2PSK与QPSK调制解调原理详解及MATLAB实现

本文主要探讨了BPSK (Binary Phase Shift Keying) 和 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 调制解调的基本原理及其在MATLAB中的实现。首先，我们关注于PSK (Phase Shift Keying) 调制，以2-PSK为例，它是一种利用载波相位变化表示数字信号的技术。在2-PSK中，二进制数字基带信号通过改变载波的相位，0通常对应于0°，而1对应于180°相位，形成双极性信号。由于存在180°相位模糊，即所谓的“倒π”现象，这导致2PSK在实际应用中较少使用。为解决这个问题，2DPSK（二进制差分相位键控）被提出，但文章没有详细展开这部分内容。 对于BPSK，它是最基本的PSK形式，仅用两个相位状态（0°和180°）代表两种不同的数据状态，常用于无线通信系统，其优点是抗噪声性能较好，实现简单。发送和接收过程可以通过模拟调制（如图9(a)所示，使用连续波形和相应的调制器）或数字键控方法（图9(b)中的数字信号处理）完成。 QPSK则是4个相位状态的PSK，每两个相邻的相位分别对应一个数据比特，例如00, 01, 10, 11。QPSK相比于BPSK提供了更高的数据传输速率，因为每个载波周期可以携带两个比特的信息。QPSK的相干解调同样需要与发送信号同步的相干载波进行，解调器原理如图10所示，通常采用相干解调技术以确保信号的准确恢复。 在MATLAB中，这类调制可以通过内置函数或者自定义函数实现，例如使用`modulate`函数进行调制，以及`demodulate`函数进行解调，同时结合` phased.ReferenceSignalSource`等工具进行相干载波的生成。通过编写代码，可以直观地理解并操作这些调制解调过程，并对其实现进行优化和仿真。 总结来说，本文详细介绍了BPSK和QPSK的基本原理，包括它们的调制机制、信号时域表达式、以及在MATLAB中的典型实现方法，对于理解和应用这两种重要的数字调制技术非常有帮助。同时，文章也提示了它们在实际应用中的局限性和改进方法，如2DPSK的引入。