基本描述
相關術語：ASK，FSK，QAM，Modulation
在某些調制解調器中用于數據傳輸的調制系統，在最簡單的方式中，二進制調制信号産生0和1。用載波相位來表示信号占空比或者二進制1和0。對于有線線路上較高的數據傳輸速率，可能發生4個或8個不同的相移，系統要求在接收機上有精确和穩定的參考相位來分辨所使用的各種相位。利用不同的連續的相移鍵控，這個參考相位被按照相位改變而進行的編碼數據所取代，并且通過将相位與前面的位進行比較來檢測。
香農理論
根據香農理論，在确定的帶寬裡面，對于給定的信号SNR其傳送的無差錯數據速率存在着理論上的極限值，從另一個方面來理解這個理論，可以認為，在特定的數據速率下，信号的帶寬和功率（或理解成SNR）可以互相轉換，這一理論成功地使用在傳播狀态極端惡劣的短波段，在這裡具有活力的通信方式比快速方式更有實用意義。PSK就是這一理論的成功應用。所謂PSK就是根據數字基帶信号的兩個電平使載波相位在兩個不同的數值之間切換的一種相位調制方法。
PSK信号
産生PSK信号的兩種方法：
1、調相法：将基帶數字信号（雙極性）與載波信号直接相乘的方法；
2、選擇法：用數字基帶信号去對相位相差180度的兩個載波進行選擇。
業餘者無線電愛好者使用特别形式的BPSK或QPSK，即PSK31。在這一個模态中，數據傳輸率是31.25比特，而且信号帶寬大約是31個赫茲。PSK31的主要好處是它的優良信噪比（S/N或SNR），允許在不利的情況下通信。
工作原理
在PSK調制時，載波的相位随調制信号狀态不同而改變。如果兩個頻率相同的載波同時開始振蕩，這兩個頻率同時達到正最大值，同時達到零值，同時達到負最大值，此時它們就處于“同相”狀态；如果一個達到正最大值時，另一個達到負最大值，則稱為“反相”。把信号振蕩一次（一周）作為360度。如果一個波比另一個波相差半個周期，兩個波的相位差180度，也就是反相。當傳輸數字信号時，“1”碼控制發0度相位，“0”碼控制發180度相位。
PSK相移鍵控調制技術在數據傳輸中，尤其是在中速和中高速的數傳機（2400bit/s～4800bit/s）中得到了廣泛的應用。相移鍵控有很好的抗幹擾性,在有衰落的信道中也能獲得很好的效果。主要讨論二相和四相調相，在實際應用中還有八相及十六相調相。
PSK也可分為二進制PSK（2PSK或BIT/SK）和多進制PSK（MPSK）。在這種調制技術中，載波相位隻有0和π兩種取值，分别對應于調制信号的“0”和“1”。傳“1“信号時，發起始相位為π的載波；當傳“0”信号時，發起始相位為0的載波。由“0”和“1”表示的二進制調制信号通過電平轉換後，變成由“–1”和“1”表示的雙極性NRZ（不歸零）信号，然後與載波相乘，即可形成2PSK信号，
在MPSK中，最常用的是四相相移鍵控，即QPSK（QuadraturePhaseShiftKeying），在衛星信道中傳送數字電視信号時采用的就是QPSK調制方式。可以看成是由兩個2PSK調制器構成的。輸入的串行二進制信息序列經串—并變換後分成兩路速率減半的序列，由電平轉換器分别産生雙極性二電平信号I（t）和Q（t），然後對載波Acos2πfct和Asin2πfct進行調制，相加後即可得到QPSK信号。
PSK信号也可以用矢量圖表示，矢量圖中通常以零度載波相位作為參考相位。四相相移調制是利用載波的四種不同相位差來表征輸入的數字信息，是四進制移相鍵控。QPSK是在M=4時的調相技術，它規定了四種載波相位，分别為45°，135°，225°，315°。調制器輸入的數據是二進制數字序列，為了能和四進制的載波相位配合起來，則需要把二進制數據變換為四進制數據，這就是說需要把二進制數字序列中每兩比特分成一組，共有四種組合，即00，01，10，11，其中每一組稱為雙比特碼元。每一個雙比特碼元是由兩位二進制信息比特組成的，它們分别代表四進制四個符号中的一個符号。QPSK中每次調制可傳輸2個信息比特，這些信息比特是通過載波的四種相位來傳遞的。解調器根據星座圖及接收到的載波信号的相位來判斷發送端發送的信息比特。
