软件无线电基础实验Word格式文档下载.docx

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2.1典型的数字通信系统

一个典型的数字通信系统包括：

发射机、接收机和通信信道。

图3展示了一个数字通信系统的通用组件。

放在第一行是发射机，包含信源编码、信道编码、调制、上变频模块。

第二行是接收机由下变频、匹配滤波器、均衡器、解调、信道译码和信源译码模块组成。

图2数字通信系统框图

2.2NIUSRP无线通信实验系统

图3NI-USRP无线实验系统硬件、软件平台

1）NIUSRP硬件平台

RX1TX1接口可以安装天线

图4NI-USRP硬件平台前面板

射频信号输入到SMA连接器，USRP硬件平台通过直接变频接收机中的混频操作，产生同相正交（I/Q）基带信号，再经过一个2通道，速率为100MS/s的14位模数转换器（ADC）采样。

然后数字化的I/Q数据并行地经过数字下变频（DDC）过程，混频、滤波，使输入的100MS/s的信号达到指定速率。

32位的下变频采样信号（每对I/Q各16位），通过标准千兆以太网连接，以高达20MS/s的速度传给主机。

对于发射端，PC主机合成32位的基带I/Q信号样本（每对I/Q各16位），然后再通过千兆以太网以高达20MS/s的速度供给NIUSRP。

USRP硬件利用数字上变频（DUC）过程，将输入信号速率变为400MS/s，然后采用双通道16位的数模转换器（DAC）将其转换成模拟信号。

由此产生的模拟信号与指定的载频混频。

AnalogRFTransceiver

PC

图5NI-USRP系统框图

2）NI-USRP软件平台

软件无线电系统其中的数据处理组件是由软件实现的。

这些组件包括滤波器、调制器和解调器。

因为这些组件是在软件中定义的，可以根据需要调整软件无线电系统，而不必在硬件上作大的改动。

由于现在的计算机可以有非常快速的处理器和高速的接口，NI-USRP的主要开发环境是NILabVIEW。

NILabVIEW是一种将文本编程的低复杂度抽象为可视化语言的图形化编程语言，科学家以及工程师们广泛地使用它在多种环境中进行采集、处理、分析和显示测量数据。

所以我们能够利用计算机上使用LabVIEW快速地实现软件无线电的设计。

LabVIEW是一个图形化（G）编程环境。

目前，世界各地有成千上万的工程师应用LabVIEW来进行小型、中型甚至系统级的项目设计。

在LabVIEW环境中，用户界面被叫作前面板，背景色为灰色。

用户或者操作者可以通过在前面板上添加控件、旋钮、开关、图形、图表和发光二极管等器件来进行程序控制。

LabVIEW的编程界面被叫做程序框图，其背景为白色。

可以通过在程序框图上添加众多子功能和子例程，来搭建满足自身需求的程序，达到想要的功能。

另外，LabVIEW

自带了许多预定义的功能，可以通过对这些预定义功能的组合重用，来节省搭建模型和访问硬件设备的时间。

图6前面板（左侧）和程序框图（右侧）示意图

3）LabVIEW快捷键

下面列出了LabVIEW中的快捷键。

可以参考LabVIEWQuickReferenceCard，一个PDF版的快捷键说明文档。

表1LabVIEW快捷键

Ctrl+C

复制选中项

Ctrl+V

粘贴选中项

Ctrl+X

剪切选中项

Ctrl+Z

撤销

Ctrl+Space

激活下拉菜单

Ctrl+H

上下文帮助开关

Ctrl+B

移除框图中的断线

Ctrl+E

在前程序框图之间切换

Ctrl+R

运行选中VI

Ctrl+S

保存选中VI

Ctrl+T

将前面板和程序框图竖直并排放置

Ctrl+U

整理框图面板（程序框图）

Ctrl+Click&

Drag

在程序框图插入一个空格

4）NI-USRP函数库

LabVIEW针对NI-USRP的设置与控制，需要安装NI-USRP函数库，在空白处点右键打开函数库，到仪器驱动>

NI-USRP，会出现和下图相似的库。

拖拽一个函数到框图上就可以调用NI-USRP的函数库开始编程。

图7LabVIEW中的NI-USRP函数库

①niUSRP属性节点

使用niUSRP特性来访问高级配置选项来应用NI-USRP驱动。

图8niUSRP属性节点

②八个最常用的NI-USRP函数

接下来的几个部分概括了八个最常用的USRP函数来帮助大家进行实验。

已经根据功能将他们分类：

配置、读/写、结束。

大部分的数据采集程序都包含这些类别，并且在创建新的LabVIEWVI（虚拟仪表）时它们是最重要的程序设计模型。

图9八个最常用的NI-USRP函数

③配置函数

niUSRP打开Rx会话

niUSRP打开Rx会话VI是第一个用来创建接收射频信号的软件会话。

其一个会话对于发送配置数据和在USRP中检索IQ数据是很有必要的。

一个Rx会话只能与Rx函数一起使用。

图11niUSRP开Rx会话VI的即时帮助

niUSRP配置信号

