2PSK数字信号的调制与解调

信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。 7. 应用软件开发（包括用户界面）

在开发环境中，使用户更方便地控制多个文件和图形窗口；在编程方面支持了函数嵌套，有条件中断等；在图形化方面，有了更强大的图形标注和处理功能，包括对性对起连接注释等；在输入输出方面，可以直接向Excel和HDF5进行连接。

2.2 设计思想

数字信号的传输方式分为基带传输和带通传输，在实际应用中，大多数信道具有带通特性而不能直接传输基带信号。为了使数字信号在带通信道中传输，必须使用数字基带信号对载波进行调制，以使信号与信道的特性相匹配。这种用数字基带信号控制载波，把数字基带信号变换为数字带通信号的过程称为数字调制。

数字调制技术的两种方法：①利用模拟调制的方法去实现数字式调制，即把数字调制看成是模拟调制的一个特例，把数字基带信号当做模拟信号的特殊情况处理；②利用数字信号的离散取值特点通过开关键控载波，从而实现数字调制。这种方法通常称为键控法，比如对载波的相位进行键控，便可获得相移键控（PSK）基本的调制方式。

图2.2.1 相应的信号波形的示例

1 0 1

数字调相：如果两个频率相同的载波同时开始振荡，这两个频率同时达到正最大值，同时达到零值，同时达到负最大值，它们应处于\同相\状态；如果其中一个开始得迟了一点，就可能不相同了。如果一个达到正最大值时，另一个达到负最大值，则称为\反相\。一般把信号振荡一次（一周）作为360度。如果一个波比另一个波相差半个周期，我们说两个波的相位差180度，也就是反相。当传输数字信号时，\码控制发0度相位，\码控制发180度相位。载波的初始相位就有了移动，也就带上了信息。

相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位0和π分别表示二进制“1”和“0”。因此，2PSK信号的时域表达式为

(t)=Acos其中，

t+

)

表示第n个符号的绝对相位：

=

因此，上式可以改写为

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图2.2.2 2PSK信号波形

解调原理

2PSK信号的解调方法是相干解调法。由于PSK信号本身就是利用相位传递信息的，所以在接收端必须利用信号的相位信息来解调信号。下图2-3中给出了一种2PSK信号相干接收设备的原理框图。图中经过带通滤波的信号在相乘器中与本地载波相乘，然后用低通滤波器滤除高频分量，在进行抽样判决。判决器是按极性来判决的。即正抽样值判为1，负抽样值判为0.

2PSK信号相干解调各点时间波形如图 3 所示. 当恢复的相干载波产生180°倒相时,解调出的数字基带信号将与发送的数字基带信号正好是相反,解调器输出数字基带信号全部出错.

图 2.2.3

2PSK信号相干解调各点时间波形

这种现象通常称为\倒π\现象.由于在2PSK信号的载波恢复过程中存在着180°的相位模糊,所以2PSK信号的相干解调存在随机的\倒π\现象,从而使得2PSK方式在实际中很少采用。

2.3 设计框图

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2PSK的基本原理

相移键控是利用载波的相位变化来传递数字信息，而振幅和频率保持不变。在2PSK中，通常用初始相位为0和π表示二进制的“1”和“0”。因此2PSK的信号的时域表达式为

ｅ2psk(t)=Acos(ωct+φn)

其中，φn表示第n个符号的绝对相位：

0 发送“0”时 φn=

π 发送“1”时

因此，上式可改写为

Acosωct 概率为P

ｅ2psk(t)=

- Acosωct 概率为1-P

TsA0-A

图 2.3.1 2PSK信号的时间波形

由于表示信号的两种码元的波形相同,极性相反，故2PSK信号一般可以表述为一个双极性全占空矩形脉冲序列与一个正弦载波相乘，即

100 ｅ2psk(t)=s(t)cosωct

其中

s(t)= ∑ang(t-nTs)

这里，g(t)是脉宽为Ts的单个矩形脉冲，而an得统计特性为

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1 概率为P

an=

-1 概率为1-P

即发送二进制符号“0”时（an取+1），ｅ2psk(t)取0相位；发送二进制符号“1”时（an取-1），ｅ2psk(t)取π相位。

2PSK相干解调系统

但是由于2PSK信号的载波回复过程中存在着180°的相位模糊，即恢复的本地载波与所需相干载波可能相同，也可能相反，这种相位关系的不确定性将会造成解调出的数字基带信号与发送的基带信号正好相反，即“1”变成“0”吗“0”变成“1”，判决器输出数字信号全部出错。这种现象称为2PSK方式的“倒π”现象或“反相工作”。

10011atTsbtctdte10011t图 2.3.2 2PSK信号的解调器波形图

2PSK信号在一个码元的持续时间Ts内可以表示为

u1T(t) 发送“1”时 ST(t)= uoT(t)=- u1T(t) 发送“0”时

期中 Acosωct 0< t < Ts u1T(t)= 0 其他

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