DSP原理及应用课程设计--基于DSP的HFC反向通道噪声频谱监测系统的设计

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1、山东建筑大学信电学院课程设计说明书山东建筑大学课程设计说明书题目：基于DSP的HFC反向通道噪声频谱监测系统设计课程：DSP原理及应用课程设计院（部）：信息与电气工程学院专业：班级：学生姓名：学号：指导教师：完成日期：15山东建筑大学信电学院课程设计说明书目录摘　要I１设计目的1２设计原理1３设计内容3３.１信号调理电路3３．１．１多路信号选择4３．１．２电调衰减4３．1．３两级放大4３．1．４滤波5３．２A/D采样电路5３．３用ＦＰＧＡ实现ＦＩＦＯ和系统的逻辑控制6３．４ＤＳＰ存储系统的扩展8３．４．１外扩ＦＬ

2、ＡＳＨ8３．４．２外扩ＳＤＲＡＭ8３．５DSP与ARM的数据通信模块9３．６电源、时钟、复位等电路模块11３．６．１电源模块11３．６．２时钟模块12４　软件设计13总结与致谢14参考文献15附录1615山东建筑大学信电学院课程设计说明书摘　要有线电视HFC双向传输系统，是随着CATV增值业务的需求，单向电视传输系统面临全面改造成双向网络的现状，迅速发展起来的一种新型网络传输形式。随着HFC网络的大规模投资建设与改造升级，HFC网络的宽带数据业务成为了公众用户选择宽带接入的一个重点。但在HFC网络上承载通信业务，

3、首先要保障反向通道的传输质量，而影响传输质量的，主要是反向通道中的噪声汇聚和侵入干扰。本文主要针对HFC网反向通道中的噪声汇聚和侵入干扰，设计并实现一种基于数字信号处理器（DigitalSignalProcessor，DSP）和Ethernet的实时信号频谱监测系统。利用多路的高速数字采集系统对输入的RF信号实现高动态范围和低噪声的数字转换；利用DSP的高速数据处理能力，在多个域中分析随时间变化的RF信号；并通过ARM芯片构架的以太网通信系统对某个区域内的大数量和分散的HFC反向通道进行实时的信号频谱监测，及时发

4、现问题和分析问题。与基于瞬态开关的噪声抑制系统组成一套新颖的HFC反向通道噪声监测和抑制解决方案，实时监测HFC反向通道的噪声，并利用噪声抑制系统控制HFC上行的汇聚支路数，减少上行噪声的汇聚。关键词：HFC；反向通道；噪声汇聚；DSP；Ethernet；频谱监测；瞬态开关15山东建筑大学信电学院课程设计说明书１设计目的有线电视HFC双向传输系统,是随着CATV增值业务的需求,迅速发展起来的一种新型网络传输形式。随着HFC网络的大规模投资建设与改造升级,HFC网络的宽带数据业务成为了公众用户选择宽带接入的一个重点

5、。但在HFC网络上承载通信业务,首先要保障反向通道的传输质量,而影响传输质量的,主要是反向通道中的噪声汇聚和侵入干扰。本设计主要针对HFC网反向通道中的噪声汇聚和侵入干扰,设计并实现一种基于DSP和Ethernet的实时信号频谱监测系统。利用多路的高速数字采集系统对输入的RF信号实现高动态范围和低噪声的数字转换;利用DSP的高速数据处理能力,在多个域中分析随时间变化的RF信号;并通过以太网通信系统对某个区域内的大数量和分散的HFC反向通道进行实时的信号频谱监测,及时发现问题和分析问题。２设计原理据系统的设计要求和

6、性能指标，系统由信号调理、高速A/D采样、DSP数据处理、ARM数据通信等几个主要部分组成，如图1.2所示。首先，信号调理部分对来自多路开关的一路RF信号进行滤波、电调衰减、一级放大、二级放大（单端信号转差分信号）和抗混叠滤波，目的在于提高信号的可靠性和数据的精度，保证A/D采样的动态范围；其次，选用高速ADC对输入的RF信号进行采样，A/D技术的进步可以实现高动态范围和低噪声转换，ADC对信号进行滤波、数字化，然后传送到DSP引擎上；其中，FPGA实现系统的逻辑控制，并利用其内部的RAM实现FIFO存储功能，构

7、架ADC与DSP的高速数据缓存；再次，DSP数据处理部分负责管理系统的触发、内存和分析功能，并且利用FFT变换提取信号特征，分析信号的频谱特性；最后，DSP处理完的数据，由ARM负责通过以太网传输到PC机上进行历史数据的保存和实时频谱的分析，并且通过PC机上的软件进行系统的远程控制。实时信号频谱监测系统由信号调理、A/D采样、FPGA控制、DSP数据处理和ARM数据通信等几个主要部分组成，系统方框图如下所示：15山东建筑大学信电学院课程设计说明书系统方框图15山东建筑大学信电学院课程设计说明书３设计内容３.１信号

8、调理电路信号调理部分是整个监测系统的前端，介于被测信号和A/D转换之间，其主要是为后续的ADC提供足够幅度的被测信号（1VP-P）,而引入的噪声和非线性又要足够低，以满足系统测量的要求。信号调理电路的技术要求如下：1输入带宽：5～65MHz；2最高输入电平：80dBμV；3最高输出电平：110dBμV（取ADC的参考电压为0.5V）；4增益：30dB；5非线性失真：≤－6