相移调制:一种使用具有相位差的信号来传输数据的调制方法

相移调制,也称为相移键控(PSK,Phase Shift Keying),是一种使用具有相位差的信号来传输数据的调制方法。

传输信号必须是正交信号,其基数必须是单位信号。

信号代表的数学公式通常可以分为三种类型:幅度A(对于ASK),相位θ(对于PSK)和频率(对于FSK)。

其中,PSK是利用相位差产生的调制方法。

传输符号的MPSK通用公式。

PSK也可以称为M-PSK或MPSK。

当前,有BPSK,QPSK,16PSK,64PSK等,并且仅通常使用QPSK。

M是代表传输信号的符号类型。

符号越多,传输的位数就越多,自然地,在固定时间传输的数据(bps)也就越多。

传输量公式如下:假设每个MPSK在相同的能量下传输,由于符号类型(M)的改进,PSK将迅速增加误码率(BitsErrorRate,BER)。

因此,在符号的数量M大于16之后,QAM执行调制工作。

如果QPSK使用格雷码映射,则其BER将与BPSK相同。

因此,当前仅QPSK被普遍使用。

BPSK,QPSK,8PSK和16PSK的BER与SNR图两比特相移调制(BPSK)BPSK坐标图BPSK是PSK系列中最简单的一个。

它使用两个相位差为180°的正交信号表示0和1的数据。

坐标图上的点没有特殊设计。

这两个点分别位于实数轴上的0°点和180°点处。

这种系统是PSK系列中最佳的抗噪能力(SNR)。

即使它在传输过程中严重失真,它仍然可以尝试避免在解调过程中的错误判断。

但是,由于它只能将1bit调制为符号,因此不适用于需要高带宽数据传输的系统。

标准BPSK遵循以下公式:该公式包含0和π的两个相位。

在特定形式下,二进制数据以以下形式传输:代表零;代表零;代表零;代表零。

代表一个。

其中,fc代表载波频率。

因此,信号空间可以用一个基函数表示:代表一个,代表零。

BPSK的误码率(BER)用高斯白噪声表示:BPSK的BER及其符号误码率(SER)相同。

四位相移调制(QPSK)QPSK坐标图,其位图符号模式使用格雷码映射。

QPSK,有时也称为四位PSK,四相PSK,4-PSK,被视为坐标图上一个圆上的四个对称点。

通过四个阶段,QPSK可以编码2位符号。

在图中,格雷码用于实现BPSK的最小误码率(BER)的两倍。

这意味着当BPSK系统带宽保持不变或BPSK数据传输率保持不变时,数据传输速率可以加倍。

在这种情况下,所需带宽减半。

数学分析表明,QPSK不仅可以在保证相同信号带宽的前提下使BPSK系统的数据速率提高一倍,而且可以在保证数据速率的前提下将BPSK系统的带宽需求降低一半。

在后一种情况下,QPSK的BER与BPSK系统的BER完全相同。

由于无线电通信的带宽是由FCC部门预先分配和规定的,因此QPSK相对于BPSK的优势已经开始显现:QPSK系统可以在给定的带宽内为两个BPSK系统提供相同的BER。

乘以带宽。

在实际工程中采用QPSK系统的代价是其接收设备比BPSK系统复杂得多。

但是,随着现代电子技术的飞速发展,这一价格已变得微不足道。

与BPSK系统相比,QPSK系统在接收端存在相位模糊的问题,因此在实际应用中经常采用差分编码QPSK的方法。

QPSK遵循以下公式:该公式包含四个相位:π/ 4、3π / 4、5π / 4和7π/ 4。

在二维信号空间中获得的单位基函数表示的结果是:第一基函数用作信号的同相分量,第二基函数用作信号的正交分量。

根据以上理论推导,QPSK的BER等效于BPSK,即:但是,为了实现相同的BER,QPSK系统需要使用两倍的BPSK功率(假设同时传输两个比特) )。

错误率模型由以下公式给出:如果信噪比高,则实际错误率模型可以估算为: