BPSK (Binary Phase Shift Keying)-------
二进制相移
键控。是把
模拟信号转换成数据值的转换方式之一,利用偏离相位的
复数波浪组合来表现信息键控移相方式。BPSK使用了基准的
正弦波和相位反转的波浪,使一方为0,另一方为1,从而可以同时传送接受2值(1比特)的信息。
分类
移相键控分为绝对移相和相对移相两种。以未调载波的相位作为基准的相位调制叫作绝对移相。
以二进制调相为例,取
码元为“1”时,调制后载波与未调载波反相;取码元为“0”时,调制后载波与未调载波同向;“1”和“0”时调制后载波相位差180°。
实现方法
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BPSK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。
BPSK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。
BPSK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BPSK信号实际上是以一个固定
初相的未调载波为参考的,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。
频谱带宽
B2PSK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BPSK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。
(1)当双极性
基带信号以相等的概率(p=1/2)出现时,BPSK信号的
功率谱仅由
连续谱组成。BPSK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)BPSK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,BPSK信号的带宽、
频带利用率也与2ASK信号的相同。
在数字调制中,BPSK(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。
倒π现象
如果采用绝对移相方式,由于发送端是以某一个相位作基准的,因而在接收端也必须有这样一个固定基准相位作参考。如果这个参考相位发生变化(0相位变π相位或π相位变0相位),则恢复的数字信息就会发生0变为π或π变为0,从而造成错误的恢复。考虑到实际通信时参考基准相位的随机跳变(由
温度漂移或噪声引起)时可能的,而且在通信过程中不易被发觉。比如,由于某种突然的干扰,系统中的
分频器可能发生状态的转移、
锁相环路的
稳定状态也可能发生转移。这样,采用BPSK方式就会在接收端发生完全相反的恢复。这种现象,常称为BPSK方式的倒π现象。
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”。例如,假设相差值“π”表示符号“1”,相差为“0”表示符号“0可以看出2DPSK的波形与BPSK的不同,他们的同一相位并不对应相同的数字信息符号,而前后码元相对相位差才表示信息符号。这说明,解调2DPSK信号是并不依赖于某一固定的载波相位
参考值,只要前后码元的相对
相位关系不破坏,则只要鉴别这个相差关系就可正确恢复数字信息,这就避免了BPSK中的倒π现象发生。
属性特点
二相相移键控(BPSK)是用二进制
基带信号(0、1)对载波进行二相调制。BPSK是最简单的PSK形式,相移大小为 180°,又可称为2-PSK。在群点聚集的地方,其实都不是非常有关系,在该图像中,群点分布在
水平轴上的0°和180°上。由于BPSK使用严重的失真致使
解调器作出错误的判断,所以该
调制方式是所有PSK中最强的。但它只能以1bit/symbol调制而不适合高
数据率应用情况。
绝对相移是利用载波相位(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”。BPSK已调信号的时域表达式为 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。
系统
二进制相移键控(BPSK)信号进行
相干解调的系统,其包括:用于从所述BPSK信号中恢复出频率为2F的载波信号(C)的装置;用于将频率为2F的所述信号注入到
注入锁定振荡器(ILO)中的装置,该注入锁定振荡器的固有
谐振频率为f↓[r],该f↓[r]大致等于f,该注入锁定振荡器提供用于恢复具有(θ↓[e]-k)/2相移的原始载波的
差分输出(o↓[p]、o↓[n])信号,其中θ=
arcsin[(f↓[r]-r)/αA↓[i]f],其中α和k是取决于所述注入锁定振荡器(ILO)中的主要非线性的类型的参数,而A↓[i]是所恢复的频率为2f的载波信号的
幅值,以及用于将所述差分输出(o↓[p]、o↓[n])信号与所述输入BPSK信号的副本进行组合,以产生解调信号(DEMOD)的装置。