摘要：本文以水声通信为背景，深入的研究了相移键控调制技术，PSK信号的调制与解调，成功的将相移键控调制技术在水声发射机上进行了通信测试应用。
关键词：水声发射机；PSK；通信；
中图分类号：TN76 文献标识码：A
引言
近十几年以来，水声通信的发展对带宽利用率的要求的不断提高，这为PSK调制技术的发展提供了契机，相位相干技术的逐步成熟，使得相移键控调制方式在水声通信的应用中占据了非常重要的作用，促使相位相干通信系统被广泛应用在水声通信领域。
本文采用水声发射机发送相移键控（Phase Shift Keying，PSK）信号，使用Matlab软件编写了PSK信号的产生程序以及信号的接收处理程序，通过对PSK信号的发送和接收处理，可以测量出频率偏移和相位偏移的大小，进而对频率偏移和相位偏移进行补偿，以便更好的实现发射机的通信功能。
1 相移键控调制技术
数字调制主要有振幅键控，频移键控和相移键控三种方式。
相位调制技术因为带宽利用率高，近来在水声通信中得到了非常广泛的运用，它是使用正弦波相位传递数字基带信号的一种调制方法。M进制的相移键控信号中，载波相位有M种取值，MPSK调制中常用的有BPSK和QPSK调制。本文中采用相移键控信号作为发送信号。
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QPSK信号的标准星座图如图5所示：
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3频偏和相偏的测试方法
收发设备晶振的漂移、信道的时变性等都会使接收信号产生一定的频偏和相偏，这种频偏和相偏会引起星座图的旋转，导致符号的错误判决，最终导致误码率的升高。
发送信号的传播时延导致载波频率的偏移，在相干解调中，必须估计这种载波频率偏移，通常使用锁相环估计信号的频率变换，进行载波恢复。
收发设备晶振的漂移、信道的传输等同样会使接收信号产生一定的相位偏移，如果出现星座图的相位偏移，可在信号输入端进行固定角度的相位补偿即可。4 实验测试
本测试采用收发固定模式，不存在收发双方的相对运动。发射端分别发射LFM信号、CW信号、BPSK和QPSK信号，换能器带宽为2-4kHz，接收部分采用标准水听器，本文中采用的是π/4系统的QPSK。
使用水声通信发射机在信道水池进行了BPSK和QPSK信号的发送，同时使用采集器进行了数据采集，BPSK和QPSK接收信号波形如图8、图9：将采集的数据进行信号处理，画出星座图，星座图如图10、图11所示：
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因篇幅所限，取10次实验的处理结果列出，对试验中发送的1000个码元进行相位和幅值的求均值和标准差运算。BPSK和QPSK的角度和幅度均值，角度和幅度标准差运算结果如下表所示。
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在信道水池对整个通信系统进行了多次实验，对发射机的发送信号进行了判决，传输信号的误码率为零，实现了相移键控调制技术在水声发射机上的应用。
5 结束语
本文介绍了相移键控调制技术，分别介绍了BPSK和QPSK调制技术的原理和特点，QPSK信号的正交调制与相干解调，最后对频率偏移和相位偏移的测试进行了介绍。在通信的信号测试中，进行了PSK信号的相位偏移的测试和误码率的测试，达到设计要求。
参考文献
[1] 朱昌平，韩庆邦，李建，张秀平．水声通信基本原理与应用．电子工业出版社，2009：25-35，121-127页
[2] 田坦，刘国枝，孙大军等编著．声呐技术．哈尔滨工程大学出版社，2000:15-17页