NI USRP硬件概述和应用以及选用原因

NI通用软件无线电外设（USRP）收发器是在软件定义无线电发展过程中使用的计算机设备。 NI USRP收发器可以发送和接收高频信号，用于通信、教育与研究等一系列应用。 NI USRP收发器与LabVIEW软件匹配，提供相关的RF和通信学习的动手实验室，教学方案价格适中，给学生提供了接触真实信号的机会。

1. 软件定义无线电

NI USRP硬件和LabVIEW软件具有灵活、功能强大且价格适中的特点，为软件定义无线电提供了一个理想的原型化平台，用以教学实验室和物理层通信研究。

LabVIEW 在千兆以太网连接的主机上运行，为在NI USRP硬件中调制和解调的信号提供了信号处理引擎。 LabVIEW软件中的工具包则为许多常用模拟和数字调制技术以及优化真实无线电信号的处理算法提供了功能性模块。(图1. NI USRP硬件与LabVIEW软件连接，访问软件定义无线电。)

2. 常见应用

NI USRP硬件、LabVIEW软件和相关课件为动手实验室学习提供了一个理想的解决方案。 在通信课程介绍中，这个平台为学生提供机会接触真实信号，以获得对整个通信系统高层次的理解。 当接触到更高阶的数字通信课题时，学生通过在LabVIEW或由LabVIEW MathScript RT模块支持的m.文件语法中亲手实施各个算法，可以实现和优化通信系统中的组件。 这种方法直接根据研究领域进行扩展，包括动态频谱接入、空格、物理层和MAC层研究。 NI USRP平台也可用于构建自定义协议或将频谱计入磁盘中的简单发送或接受应用。

3. 硬件概览

NI USRP硬件拥有一种常见的软件定义无线电架构，运行直接通信模拟前端和高速模数转换器（ADC）与数模转换器（DAC），且配备具有固有属性的FPGA，用于实现数字下变频（DDC）和数字上变频（DUC）的步骤。 接收器链从高度敏感、可接受微小信号的模拟前端开始，，然后使用直接下变频将它们数字化为同相（I）和正交（Q）基带信号。 下变频后有高速模数转换器和一个DDC，用以降低采样率并将I和Q打包传输到主机，再使用千兆以太网做进一步处理。 发射器链从主机开始，生成I和Q并通过以太网电缆传输到NI USRP硬件。 DUC为DAC准备信号，然后I-Q进行混合，直接上变频信号以产生一个RF频率信号，然后进行信号放大与传输。

 

图2. NI USRP 2920系统层级框图。

4. 软件概览

LabVIEW是一种图形化数据流编程语言，非常适合设计和实施通信算法。 在最基本的层面上，LabVIEW软件使用NI-USRP驱动程序来配置NI USRP硬件，发送和接收格式正确的基带I/Q数据。 LabVIEW调制工具包和LabVIEW MathScript RT模块为LabVIEW提供额外的通信特有功能和本机的.m文件脚本支持。 信道编码、脉冲整形、模拟信道损害、建立可视化等更多模块使得LabVIEW调制工具包对于许多应用来说都非常重要。 内含示例提供了多种调制方式用以实现通信链接，打开后即可使用。 LabVIEW MathScript RT模块支持.m文件语法，实现最大程度的代码可移植与复用。 你可以使用.m文件语法更快速地将模拟构造融入基于硬件的系统，从而进行验证。 每个NI USRP硬件套件中都含有LabVIEW调制工具包和LabVIEW MathScript的RT模块。

 

图3. NI LabVIEW调制工具包提供更多的通信专用功能

5. 为什么选择NI？

NI提供NI USRP硬件的技术支持以及为期1年的延长保修期。 NI致力于为客户提供一个完全组装和测试的软硬件平台与CE（欧洲认证）认证。 这些工具一步步指示罗列清晰，从您打开盒子的那一刻到传输、接受第一条信号都能为你提供帮助。 NI USRP硬件与LabVIEW以及应用程序特定的课件匹配，为RF和通信教学研究提供了完整、易访问的解决方案。

6. 更多相关资源

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