二进制相对相位调制技术

二进制相对相位调制（2DPSK）也称为二进制差分相位调制。

1.2DPSK调制

用二进制数字信息去控制相邻两个码元内载波的相位差称为2DPSK调制。例如，当信息为“1”时，本码元内的载波初相相对于前一码元的载波初相改变180度，即与前一码元内的载波反相（变）。当信息为“0”时，本码元内的载波初相相对于前一码元内的载波初相改变0度，即与前一码元内的载波相同（不变），即“1”变、“0”不变规则。根据此规则的2DPSK波形如图6-17所示，图中的载波频率等于码元速率的2倍，即一个码元间隔内画两个周期的载波。

这里需要提醒一下，在2PSK调制时也采用了“1”变、“0”不变规则，但两处的“变”与“不变”的参考点是不同的。在2PSK中，“变”与“不变”的参考点是当前的参考载波相位，而在2DPSK中，参考点则是前一码元内的载波相位。理解这一点是正确画出2PSK和2DPSK波形的前提。

图6-17 2DPSK波形

（1）2DPSK信号的产生

产生2DPSK信号的2DPSK调制器由两部分组成：差分编码器和2PSK调制器，如图6-18所示。首先将输入的二进制信息序列a_n（取值为1或0）进行差分编码，得到二进制相对码序列b_n，编码规则为

b_n=a_n⊕b_n-1 （6-20）

再将相对码进行2PSK调制，即可得到2DPSK信号。用这种方法产生2DPSK信号过程中的波形如图6-19所示。

图6-18 2DPSK调制器框图

图6-19 2DPSK波形

（2）2DPSK信号的功率谱

由图6-19可见，调制器输出端的信号对于信息a_n而言是2DPSK信号，但对于b_n来讲却是2PSK信号。当信息“1”、“0”等概且统计独立时，b_n所对应的双极性不归零矩形信号的功率谱与a_n所对应的功率谱相同，故2DPSK与2PSK具有相同的功率谱、带宽及频带利用率。

2.2DPSK解调

2DPSK信号的解调有极性比较法和相位比较法两种，极性比较法属于相干解调，而相位比较法则是一种非相干解调。

（1）2DPSK的极性比较法解调

此解调方案完全是图6-18所示2DPSK调制的反过程，解调器框图如图6-20所示。

首先对接收的2DPSK进行2PSK极性比较法解调，得到相对码序列b′_n，然后对b_n′进行差分译码得到原信息序列a_n。差分译码的规则为

a_n=b_n′⊕b_n′_-1 （6-21）此解调器的特点是：

1）克服了反向工作问题。这是因为，无论2PSK解调器的输出序列b_n′是否反向，其差分译码后的最终信息a_n是完全相同的，如图6-21所示。

图6-20 2DPSK极性比较法解调器框图(www.xing528.com)

图6-21 差分译码克服反向工作

2）误码率比2PSK大。在输入信号的误码率较低时，差分译码器输出端的误码率近似等于输入端误码率的两倍。设2PSK解调器的误码率为P_eB，则差分译码后的误码率为

P_eD≈2P_eB （6-22）

这个结论也可用图示来解释，如图6-22所示。

图6-22 差分译码前后的误码情况

由图6-22可见，相对码中的单个错误及多个连续错误，均会导致译码后出现两个错误。当2PSK解调器的误码率很低时，相对码中绝大多数是单个错误，因此译码后的误码率可近似认为是译码前误码率的2倍。

（2）2DPSK相位比较法解调

相位比较法解调又称为差分相干解调。该解调方案是根据其调制的定义设计的。2DPSK调制时，用“1”、“0”信息控制相邻码元的载波相位差，这意味着2DPSK相邻码元的载波相位差与信息相对应。因此，接收到2DPSK信号后，只要检测出相邻码元的载波相位差即可还原信息。基于这个思想的2DPSK相位比较法解调器框图如图6-23所示。图中各点波形如图6-24所示。

图6-23 2DPSK相位比较法解调器框图

1）时延器的作用是使前后相邻的两个码元中的信号在时间上对齐。

2）相乘器的作用是比较同一时间区域内的两个载波的相位，如果反相，则相乘结果为负，如果同相，则相乘结果为正。

3）积分器在滤除噪声的同时累积相乘器的输出，若相乘器输出为正，则积分器在码元结束时刻的输出为正，反之则为负。

图6-24 2DPSK相位比较法解调器各点波形

4）取样判决器是对积分器的输出进行取样判决，当取样值大于零时，说明相邻两个码元内的载波相位是同相的，否则为反相的。如果调制时采用的规则为“1变0不变”的话，则判决规则应为

X≥0 判“0”

X＜0 判“1”

相位比较法解调器的误码率为

式中，是发“1”或发“0”时接收2DPSK信号的比特能量。

相同E_b/n₀下，2DPSK极性比较法解调在误码性能上优于相位比较法解调，但相位比较法不需要同频同相的本地载波，因而实现更为方便。