2DPSK

2DPSK簡稱為二進制差分相移鍵控，它不是利用載波相位的絕對數值傳送數字信息，而是用前後碼元的相對載波相位值傳送數字信息。所謂相對載波相位是指本碼與前一碼元初相之差。

基本介紹

• 中文名：二進制差分相移鍵控
• 外文名：2DPSK
• 絕對數值：載波相位
• 方式：相鄰碼元的相對相位值
• 別名：相對相移鍵控

基本原理

傳輸系統中要保證信息的有效傳輸就必須要有較高的傳輸速率和很低的誤碼率。在傳輸信號里，2PSK（絕對相移鍵控）信號與2ASK及2FSK信號相比，具有較好的誤碼率性能，但是，在2PSK相干解調時，由於載波恢復中相位有0、π模糊性，導致解調過程中出現“反相工作”現象，恢復出的數位訊號“1”和“0”倒置，產生誤碼，從而使2PSK難以實際套用。為了保證2PSK的優點，同時又不會產生誤碼，我們把2PSK體制改進為二進制差分相移鍵控（2DPSK），即相對相移鍵控。

方式

即是利用前後相鄰碼元的相對相位值去表示數字信息的一種方式。現假設用Φ表示本碼元初相與前一碼元初相之差，並規定：Φ=0表示0碼，Φ=π表示1碼。則數字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關係可舉例表示如2PSK信號是用載波的不同相位直接去表示相應的數位訊號而得出的，在接收端只能採用相干解調。

解調原理

信號的解調原理：2DPSK信號最常用的解調方法有兩種，一種是極性比較和碼變換法，另一種是差分相干解調法。

2DPSK信號解調的差分相干解調法：2DPSK信號先經過帶通濾波器，濾除調製信號頻帶以外的在信道中混入的噪聲，此後該信號分為兩路，一路延時一個碼元的時間後與另一路的信號相乘，再經過低通濾波器去除高頻成分，得到包含基帶信號的低頻信號，將其送入抽樣判決器中進行抽樣判決，抽樣判決器的輸出即為原基帶信號。

2DPSK信號極性比較解調法：極性比較解調法的原理是2DPSK信號先經過帶通濾波器，去掉調製信號頻帶以外的在信道中混入的噪聲，再和本地載波相乘，去除調製信號中的載波成分，再經過低通濾波器去掉高頻成分，就有包含基帶信號的低頻信號，將其送入抽樣判決器里進行抽樣判決的到基帶信號的差分碼，再經過逆差分器，就有了基帶信號。

設計思路

2DPSK解調解調總體設計思路：有用的信息具有有較高的傳輸速率和很低的誤碼率。傳輸速率越高,延時越小，有效性就越高；碼元錯誤率低，信息失真越小，準確度就高。為了獲得較低的誤碼率，就得讓傳輸的信號又較低的誤碼率。在傳輸信號中，2PSK信號和2ASK及2FSK信號相比，具有較好的誤碼率性能，但2FSK對相位不敏感，為了保證2PSK的優點，又不會產生誤碼，將2PSK體制改進為二進制差分相移鍵控（2DPSK），及相對相移鍵控。2DPSK方式即是利用前後相鄰碼元的相對相位值去表示數字信息的一種方式。現假設用Φ表示本碼元初相與前一碼元初相之差，並規定： Φ=0表示0碼； Φ=π表示1碼； 則數字信息序列與2DPSK信號的碼元相位關係可由不同相位直接去表示相應的數位訊號而得出的，2DPSK信號最常用的解調方法有兩種，一種是相位比較法，另一種是差分相干解調法。由於相位比較法對延時單元的精度要求較高，很難實現，而採用相干解調後，原理及電路比較容易實現，所以在接收端只能採用相干解調對2DPSK信號進行解調。

2DPSK信號解調的差分相干解調法又稱為極性比較法，它原理是2DPSK信號先經過帶通濾波器，刪除調製信號頻帶以外的在信道中混入的噪聲，再和本地載波相乘，刪除調製信號中的載波成分，再經過低通濾波器刪除高頻成分，就得到包含基帶信號的低頻信號，將其送入抽樣判決器中進行抽樣判決的到基帶信號的差分碼，再通過逆差分器，就有了基帶信號。

環路輸入信號BS的頻率等於2DPSK載頻的2倍，即等於調製單元載波信號頻率的2倍。環路鎖定時VCO信號頻率等於載波輸出信號頻率的兩倍。所以在環路鎖定狀態下時，調製單元載波和載波同步單元的載波輸出頻率完全相等。並且在環路鎖定時，Ud不是一個純淨的直流信號，在直流電平上疊加有一個很小的交流信號。這種現象的產生是由於環路輸入信號不是一個純淨的正弦信號所造成的。反覆斷開、接通電源我們就發現這兩個信號有時同相，而有時反相。這就是我們所說的相干載波相位模糊現象。