niUSRP配置信号VI可以与接收会话Rx或传输会话Tx一起使用。

它可以设置IQ率，载频，增益和有源天线。

对多重USRP配置，频道列表制订了一个特殊的USRP。

并不是所有的IQ率、频率以及增益都是有效的。

读入强制（实际）值来看是否与请求值不同。

图12niUSRP配置信号VI的即时帮助

niUSRP初始化

niUSRP初始化VI启动了接收会话并且告诉USRP所有配置已经完成，USRP应该开始捕获IQ数据（即采样）了。

该VI只能与Rx会话一起使用。

图13niUSRP初始化VI的及时帮助

niUSRP打开Tx会话

niUSRP打开Tx会话VI是第一个用来建立与USRP的连接进行射频信号传输的VI。

其一个会话对于发送配置数据和向USRP发送IQ数据是很有必要的。

一个Tx只可以和Tx函数一起使用。

图14niUSRP打开Tx会话VI的及时帮助

④读写功能

niUSRP提取接收数据（多态）

niUSRPFetchRxDataVI可以从由niUSRPOpenRxSessionVI接收进程的USRP来检索IQ数据。

这个数据可在时域中画出来，或者进行数字化处理以便分析。

niUSRPFetchRxDataVI是多态的，也就是说可以通过要使用的数据类型从多个niUSRPFetchRxDataVI版本中选择合适的。

VI只能与接收进程一起使用。

图15niUSRPFetchRxDataVI文档帮助

niUSRP写入发射数据（多态）

niUSRPWriteTxDataVI允许向USRP发送IQ数据，这样它可能会通过niUSRPConfigureSignalVI在指定的载频上发送IQ数据。

niUSRPWriteTxDataVI是多态的，也就是说可以通过要使用的数据类型从多个VI版本中选择合适的。

VI只能与发送进程一起使用。

图16.niUSRPWriteTxDataVI文档帮助

NI-USRP读写数据类型

这里提供了几个写入发射数据和提取接收数据图像的实例供您选择。

下表给出了可供选择的实例。

复杂双集群

从指定信道提取复杂的双精度浮点数据集群。

ModulationToolkitVI使用该双精度浮点数据集群.在使用。

ModulationToolkitVI的情况下使用此VI。

复杂双波形数据

从指定信道提取波形数据类型中复杂的双精度浮点数据

复杂双精度数

从指定信道提取复杂的双精度浮点数据

16比特整型数

从指定信道提取复杂的16比特带符号整型数据。

为了使用此VI，必须把主机数据类型属性设置为I16。

复杂双精度数据的2维数组

从多信道提取复杂的双精度浮点数据。

16比特整型数的2维数组

从多信道提取复杂的16比特带符号整型数据。

表1.NIUSRP读写数据类型

⑤关闭函数

niUSRPAbort

niUSRPAbortVI

给USRP传递停止获取的命令。

通过这个VI，改变配置信息的时候，无需完全关闭并新建一个新的会话。

这个VI只能用于Rx会话

图17.niUSRPAbortVI的上下文帮助

niUSRPCloseSession

niUSRPCloseSessionVI

可以关闭正在运行的Rx或者Tx部分，并释放它们所用的内存。

如果你调用了这个VI，就不能再通过USRP传输或者接收任何信息了。

要想重新使USRP正常工作，只好重新运行。

图18.niUSRPCloseSessionVI的上下文帮助

五、实验内容

1硬件连接

用网线将USRP设备与PC机连接。

由于调频收音机有音频输出，所以要求计算机有声卡，并且有声音播放器。

图19USRP连线图

在控制面板中将PC机的IP设定为192.168.10.1，网关为255.255.255.0；

连接USRP的电源、天线。

图20PC端网络配置

在windows的开始菜单中AllPrograms\\NationalInstruments\\NI-USRP目录下面找到NI-USRPConfigurationUtility，在Devices选项卡中应该能够看到设备（包括DeviceID,IPAddress,Type/revision）。

如果看不到设备，请点击RefreshDevicesList来寻找设备。

如果需要，可以选定一个设备并且在右边NewIPAddress栏中输入新IP地址，点击ChangeIPAddress来修改USRP设备的IP地址。

图21USRP配置工具

2创建一个FM收音机

图22USRPFM接收机

1）找一个无线电台

目标

a）找到本区域的一些无线电台

b）用前面板的波形图分析这些电台

A部分

1.打开练习Exercises文件夹

a.在文件夹中打开Exercise1A.VI

2.按照下表配置前面板

Devicenames（设备名）

192.168.10.2

IQRate（IQ速率）

10M

Carrierfrequency（载波频率）

93M

Activeantenna（所选天线）

RX1

Gain（增益）

1

Number