USRP实例构建

USRP实例构建本部分教授如何配置和使用USRP构建简单的通信链路。具体为不断的发射基本的正弦波信号，然后接收该信号，观测接收到的正弦信号波形，使用相关工具进行频谱检测分析，最后再分别查看经IQ分离后的信号波形。下面先了解NIUSRP使用前必须进行配置的函数模块功能和相应的各项配置参数，以便能合理正确的使用该设备；之候我们给出了由NIUSRP作为收发设备的正弦信号收发链路的详细构建过程。首先确认已经安装了niUSRP120（即USRP驱动程序V1.2），在电脑的开始菜单中打开NationalInstruments=NI-USRP=NI-USRPConfigurationUtility，查看USRP的IP地址，然后将与USRP相连的电脑IP地址设置为192.168.0.xxx.（即与USRP在同一网段中）。1.NIUSRP配置模块介绍NIUSRP配置模块通常放置于“仪器I/O=仪器驱动=NI-USRP=TX/RX”模版中，如下列出一些了常用的模块。niUSRPInitiateVIniUSRPOpenTX/RXSessionVIniUSRPConfigureSignalVIniUSRPCloseSessionVIniUSRPFetchRxData(poly)VIniUSRPWriteTxData(poly)VIniUSRPAbortVI在调制=模拟=Utilities模版中具有一些工具包，本实验中用到的一个频谱检测VI如下：niUSRPEXSpectralMonitoring(Interactive)VI注意：在上机培训之前，务必在给出的路径中查找到以上一些VIs，搞清楚它们的功能和管脚配置等信息2.正弦信号收发器构建步骤2.1构建正弦信号发射器创建一个空白VI，在框图窗口中构建如图1所示的发送电路图，要用到与硬件NIUSRP应用相关的模块为niUSRPOpenTXSession.vi，niUSRPConfigureSignal.vi，niUSRPWriteTxData(poly).vi，niUSRPCloseSession.vi（1）在niUSRPOpenTXSession.vi模块的设备名端口点击鼠标右键，在弹出的窗口中选择创建=控制，在前面板中创建了一个对应的区域，可以键入NIUSRP设备名（注：根据自已桌面的USRP标示设置）（2）在niUSRPConfigureSignalVI的IQrate,carrierfrequency和gain端口分别点击鼠标右键，在弹出的窗口中选择创建=控制，从而在前面板产生对应的控制区域（3）单击和选择菜单命令Window=ShowFrontPanel打开前面板窗口，在IQrate,carrierfrequency和gain输入配置区域输入如下指定的数据：Carrierfrequency=2.4GHz（注：根据自已桌面的USRP上标示的频点值而变）IQrate(samples/s)=400kGain(dB)=20Waveformsize=10000Activeantenna=TX1（4）点击选择菜单命令Window=ShowBlockDiagram打开框图窗口，点击鼠标右键从相应的模版中选择niUSRPWriteTXData(Poly).vi模块放置在窗口中，在其下拉菜单中选择CDB（5）然后再从模版编程=结构中选择while循环，将while循环框包围niUSRPWriteTXData(Poly)VI（6）在while循环的循环条件端口点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择创建=控制，从而在VI前面板中创建了一个STOP按钮（7）将niUSRPCloseSessionVI放置在前面板中，在它的错误输出端口点击鼠标右键，在弹出的菜单中选择创建=指示器，从而在前面板中创建了一个错误指示器（8）在框图窗口中点击鼠标右键，选择编程=数组=初始化数组，在初始化数组函数的元素输入端口点击鼠标右键，选择创建=常数，双击该常数，将其改变为常数1（9）在初始化数组的维数大小输入端单击鼠标右键，选择创建=控制，在前面板创建一个维数大小的输入控件（10）将初始化数组的输出端与niUSRPWriteTXData(poly)VI模块的数据输入端相连。因为发射器发送的是载波频率的正弦波信号，因此只要将一个常数作为基带信号送给NIUSRP即可完成该功能（11）最后，将while循环的STOP按钮与niUSRPWriteTXData(poly)VI的endofdata?输入端相连，控制结束发送数据。2.2构建正弦信号接收器2.2.1NI-USRP接收器接收所发射的正弦信号，利用VI的频谱分析工具niUSRPEXSpectralMonitoring（Interactive）VI进行频谱分析，检测所发射的正弦信号。打开该工具前面板，设置与相连的硬件USRP相关的参数，即USRPIPAddress（（注：根据自已相邻桌面的USRP标示设置）CarrierFreqency=2.4GHz（注：根据自已桌面的USRP上标示的频点值而变）IQSamplingRate[s/sec]=400kAcqDuration[sec]=50m点击Reconfigure按钮，使得参数改变生效2.2.2采用Labview实用工具库中的函数获取接收的IQ信号实/虚部分量，可以分别得到接收信号的同相和正交分量，在绘图工具中进行观测，接收器框图如图3所示，具体步骤如下：（1）在框图窗口中放置与接收USRP相关的配置函数niUSRPOpenRXSession.vi、niUSRPConfigureSignal.vi及niUSRPInitiate.vi，按照图3所示的顺序连接。其中niUSRPConfigureSignalVI的输入参数设置如下：CarrierFrequency={2.4001GHz@transmitter}and{2.4GHz@receiver}（注：根据自已桌面的USRP上标示的频点值而变）IQrate=800kNumberofsamples=10000Activeantenna=RX2（2）在框图窗口中打开while循环，然后在其中打开niUSRPFetchRxData(poly).vi连续获取接收的数据（3）在while循环中打开GetComplexIQComponent.vi，它的输出包括了提取的IQ波形的实部和虚部成分（4）在前面板中打开两个波形图绘制工具WaveformGraph.vi，在框图窗口中将对应的波形图图标放置在while循环框中（5）将提取的IQ波形的实部和虚部成分分别与波形绘制工具的输入端相连（6）打开niUSRPAbort.vi和niUSRPCloseSession.vi，按图3所示连接同时运行所创建的正弦信号发射和接收器，观察接收信号的同相和正交分量的波形。图1.正弦信号产生VI框图图2.正弦信号产生VI前面板图3.连续的IQ接收VI3.发送模块(top_tx.vi)和接收模块(top_rx.vi)中用到的USRP相关VITXRF_init.vi-用合适的RF参数对USRP发送部分初始化TXRF_send.vi-执行发送操作（即发送复波形），以及关闭USRP发送部分RXRF_init.vi-用合适的RF参数对USRP接收部分初始化RXRF_config.vi-对RF接收部分的相关参数进行配置RXRF_recv.vi-获得复波形RXRF_close.vi-关闭USRP接收部分