（毕业论文45页、18408字）摘要：在数字通信中，理想的MDPSK信号在码元切换时会发生相位跳变，旁瓣功率较大，需要经过限带滤波后才能够发射。经过限带滤波后的QDPSK信号的码元波形可分为稳定区与过渡区，根据这一特点可以利用DFT方法来实现信号的解调和位同步。在这种数字化解调器中需要设计一个合适的带通滤波器，以便尽可能地消除信号的旁瓣分量而不影响信号码元稳定区内的波形。本文介绍了QDPSK信号的调制解调，还介绍了上述带通滤波器的方案选择和基于Matlab的滤波器参数设计方法，以及仿真效果。
关键词：QDPSK；DFT；带通滤波器；MATLAB
Design of Band-pass Filter for QDPSK
Abstract: In digital communication, ideal MDPSK signal has the phase jump and larger side beam power in the code switching.It can be sent only after a bandpass filter. After a bandpass filter, QDPSK signal’s symbol can be divided into steady section and transition section, so the demodulation and synchronization for the signal can be realized with DFT. In such a digital demodulator，it is important to design a proper bandpass filter to get rid of side beam power and don’t change the waveform in steady section. This paper introduces the modulation and demodulation for QDPSK signal, and the scheme selection, parameter design method and simulate effect for this filter based on Matlab.
Key words：QDPSK，DFT，band-pass filter，MATLAB
目 录
第1章 绪 论 1
1.1 课题背景、目的及意义 1
1.1.1 课题背景 1
1.1.2 滤波器的现状 2
1.1.3 课题目的及意义 3
1.2 论文的主要内容 3
第2章 QDPSK带通滤波器的总体设计方案 4
2.1 概述 4
2.2 QDPSK带通滤波器设计方案综述 4
2.2.1 主要的技术指标 4
2.2.2 整体设计方案 4
第3章 MATLAB程序设计及仿真 19
3.1 概述 19
3.2 MATLAB及其仿真简介 19
3.2.1 MATLAB简介 19
3.2.2 MATLAB仿真环境 22
3.3 程序设计 23
第4章 调试 31
4.1 调试 31
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36
附 录 37
第1章 绪 论
1.1 课题背景、目的及意义
1.1.1 课题背景
在数字调制方式中，2DPSK和QDPSK有着重要的应用，其中QDPSK还是第三代移动通信系统中的VV-CDMA采用的调制方式。QDPSK（quadrature differential phase shift keying）即四相差分相移键控。
QDPSK是应用较为广泛的一种调制解调方式。不同的调制解调方式有不同的性能，主要表现在信息传输的有效性和可靠性。对给定的比特速率，已调信号占用的带宽越小信息传输速率就越高。为获得比较高的传输效率可以采用多进制的调制方式，信号解调后的误比特率越低，信息的传输就越可靠。
多进制（即M进制）数字调制信号是正弦信号载波的幅度，相位或频率取M个离散值的信号。它们相应地分别称作MASK，MPSK和MFSK信号。采用M进制调制技术的一个很重要的原因是要提高信道频带利用率。MASK，MPSK和MFSK都可以获得较高的频带利用率。但为了保证一定的误码率，需要增加发射信号的信噪比。在满足一定误码率的前提下，所需的信噪比越低，信号功率效率就越高。所以上述的频带效率的提高是以牺牲信号功率效率来换取的。