調制技術
與模拟通信系統相比，數字調制和解調同樣是通過某種方式，将基帶信号的頻譜由一個頻率位置搬移到另一個頻率位置上去。不同的是，數字調制的基帶信号不是模拟信号而是數字信号。
在大多數情況下，數字調制是利用數字信号的離散值去鍵控載波。對載波的幅度、頻率或相位進行鍵控，便可獲得ASK、FSK、PSK等。這三種數字調制方式在抗幹擾噪聲能力和信号頻譜利用率等方面，以相幹PSK的性能最好，已在中、高速傳輸數據時得到廣泛應用。
在同步解調的PSK系統中，由于收端載波恢複存在相位含糊的問題，即恢複的載波可能與未調載波同相，也可能反相，以至使解調後的信碼出現“0”、“1”倒置，發送為“1”碼，解調後得到“0”碼；發送為“0”碼，解調後得到“1”碼。這是不希望的，為了克服這種現象，人們提出了相對移相方式。
相對移相的調制規律是：每一個碼元的載波相位不是以固定的未調載波相位作基準的，而是以相鄰的前一個碼元的載波相位來确定其相位的取值。例如，當某一碼元取“1”時，它的載波相位與前一碼元的載波同相；碼元取“0”時，它的載波相位與前一碼元的載波反相。
相對移相可通過對信碼進行變換和絕對移相來實現。将信碼經過差分編碼變換成新的碼組——相對碼，再利用相對碼對載波進行絕對移相，使輸出的已調載波相位滿足相對移相的相位關系。
在相移鍵控中，在波相位受數字基帶信号的控制，如在二進制基帶信号中為0時，載波相位為0，為1時載波相位為π，載波相位和基帶信号有一一對應的關系。
主要應用
傳統的本地通訊借助于電線傳輸，因為這既省錢又可保證信息可靠傳送。而長途通訊則需要通過無線電波傳送信息。從系統硬件設備方面考慮這很方便省事，但是從傳送信息的準确性考慮，卻導緻了信息傳送不确定性增加，而且由于常常需要借助于大功率傳送設備來克服因氣象條件、高大建築物以及其他各種各樣的電磁幹擾。
各種不同類型的調制方式能夠根據系統造價、接收信号品質要求提供各種不同的解決方案，但是直到不久以前它們大部分還是屬于模拟調制範疇，頻率調制和相位調制噪聲小，而幅度調制解調結構要簡單的多。最近由于低成本微控制器的出現以及民用移動電話和衛星通信的引入，數字調制技術日益普及。數字式調制具有采用微處理器的模拟調制方式的所有優點，通訊鍊路中的任何不足均可借助于軟件根除，它不僅可實現信息加密，而且通過誤差校準技術，使接收到的數據更加可靠，另外借助于DSP，還可減小分配給每個用戶設備的有限帶寬，頻率利用率得以提高。
如同模拟調制，數字調制也可分為頻率調制、相位調制和幅度調制，性能各有千秋。由于頻率、相位調制對噪聲抑制更好，因此成為當今大多數通訊設備的首選方案。
數字調頻
對傳統的模拟頻率調制(FM)稍加變化，即在調制器輸入端加一個數字控制信号，便得到由兩個不同頻率的正弦波構成的調制波，解調該信号很簡單，隻需讓它通過兩個濾波器後就可将合成波變回邏輯電平信号。通常，這種調制方式稱為頻移鍵控(FSK)。
數字調相
數字相位調制(或相移鍵控-PSK)與頻率調制很相似。不過它的實現是通過改變發送波的相位而非頻率，不同的相位代表不同的數據。PSK最簡單的形式為，利用數字信号對兩個同頻、反相正弦波進行控制、不斷切換合成調相波。解調時，讓它與一個同頻正弦波相乘，其乘積由兩部分構成：2倍頻接收信号的餘弦波；與頻率無關，幅度與正弦波相移成正比的分量。因此采用低通濾波器濾掉高頻成分後，便得到與發送波相應的原始調制數據。
正交相移調制
如果對上述PSK概念進一步延伸，可推測調制的相位數目不僅限于兩個，載波應該能夠承載任意數目的相位信息，而且如果對接收信号乘以同頻正弦波就可解調出相移信息，而它是與頻率無關的直流電平信号。相移調制(PSK)正是基于該原理。利用PSK，載波可以承載四種不同的相移(4個碼片)，每個碼片又代表2個二進制字節。初看這似乎毫無意義，但現在這種調制方式卻使同一載波能傳送2比特的信息而非原來的1比特，從而使載波的頻帶利用率提高了一倍。
