PSK ( 2 相位相偏移変調方式) は、ベースバンド パルス シーケンスの法則に従って変調された搬送波位相が変化するデジタル変調方式です。デジタルベースバンド信号の 2 つのレベル (またはシンボル) に応じて、搬送波位相を 2 つの異なる値の間で切り替える位相変調方式です。2 つのキャリア位相は通常 180 度異なります。これは、現時点ではリバース キーイング (PSK) と呼ばれ、絶対位相シフト法としても知られています。
(1) 2PSK信号の生成
位相シフト キーイングは、振幅と周波数を変更せずに、搬送波の位相変化を使用してデジタル情報を送信します。2PSK では、通常、2PSK 信号の時間領域表現は次のようになります。
e 2psk t =A cos w C t+ φn
このうち、φn はn 番目のシンボルの絶対位相を表すので、上式はe 2psk (t)= A cos w c t -A cos w ct
と書けます。
代表的な波形を図 1 に示します。信号を表す 2 つのシンボルの波形は同じで極性が逆であるため、2PSK 信号は一般に、正弦波搬送波を乗算したバイポーラのフルデューティ方形パルス シーケンスとして表現できます。
e 2 psk t = s ( t ) cos w Ct
ここで、s t = n a n g t - n Ts
、a n = 1-1
対応するバイナリ デジタル信号を搬送波の異なる位相で直接表現するこの種の変調方式は、バイナリ絶対位相シフト方式と呼ばれます。
図 2-1 2PSK 時間信号波形
2PSK信号の変調原理のブロック図を図に示します。アナログ変調方式とデジタル変調方式に分けられます。
図 2-2 アナログ変調方式
図 2-3 キーイング方式
2 2PSK復調方式
2PSK信号の復調には通常コヒーレント復調方式が採用されており、復調器の原理を図に示します。
図 2-4 2PSK 復調のブロック図
2PSK信号は DSB 信号に属し、その復調には包絡線検波方式は使用できません。コヒーレント復調のみです。2PSK コヒーレント復調の原理波形は次のとおりです。
図 2-6 2PSK信号のコヒーレント復調時の各種時間波形
ただし、2PSK の搬送波回復プロセスにおける位相の曖昧さのため、つまり、回復されたローカル搬送波が必要なコヒーレント搬送波と同位相である場合もあれば、逆の場合もあり、この位相関係の不確実性により、復調されたデジタル信号が不確実になります。ベースバンド信号は、送信されたデジタル ベースバンド信号とはまったく逆です。つまり、「1」が「0」になり、「0」が「1」になり、判定装置が出力するデジタル信号はすべて間違っています。この現象は、２ＰＳＫ方式の「逆Π現象」または「逆相動作」と呼ばれる。したがって、2PSK は比較的単純なバイナリ変調と復調のみを実行できます。
3 設計シミュレーション
これに対するシステム ビューのシミュレーションは次のとおりです。
図 3-2 信号生成のシミュレーション図
モジュール 0: 方形波信号を生成し、振幅を 1 に制御して、+1V と -1V の 2 つのレベルを生成し、それを 01 のシーケンスとして決定し、周波数を 50Hz に制御して、次のような波形を生成します。
図 3-3 出力信号波形図
モジュール 1: 乗算器は正弦波を乗算し、正弦波は方形波を制御して正弦信号を生成し、信号レベルがジャンプしたときに位相変化を生成します。正弦波の周波数は 50Hz に設定され、その効果が表示されます。以下の図で:
図 3-4 搬送波波形の追加
モジュール 4: 出力信号に正弦波搬送波信号を乗算して 2PSK 波形を取得します。正弦波搬送波を設定し、振幅は 1、周波数は 50Hz です。得られる波形は次のとおりです。
図 3-5 同じ周波数キャリアの追加
2.出力2PSK復調
上記の 2PSK 信号出力を復調していますが、出力信号には付加的なノイズが含まれていないため、出力復調端ではローパスフィルターを付加せず、直接サンプリング判定を行っています。
図 3-6 出力シミュレーション図
モジュール 5: シンボル信号の一時停止時間を制御します。
モジュール 7: 信号比較モジュール、判定レベルを設定します。判定レベルを 0V に設定します。出力信号と判定レベルを比較します。出力信号が 0V より大きい場合は +1、0V より小さい場合は、それは-1です。
３．2 2PSK復調付加ノイズ解析
ビット誤り率解析はノイズが付加された信号に対して行われるため、信頼性を得るにはベースバンド信号のレートが大きい必要があるため、ベースバンド信号の周波数は1000Hzに設定されます。回路は下の図に示されており、キャリア信号モジュール 1 は 2KHz に設定されています。つまり、1 つのシンボルに 2 つの正弦波キャリアがあります。
ノイズを追加します。モジュール 4 はガウス ホワイト ノイズであるノイズ源を追加します。モジュール 3 はゲイン制御されたノイズを入力信号に追加してノイズ付加信号を作成する加算器です。
モジュール 5 は上記と一致しており、正弦波搬送波を追加し、パラメーターは 2KHz です。ガウス ホワイト ノイズが信号に追加されるため、信号は復調プロセス中にノイズ除去される必要があるため、ローパス フィルターが追加されます。カットオフ周波数は1100Hzに設定されています。元の信号と復調された信号との間のビット誤り率は、モジュール１７を通じて比較される。
図 3-7 シミュレーション一般回路図
この設計アイデアでは、設計システムのサイクル数は 12 で、サイクルが終了するとリセットされます。
図 3-8 クロック設計図
グローバル相関変数を設定するには、ノイズ ゲインを相関させる必要があり、各サイクルでノイズ ゲインが 1dB ずつ減少します。これにより、サイクル内でノイズがどんどん小さくなり、信号対ノイズ比が大きくなります。
図 3-9 グローバル変数設定図
判定処理では、出力と入力の間に遅延ユニットが何ユニットあるかを判断する必要がありますが、モジュール15により遅延が改善され、相互相関判定により出力結果が数ユニット遅延します。 , 1 単位遅延する必要があるため、ノイズ付加回路を切り離した後のビット誤り率は 0 であることがわかります。
図 3-10 遅延ユニット判定図
図 3-11 ノイズなしのビット誤り率