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3.4.2 调制方式-PSK相移键控

2007-04-23 16:02 王达 电子工业出版社 字号:T | T
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本章主要介绍局域网、广域网,以及OSI各层主要功能及其工作原理这些基本的计算机网络通信技术,同时还将介绍计算机网络数据通信中常见的技术指标和参数。这些都是我们平常进行各种网络工程施工和系统设计的基础和前提。本节主要是调制方式中的PSK相移键控。

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3.PSK相移键控(Phase Shift Keying)
在PSK调制时,载波的相位随调制信号状态不同而改变。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,此时它们就处于“同相”状态;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,“1”码控制发0度相位,“0”码控制发180度相位。
PSK相移键控调制技术在数据传输中,尤其是在中速和中高速的数传机(2400bit/s~4800bit/s)中得到了广泛的应用。相移键控有很好的抗干扰性,在有衰落的信道中也能获得很好的效果。我们主要讨论二相和四相调相,在实际应用中还有八相及十六相调相。
PSK也可分为二进制PSK(2PSK或BIT/SK)和多进制PSK(MPSK)。在这种调制技术中,载波相位只有0和π两种取值,分别对应于调制信号的“0”和“1”。传“1“信号时,发起始相位为π的载波;当传“0”信号时,发起始相位为0的载波。2PSK的调制原理如图3-28所示。由“0”和“1”表示的二进制调制信号通过电平转换后,变成由“–1”和“1”表示的双极性NRZ(不归零)信号,然后与载波相乘,即可形成2PSK信号,如图3-29所示。
图3-28  2PSK调制原理

 
图3-29  输出后的2PSK波形
在MPSK中,最常用的是四相相移键控,即QPSK(Quadrature Phase Shift Keying),在卫星信道中传送数字电视信号时采用的就是QPSK调制方式。QPSK调制器及相应波形分别参见图3-30所示(而2PSK的调制器及相应波形则分别参见图3-31所示的(a)、(b)图),对比可以看出,它可以看成是由两个2PSK调制器构成的。输入的串行二进制信息序列经串—并变换后分成两路速率减半的序列,由电平转换器分别产生双极性二电平信号I(t)和Q(t),然后对载波Acos2πfct和Asin2πfct进行调制,相加后即可得到QPSK信号。
PSK信号也可以用矢量图表示,矢量图中通常以零度载波相位作为参考相位。四相相移调制是利用载波的四种不同相位差来表征输入的数字信息,是四进制移相键控。QPSK是在M=4时的调相技术,它规定了四种载波相位,分别为45°,135°,225°,275°。调制器输入的数据是二进制数字序列,为了能和四进制的载波相位配合起来,则需要把二进制数据变换为四进制数据,这就是说需要把二进制数字序列中每两比特分成一组,共有四种组合,即00,01,10,11,其中每一组称为双比特码元。每一个双比特码元是由两位二进制信息比特组成的,它们分别代表四进制四个符号中的一个符号。QPSK中每次调制可传输2个信息比特,这些信息比特是通过载波的四种相位来传递的。解调器根据星座图及接收到的载波信号的相位来判断发送端发送的信息比特。
图3-30  QPSK调制原理

图3-31  2PSK调制原理
图3-32的PSK信号矢量图中画出了2PSK、QPSK、8PSK的矢量图。图3-32中只画出了矢量的端点,省去了矢量箭头,这样的矢量图也称为“星座图”。在星座图中,星座间的距离越大,信号的抗干扰能力就越强,接收端判决再生时就越不容易出现误码。
图3-32  PSK信号矢量图
以上三种调制技术所对应的波形比较如图3-33所示。
图3-33  ASK、FSK和PSK波形比较
【责任编辑:雪花 TEL:(010)68476606-8008】

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