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介绍NI USRP的定义与功能特性

来源软无中文网时间2024/10/11 14:58:57

NI USRP(National Instruments Universal Software Radio Peripheral)是National Instruments(美国国家仪器有限公司,简称NI)设计和销售的一种通用软件无线电外设(Universal Software Radio Peripheral)。以下是对NI USRP的详细介绍:


一、定义与性质

NI USRP收发器是在软件定义无线电(Software-Defined Radio,SDR)发展过程中使用的计算机设备,它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。


二、硬件特性

架构: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。

频率范围与带宽:NI USRP的频率范围和带宽因具体型号而异,但通常具有较宽的频率范围和较高的带宽,如某些型号的频率范围可达1 MHz至7.2 GHz,带宽可达400 MHz。

多通道同步:许多NI USRP型号支持多通道同步,可以满足相位同步且大规模的多输入多输出(MIMO)应用需求。

接口与连接:NI USRP通常通过高速链路(如USB、千兆以太网等)连接到主机,基于主机的软件使用该链路来控制USRP硬件和传输/接收数据。


三、软件功能与支持

驱动程序:NI USRP通过其开源驱动程序USRP Hardware Driver(UHD)来支持多种开发环境和框架,如GNU Radio、LabVIEW、MATLAB和Simulink等。UHD提供了跨平台支持,并使得开发者能够高效地在不同平台之间转换设计。

LabVIEW支持:NI USRP与LabVIEW软件匹配,提供了相关的RF和通信学习的动手实验室和教学方案。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。它使用NI-USRP驱动程序来配置NI USRP硬件,并发送和接收格式正确的基带I/Q数据。

开源软件支持:除了LabVIEW外,NI USRP还支持GNU Radio等开源软件。GNU Radio是一个Free/Libre工具包,可用于开发软件定义的无线电。它结合使用C++和Python来优化DSP性能,同时提供易于使用的应用程序编程环境。


四、应用场景

教育与研究:NI USRP为通信课程提供了接触真实信号的机会,有助于学生获得对整个通信系统高层次的理解。同时,它也为物理层通信研究等提供了理想的原型化平台。

无线通信系统设计:工程师可以使用NI USRP来快速设计、原型设计和部署无线系统。其灵活性和可扩展性使得它成为无线通信系统设计的理想选择。

国防与无人机防御:NI USRP的灵活性使其成为无人机防御等新兴国防应用的理想选择。例如,SkySafe利用NI开源SDR抵御商用无人机威胁。


五、产品系列与型号

NI USRP产品系列包括多种型号,如B200mini、B205mini-i、N210、N292x系列等。这些型号在频率范围、带宽、接口、FPGA资源等方面有所不同,以满足不同应用场景的需求。


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