计算机网络原理 相移键控(PSK)

计算机网络原理相移键控（PSK）

相移键控方法是角度调制的、振幅恒定的数字调制技术的另一种形式。PSK是类似于常规相位调制的M-ary数字调制方案，但是对于PSK来说，输入是二进制数字信号，并且可能的输出相位数量有限。在进行调制以前，输入二进制信息被编码到一组比特中。一组比特的数量从1~12或更多。输出相位的数量由等式中的M定义，并由该组中比特的数量（N）确定。

1．二进制相移键控方法

PSK的最简单形式是BPSK（二进制相移键控方法），其中N=1，M=2。因此，利用BPSK，载波的可能相位是2个。一个相位表示逻辑1，另一个相位表示逻辑0。当输入数字信号改变状态时（即从1~0或者从0~1），输出载波的相位在两个相差180°的角度之间偏移。因此，BPSK的其他名称有PRK（逆相键控方法）和双相调制技术。BPSK是等幅波（CW）信号的方波调制技术的一种形式。

图3-12说明了BPSK波形的输出相位一时间关系。如图所示，逻辑1输入产生一个具有0°相角的模拟输出信号，逻辑0输入产生一个具有180°相角的模拟输出信号。当二进制输入在逻辑1和逻辑0状态之间变化，以及进行相反的变化时，BPSK波形的相位将分别在0°和180°之间偏移。为了简单起见，在每个信令元素中只显示了一个循环，尽管取决于输入比特率和模拟载波频率之间的关系，在任何地方都可能有一小部分循环到几千个循环。另外还可看出，一个BPSK信令元素的时间（t s）等于一个信息比特的时间（t b），这说明比特率等于波特。

BPSK 时间时间

图3-12 BPSK调制器的输出相位-时间关系

2．高阶PSK

在进行PSK调制以前，如果组合两个或多个信息位，就可以有两个以上的输入相位。这在等式中很明显。

QPSK（四相偏移键控方法）是N=2和M=4的M-ary编码方案，这种方法有时又称为四PSK。利用QPSK，对于单个载波频率可以有4个输出相位。由于有4个输出相位，所以必须有4个不同的输入状态。进入QPSK调制器的数字输入是二进制（基数为2）信号，这需要2个输入位来产生4个输入数据将被组合到称为双位的2个位的组中。在调制中,每个双位代码都生成4个可能的输出相位之一（+45°、+135°、-45°和-135°）。因此，对于进入调制器的每个双位，都将出现单个输出变化，并且输出的变化速率（波特）等于输入比特率的一半（即2个输入位产生1个输出变化）。

利用8-PSK，将编码3个位，形成三位并产生8个不同的输出相位。对于8-PSK，N=3，M=8，最小带宽和波特等于比特率的1/3（f b/3）（f b表示输出比特率）。利用16-PSK，将组全4个位（称为四位），产生16个不同的输出相位。对于16-PSK，N=4，M=16，最小带宽和波

特等于比特率的1/4。