

  B2PSK信號與2ASK信號的時域表達式在形式上是完全相同的,所不同的只是兩者基帶信號s(t)的構(gòu)成,一個由雙極性NRZ碼組成,另一個由單極性NRZ碼組成。因此,求BPSK信號的功率譜密度時,也可采用與求2ASK信號功率譜密度相同的方法。

 ?。?)當雙極性基帶信號以相等的概率(p=1/2)出現(xiàn)時,BPSK信號的功率譜僅由連續(xù)譜組成。BPSK信號的功率譜由連續(xù)譜和離散譜兩部分組成。其中,連續(xù)譜取決于數(shù)字基帶信號s(t)經(jīng)線性調(diào)制后的雙邊帶譜,而離散譜則由載波分量確定。

  (2)BPSK的連續(xù)譜部分與2ASK信號的連續(xù)譜基本相同(僅差一個常數(shù)因子)。因此,BPSK信號的帶寬、頻帶利用率也與2ASK信號的相同。

  在數(shù)字調(diào)制中,BPSK(后面將會看到2DPSK也同樣)的頻譜特性與2ASK十分相似。相位調(diào)制和頻率調(diào)制一樣,本質(zhì)上是一種非線性調(diào)制,但在數(shù)字調(diào)相中,由于表征信息的相位變化只有有限的離散取值,因此,可以把相位變化歸結(jié)為幅度變化。這樣一來,數(shù)字調(diào)相同線性調(diào)制的數(shù)字調(diào)幅就聯(lián)系起來了,為此可以把數(shù)字調(diào)相信號當作線性調(diào)制信號來處理了。但是不能把上述概念推廣到所有調(diào)相信號中去。
 

倒π現(xiàn)象

  如果采用絕對移相方式,由于發(fā)送端是以某一個相位作基準的,因而在接收端也必須有這樣一個固定基準相位作參考。如果這個參考相位發(fā)生變化(0相位變π相位或π相位變0相位),則恢復(fù)的數(shù)字信息就會發(fā)生0變?yōu)?pi;或π變?yōu)?,從而造成錯誤的恢復(fù)??紤]到實際通信時參考基準相位的隨機跳變(由溫度漂移或噪聲引起)時可能的,而且在通信過程中不易被發(fā)覺。比如,由于某種突然的干擾,系統(tǒng)中的分頻器可能發(fā)生狀態(tài)的轉(zhuǎn)移、鎖相環(huán)路的穩(wěn)定狀態(tài)也可能發(fā)生轉(zhuǎn)移。這樣,采用BPSK方式就會在接收端發(fā)生完全相反的恢復(fù)。這種現(xiàn)象,常稱為BPSK方式的倒π現(xiàn)象。

  2DPSK方式是利用前后相鄰碼元的相對載波相位值去表示數(shù)字信息的一種方式。即用前后兩個碼元之間相差來表示碼元的值“0”和“1”。例如,假設(shè)相差值“π”表示符號“1”,相差為“0”表示符號“0可以看出2DPSK的波形與BPSK的不同,他們的同一相位并不對應(yīng)相同的數(shù)字信息符號,而前后碼元相對相位差才表示信息符號。這說明,解調(diào)2DPSK信號是并不依賴于某一固定的載波相位參考值,只要前后碼元的相對相位關(guān)系不破壞,則只要鑒別這個相差關(guān)系就可正確恢復(fù)數(shù)字信息,這就避免了BPSK中的倒π現(xiàn)象發(fā)生。

屬性特點

  二相相移鍵控(BPSK)是用二進制基帶信號(0、1)對載波進行二相調(diào)制。BPSK是最簡單的PSK形式,相移大小為 180°,又可稱為2-PSK。在群點聚集的地方,其實都不是非常有關(guān)系,在該圖像中,群點分布在水平軸上的0°和180°上。由于BPSK使用嚴重的失真致使解調(diào)器作出錯誤的判斷,所以該調(diào)制方式是所有PSK中最強的。但它只能以1bit/symbol調(diào)制而不適合高數(shù)據(jù)率應(yīng)用情況。   絕對相移是利用載波的相位(指初相)直接表示數(shù)字信號的相移方式。二進制相移鍵控中,通常用相位0和來分別表示“0”或“1”。BPSK已調(diào)信號的時域表達式為 式中,g(t)是高度為1,寬度為的門函數(shù);因此,在某一個碼元持續(xù)時間內(nèi)觀察時,有或π。

  當碼元寬度為載波周期的整數(shù)倍時,就模擬調(diào)制法而言,與產(chǎn)生2ASK信號的方法比較,只是對s(t)要求不同,因此BPSK信號可以看作是雙極性基帶信號作用下的DSB調(diào)幅信號。而就鍵控法來說,用數(shù)字基帶信號s(t)控制開關(guān)電路,選擇不同相位的載波輸出,這時s(t)為單極性NRZ或雙極性NRZ脈沖序列信號均可。

系統(tǒng)

  二進制相移鍵控(BPSK)信號進行相干解調(diào)的系統(tǒng),其包括:用于從所述BPSK信號中恢復(fù)出頻率為2F的載波信號(C)的裝置;用于將頻率為2F的所述信號注入到注入鎖定振蕩器(ILO)中的裝置,該注入鎖定振蕩器的固有諧振頻率為f↓[r],該f↓[r]大致等于f,該注入鎖定振蕩器提供用于恢復(fù)具有(θ↓[e]-k)/2相移的原始載波的差分輸出(o↓[p]、o↓[n])信號,其中θ=arcsin[(f↓[r]-r)/αA↓[i]f],其中α和k是取決于所述注入鎖定振蕩器(ILO)中的主要非線性的類型的參數(shù),而A↓[i]是所恢復(fù)的頻率為2f的載波信號的幅值,以及用于將所述差分輸出(o↓[p]、o↓[n])信號與所述輸入BPSK信號的副本進行組合,以產(chǎn)生解調(diào)信號(DEMOD)的裝置。


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