当前课程知识点：通信原理 > 第五章 数字频带传输系统 > 5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能 > 视频
同学们好
今天我们来学习二进制相移键控
主要讨论二进制相移键控的基本原理
调制和解调方法以及抗噪声性能
数字调制主要包括幅移键控
频移键控和相移键控
幅移键控抗衰落能力较差
通常只用于遥控器等短距离的低速通信
或信道环境较好的光纤通信
频移键控要占用较大的带宽
频谱利用率较低
相比之下
相移键控在抗干扰性能
和频带利用率等方面具有明显的优势
被广泛应用于高速通信
二进制相移键控就是利用载波的相位
直接表示数字信号
通常用2PSK表示
根据定义可以很容易写出2PSK信号的表达式
通常用相位0和pi分别表示0码和1码
当然也可选pi/2和3pi/2
或者其它相位
以前者为例
若数字序列为1011001
1码对应pi相位
0码对应0相位
假设一个码元周期内发送一个载波
对应的2PSK信号波形就是这样的
在上述相位设定下
可以把发1时的信号Acos（wct+pi）表示为-Acoswct
此时
发0和1的区别就体现在幅度上
发送0的时候用一个幅度为正A的电平调制载波
而发送1的时候用幅度为负A的电平调制载波
2PSK信号可以看做是载波与双极性信号相乘
也就是在双极性基带信号作用下的调幅信号
由于2PSK波形可以等效成
双极性基带信号作用下的调幅信号
因此可以引用2ASK信号功率谱的公式
来表述2PSK信号的功率谱
可以看到
2PSK信号的功率谱与2ASK的十分相似
带宽是基带信号带宽的2倍
频带利用率为二分之一波特每Hz
区别在于
当双极性基带信号以等概率出现时
2PSK信号的功率谱无离散谱
仅由连续谱组成
有了2PSK的信号表达式
就可以依其设计调制过程
若从幅度调制的角度看
2PSK信号可看作是双极性的基带信号与载波的乘积
所以可以用一个模拟乘法器实现该过程
称为模拟调制法
若从定义式的角度看
2PSK信号是两个相位差为pi的载波
在基带信号控制下的交替输出
所以也可用一个数字开关实现该过程
称为键控法
由于2PSK信号是用载波相位表示数字信息
它的包络是恒定的
所以2PSK只能用相干解调
收到的2PSK信号首先经过带通滤波器
滤除带外噪声
然后与相干载波相乘
经过低通滤波器后进行抽样判决
在不考虑噪声的情况下
乘法器的输入y(t)就是接收的2PSK信号cos（wct+φn）
输出z(t)就是其与载波的乘积
其中包含了差频项和和频项
经过低通滤波后
高频分量被滤除
留下差频项
当2PSK信号的相位为0时
信号电平为1/2
而当相位为pi时
电平值为-1/2
所以在抽样判决时
只要把判决门限设为0
当抽样值大于0时
判决为0
小于零时
判决为1
即可实现信号的解调
从另一个角度来看2PSK信号的相干解调
这个混频加低通滤波的过程
相当于以相干载波为参考基准
对2PSK信号进行鉴相
而方框中的这部分也正是鉴相器的典型结构
调相信号的相位被鉴定出来了
自然也就实现了解调
接下来讨论2PSK信号相干解调的抗噪声性能
与前面的抗噪声性能分析方法相同
首先得到2PSK信号相干解调系统性能分析模型
其中信道为恒参信道
信道噪声n(t)为加性高斯白噪声
其双边功率谱密度为二分之n0
则发送端发送的2PSK信号为s(t)
经信道传输
幅度衰减为a
叠加噪声
经带通滤波器后输出的信号为信号加噪声y(t)
为方便计算
取本地载波为2coswct
则乘法器的输出为2y(t)coswct
展开相乘
经低通滤波器滤除高频分量
在抽样判决器输入端的信号为x（t）
由于nc(t)服从正态分布
因此无论是发送1还是0
x(t)的瞬时值x的一维概率密度函数
f1(x)和f0(x)都是方差为
σn2的正态分布函数
只是前者均值为-a
后者均值为a
类似于前面调制方式的分析方法
可以证明当01等概率发送时
2PSK系统的最佳判决门限电平为0
在最佳判决门限时
2PSK的系统误码率为二分之一erfc的根号r
其中r为接收端带通滤波器输出信噪比
同学们
今天我们学习了二进制相移键控的基本原理
调制和解调方法以及抗噪声性能
本讲的内容就这里
谢谢大家
-1.1 通信系统的基本概念
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-1.2 通信系统的组成
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-1.3 信息及其度量
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-1.4 通信系统的主要性能指标
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-讨论题：分析比较模拟通信和数字通信的各自有缺点和应用场景。
-课程思政
-课程使用教材
--教材介绍
-2.1 信道的基本概念
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-2.2 恒参信道分析
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-2.3 随参信道及其对所传信号的影响
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-2.4 随机过程基础
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-2.5 平稳随机过程
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-2.6 白噪声
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-2.7 高斯噪声
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-2.8 信号系统与噪声的关系
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-2.9 信道容量的概念
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-2.10 m序列的产生
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-2.11 m序列的性质
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-讨论题：结合实际生活或者工程实践，谈一下香农定理的意义所在。
-课程思政
-3.1 常规双边带调幅
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-3.2 抑制载波的双边带调制
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-3.3 单边带调制
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-3.4 残留边带调制
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-3.5 线性系统的抗噪声性能
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-3.6 角度调制的基本概念
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-3.7 频率调制FM
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-4.1 数字基带信号的常用码型
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-4.2 数字基带信号的频谱特性
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-4.3 数字基带传输系统
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-4.4 无码间串扰的基本思想
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-4.5 无码间串扰的基带传输系统
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-4.6 数字基带传输系统的性能分析
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-4.7 眼图
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-5.1 2ASK的基本原理
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-5.2 2ASK的抗噪声性能分析
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-5.3 2FSK的基本原理
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-5.4 2FSK的抗噪声性能分析
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-5.5 2PSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.6 2DPSK的基本原理和抗噪声性能
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-5.7 二进制数字调制系统的性能比较
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-讨论题：2FSK信号的频谱的波峰有什么特点，与什么因素有关？
-6.1 假设检验模型
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-6.2 错误概率最小准则
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-6.3 二元确知信号的最佳接收机结构
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-6.4 匹配滤波器原理
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-6.5 匹配滤波器性质及应用
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-7.1 低通抽样定理
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-7.2 量化的基本概念和均匀量化
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-7.3 非均匀量化
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-7.4 13折线法的码位安排
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-7.5 简单增量调制
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-7.6 改进型增量调制
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-7.7 时分复用和多路数字电话系统
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-7.8 哈夫曼编码
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-8.1 信道编码基础
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-8.2 分类和工作方式
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-8.3 常用简单分组码
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-8.4 线性分组码的基本概念
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-8.5 线性分组码的矩阵描述
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-8.6 循环码的基本概念
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-8.7 循环码的矩阵描述
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-8.8 循环码代数形式的编译码
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-9.1 同步的定义与分类
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-9.2 载波同步
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-9.3 载波同步的性能分析
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-9.4 位同步
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-9.5 位同步的性能分析
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-9.6 群同步
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-9.7 群同步的性能分析
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