BPSK

BPSK

BPSK (Binary Phase Shift Keying),把模擬信號轉換成資料值的轉換方式之一,利用偏離相位的復數波浪組合來表現信息鍵控移相方式。BPSK使用了基準的正弦波和相位反轉的波浪,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。

  • 外文名稱
    Binary Phase Shift Keying
  • 作    用
    把模擬信號轉換成資料值
  • 原    理
    物理學原理
  • 簡    稱
    BPSK

分類

移相鍵控分為絕對移相和相對移相兩種。以未調載波的相位作為基準的相位調製叫作絕對移相。

BPSKBPSK

以二進位調相為例,取碼元為"1"時,調製後載波與未調載波同相;取碼元為"0"時,調製後載波與未調載波反相;"1"和"0"時調製後載波相位差180°。

實現方法

就模擬調製法而言,與產生2ASK信號的方法比較,隻是對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調幅信號。而就鍵控法來說,用數位基帶信號s(t)控製開關電路,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,不再能採用包絡檢測的方法,隻能進行相幹解調

BPSKBPSK

BPSK信號相幹解調的過程實際上是輸入已調信號與在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。

由于BPSK信號實際上是以一個固定初相的未調載波為參考的,因此,解調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生變化,如0相位變為π相位或π相位變為0相位,則恢復的數位信息就會發生"0"變"1"或"1"變"0",從而造成錯誤的恢復。這種因為在地參考載波倒相,而在接收端發生錯誤恢復的現象稱為"倒π"現象或"反向工作"現象。絕對移相的主要缺點是容易產生相位模糊,造成反向工作。這也是它實際套用較少的主要原因。

頻譜頻寬

B2PSK信號與2ASK信號的時域表達式在形式上是完全相同的,所不同的隻是兩者基帶信號s(t)的構成,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,也可採用與求2ASK信號功率譜密度相同的方法。

(1)當雙極性基帶信號以相等的概率(p=1/2)出現時,BPSK信號的功率譜僅由連續譜組成。BPSK信號的功率譜由連續譜和離散譜兩部分組成。其中,連續譜取決于數位基帶信號s(t)經線性調製後的雙邊帶譜,而離散譜則由載波分量確定。

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

在數位調製中,BPSK(後面將會看到2DPSK也同樣)的頻譜特徵與2ASK十分相似。相位調製和頻率調製一樣,本質上是一種非線性調製,但在數位調相中,由于表征信息的相位變化隻有有限的離散取值,因此,可以把相位變化歸結為幅度變化。這樣一來,數位調相同線性調製的數位調幅就聯系起來了,為此可以把數位調相信號當作線性調製信號來處理了。但是不能把上述概念推廣到所有調相信號中去。

倒π現象

如果採用絕對移相方式,由于傳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生變化(0相位變π相位或π相位變0相位),則恢復的數位信息就會發生0變為π或π變為0,從而造成錯誤的恢復。考慮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覺。比如,由于某種突然的幹擾,系統中的分頻器可能發生狀態的轉移、鎖相環路的穩定狀態也可能發生轉移。這樣,採用BPSK方式就會在接收端發生完全相反的恢復。這種現象,常稱為BPSK方式的倒π現象。

BPSKBPSK

2DPSK方式是利用前後相鄰碼元的相對載波相位值去表示數位信息的一種方式。即用前後兩個碼元之間相差來表示碼元的值"0"和"1"。例如,假設相差值"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,他們的同一相位並不對應相同的數位信息符號,而前後碼元相對相位差才表示信息符號。這說明,解調2DPSK信號是並不依賴于某一固定的載波相位參考值,隻要前後碼元的相對相位關系不破壞,則隻要鑒別這個相差關系就可正確恢復數位信息,這就避免了BPSK中的倒π現象發生。

屬性特點

二相相移鍵控(BPSK)是用二進位基帶信號(0、1)對載波進行二相調製。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系,在該圖像中,群點分布在水準軸上的0°和180°上。由于BPSK使用嚴重的失真致使解調器作出錯誤的判斷,所以該調製方式是所有PSK中最強的。但它隻能以1bit/symbol調製而不適合高資料率套用情況。

絕對相移是利用載波相位(指初相)直接表示數位信號的相移方式。二進位相移鍵控中,通常用相位0和來分別表示"0"或"1"。BPSK已調信號的時域表達式為 式中,g(t)是高度為1,寬度為的門函式;因此,在某一個碼元持續時間內觀察時,有或π。

系統

二進位相移鍵控(BPSK)信號進行相幹解調的系統,其包括:用于從所述BPSK信號中恢復出頻率為2F的載波信號(C)的裝置;用于將頻率為2F的所述信號註入到註入鎖定振蕩器(ILO)中的裝置,該註入鎖定振蕩器的固有諧振頻率為f↓[r],該f↓[r]大致等于f,該註入鎖定振蕩器提供用于恢復具有(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是取決于所述註入鎖定振蕩器(ILO)中的主要非線性的類型的參數,而A↓[i]是所恢復的頻率為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,以產生解調信號(DEMOD)的裝置。

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