克服這種現象我們用相干解調，其解調原理是：先對2DPSK信號進行相干解調,恢復出相對碼,再通過碼反變換器變換為絕對碼,從而恢復出傳送的二進制數字信息。在解調過程中，相干載波產生180相位模糊，解調出的相對碼將產生倒置現象，但是經過碼反變換後，輸出的絕對碼不會發生任何倒置現象，從而解決了載波相位模糊的問題。

系統設計

2DPSK解調系統的設計：2DPSK相干解調原理是2DPSK信號先經過帶通濾波器，刪除調製信號頻帶以外的在信道中混入的噪聲，再與本地載波相乘後，刪除調製信號中的載波成分，再經過低通濾波器刪除高頻成分，就有包含基帶信號的低頻信號，把它送入抽樣判決器中進行抽樣判決的到基帶信號的差分碼，再經過逆差分器，就得到基帶信號。 2DPSK信號解調的差分相干解調法，其原理是2DPSK信號先經過帶通濾波器，去除調製信號頻帶以外的在信道中混入的噪聲，再與本地載波相乘，去掉調製信號中的載波成分，再經過低通濾波器去除高頻成分，得到包含基帶信號的低頻信號，將其送入抽樣判決器中進行抽樣判決的到基帶信號的差分碼，再經過逆差分器，就得到了基帶信號。

帶通濾波器

在實際的通信系統中，解調的輸入端輸入2DPSK信號，在輸入系統之前有一個帶通濾波器來濾掉帶外的白噪聲，並確保系統能夠正常運行。帶通濾波器用兩個電阻於兩個電容實現，前部分為低通濾波，後面部分是高通濾波，兩部分構成帶通濾波器，實現原則為中心頻率的170.5KHz的3dB處。

信號相乘

本地載波與2DPSK信號相乘：本設計是用MC1496做乘法器去把2DPSK信號與本地載波進行相乘，MC1496集成晶片內部含有由雙電流源驅動的上部差分放大器，輸出集電極連至一起以平衡乘法器的輸入電壓，這樣輸出信號就是輸入信號乘積的常數倍，在晶片的輸出端同樣需要外接負載電阻。這裡的MC1496從“1”和“10”端輸入2DPSK信號和載波信號，進行相乘後從“11”號管腳輸出它們的相乘信號。相乘後的波形為已調製完成的2DPSK載入到本地載波的複合相乘信號的波形，因為本地載波未含有碼元信號，只有傳輸過來的2DPSK信號才有碼元變換的信息，所以從“11”管腳輸出的信號，為2DPSK載入到本地載波的波形。

低通濾波電路

低通濾波器又有源的低通濾波器和周邊電路構成，所選的是集成運放LM741與電阻和電容組成的二階有源，低通濾波器，具體電路如圖9所示，它由兩節RC濾波電路電路和反相比例放大器組成，其特點是輸入阻抗高，輸出阻抗低，可以隔離前一節對後一節的影響，有利於減少電路的噪聲對信號的干擾。由LM741構成的反相比例放大電路電壓增益就是低通濾波器通帶的電壓增益。即，Ao=Avf=（1+33k）/10=3.3

此濾波器不但有濾波作用還有對信號的放大，隔離前後兩節，減少相互之間的干擾的作用，通過低通濾波器後的波形如圖10所示；經過乘法器的高頻信號已經被濾掉，只剩下正半周的低頻信號。即，調解開了原始2DPSK信號。

抽樣判決器

抽樣判決的比較器：通過相乘器MC1496的信號，輸出的信號均值不等於0，此信號經過電容和濾波器後，反向放大器後得到的均值為零但正負不對稱的信號，在此2DPSK系統中，抽樣判決器輸入信號是一個均值為零且正負對稱信號，判決電平Vc由比較器LM311的負向段對地的電平決定，電位器R02來調節Vc的電平的高低，使判決電平處於信號輸入的圖眼的中心位置（即最佳判決門限），確保對輸入信號的解調不會出現誤判的現象，比較判決後的信號為經低通濾波器波形的規範化 後的矩形波。

樣值的抽取

逆碼變換：經過抽樣判決後得到的是BK碼，也就是原始信號AK（絕對碼）的逆碼，通過逆碼變換電路可得原碼.逆碼變換電路,它包括一個微分鎮流電路和一個脈衝展寬電路組成，差分變換的功能是將輸入的基帶信號變為它的差分碼，然後經過逆碼變換得到原來的傳輸信號。