实现相对调相的最常用的方法是：首先对数字基带信号进行差分编码，即由绝对码表示变为相对码（差分码）表示，然后再进行绝对调相。二进制差分相移键控常简称为二相相对调相，记作DPSK或2DPSK。它的解调方法分为相干解调和差分相干解调。由于QDPSK信号可以看作是两路2DPSK信号的合成，解调时就是解两路2DPSK信号，所以QDPSK的解调和2DPSK信号的解调类似，也可以分为相干解调和差分相干解调。
随着数字通信的发展，数字信号的使用也越来越广泛。数字信号已经由最初的FSK，ASK和PSK信号发展到现在的MFSK，MASK和MPSK信号，并且在很多数字通信中使用。
QDPSK是一种差分信号，它消除了绝对调相时相位模糊带来的影响，避免了信号解调的错误。
QDPSK信号是一种较常用的数字信号，QDPSK也是应用较为广泛的一种调制解调方式，而滤波器又是调制与解调过程中一个必不可少的重要步骤，滤波器的选取直接关系到了整个调制解调结果的好坏。经过限带后的QDPSK信号的码元可以分为稳定区与过渡区，根据这一特点可以利用DFT方法来实现信号的解调和位同步，但是这种QDPSK在码元跳变时旁瓣功率较大，于是需要设计一个合适的带通滤波器，以便尽可能地消除信号的旁瓣分量而不影响信号码元稳定区内的波形。
1.1.2 滤波器的现状
滤波器在数值信号处理中有广泛的应用，为此这里将滤波器作简单介绍。若滤波器的输入、输出都是离散时间信号，那么，该滤波器的冲激响应（或滤波因子）也必然是离散的，我们称这样的滤波器为数字滤波器（digital filter）。当用硬件实现一个数字滤波器时，所需的元件是延迟器、乘法器和加法器。当在计算机上用软件实现时，它就是一段线性褶积（或卷积）的程序。由于模拟滤波器（analog filter）只能用硬件来实现，其元器件是电阻、电容、电感及运算放大器或开关电路。因此，数字滤波器实现要比模拟滤波器容易的多，而且易获得较为理想的效果。
滤波器的种类很多，分类方法也不同，如可以从功能上分，也可以从实现方法上分，或从设计方法上来分等。但总的来说，滤波器可以分为两大类，即经典滤波器和现代滤波器。经典滤波器是假定输入信号x(n)中的有效信号和噪声（或干扰）信号成分各在不同的频带，当x(n)通过一个线性滤波系统后，可以将欲噪声信号成分有效地去除。可是，如果有效信号和噪声信号的频率带相互重叠，那么经典的滤波器将无能为力。例如现在的地质雷达信号处理中的滤波器主要采用经典的滤波器进行处理。因此有时滤波效果较好，有时较差。
现代滤波理论研究的主要内容是从含有噪声的数据记录（又称为时间序列）中估计出信号的某些特征或信号本身。一旦信号被估计出，那么估计出的信号将比原信号会有更高的信噪比。现代滤波器把信号和噪声都视为随机信号，利用它们的统计特征（如自相关函数、功率谱函数等等）导出一套最佳的估值算法，然后用硬件和软件实现。目前现代滤波器主要有：维纳滤波器、卡尔曼滤波器、线性预测器、自适应滤波器等，很多专家将基于特征分解的频率估计及奇异值分解算法都归入现代滤波器的范畴。
滤波器早被公认为各种电子产品的重要部件，其主要功能是作为各种电信号的提取、分隔、抑制干扰，随着电子技术的飞速发展，电子产品的应用领域发生日新月异的变化：从家用的收音机、电视机到航天用的测控设备；从矿井用的通信机到巡航导弹；从超市用的报警器到日常生活的手机，由于电子产品门类及使用频段的不断扩展，各种电子设备之间的干扰也日趋严重，因而滤波器不但是确保电子产品本身正常可靠工作的重要部件，而且是减少相互影响、确保正常工作环境的重要器件，因而，可以毫不夸张地说，在具有特定功能的电子产品中均有滤波器的踪迹可寻
1.1.3 课题目的及意义
本课题主要目的是根据通信原理及MATLAB等相关理论知识，设计出符合要求的带通滤波器。本次毕业设计选择“QDPSK带通滤波器的设计”也是为了更好地学习和了解通信原理及MATLAB的相关知识，并在时间过程中，锻炼查阅、归纳资料的能力和编程能力。实践过程中，锻炼查阅、归纳资料的能力和编程能力。
1.2 论文的主要内容
本文的主要内容是在装有MATLAB的计算机上完成QDPSK带通滤波器的设计。因此，论文详细的叙述了以下主要内容：
⑴ 由输入信号得到QDPSK信号以及QDPSK信号解调的过程。
⑵ 经过限带滤波后的QDPSK信号的码元波形可分为稳定区和过渡区，根据这一特点利用DFT方法来实现信号的解调和位同步。
⑶ 设计一个合适的带通滤波器，以便尽可能的消除信号的旁瓣分量而不影响码元稳定区内的波形，以适合数字化解调器。
⑷ 将滤波器的特性设置为：通带频率9000～11000Hz，过渡频率8000～9000Hz，11000～12000Hz。
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