Введение
Семейство программно-определяемых радиоприемников Universal Software Radio Peripheral (USRP) – это линейка программно-определяемых радиоприемников, разработанных и продаваемых компаниями Ettus Research и National Instruments. Семейство продуктов USRP, разработанное командой под руководством Мэтта Эттуса, широко используется в исследовательских лабораториях, университетах и среди радиолюбителей. Большинство устройств USRP подключаются к хост-компьютеру через высокоскоростной интерфейс, который используется программным обеспечением, работающим на хост-компьютере, для управления аппаратным обеспечением USRP и передачи/приема данных. Некоторые модели USRP также включают в себя функциональность хост-компьютера благодаря встроенному процессору, что позволяет устройству USRP работать автономно. Семейство USRP было спроектировано с учетом доступности, и многие продукты имеют открытую аппаратную архитектуру. Принципиальные схемы для отдельных моделей USRP свободно доступны для скачивания; все продукты USRP управляются с помощью драйвера UHD с открытым исходным кодом, который является бесплатным программным обеспечением. USRP часто используются совместно с программным пакетом GNU Radio для создания сложных систем программно-определяемого радио.
Universal Software Radio Peripheral (USRP) is a range of software defined radios designed and sold by Ettus Research and its parent company, National Instruments. Developed by a team led by Matt Ettus, the USRP product family is commonly used by research labs, universities, and hobbyists. Most USRPs connect to a host computer through a high speed link, which the host based software uses to control the USRP hardware and transmit/receive data. Some USRP models also integrate the general functionality of a host computer with an embedded processor that allows the USRP device to operate in a stand alone fashion. The USRP family was designed for accessibility, and many of the products are open source hardware. The board schematics for select USRP models are freely available for download; all USRP products are controlled with the open source UHD driver, which is free and open source software. USRPs are commonly used with the GNU Radio software suite to create complex software defined radio systems.
Дизайн
Семейство продуктов USRP включает в себя различные модели, использующие схожую архитектуру. Материнская плата обеспечивает следующие подсистемы: генерация и синхронизация тактовой частоты, ПЛИС (FPGA), АЦП (ADC), ЦАП (DAC), интерфейс хост-процессора и регулирование питания. Это основные компоненты, необходимые для обработки сигналов в базовой полосе частот. Модульный фронтенд, называемый дочерней платой, используется для аналоговых операций, таких как преобразование частоты вверх/вниз, фильтрация и другие виды обработки сигнала. Такая модульность позволяет USRP использоваться в приложениях, работающих в диапазоне частот от постоянного тока до 6 ГГц. В стандартной конфигурации ПЛИС выполняет несколько операций цифровой обработки сигналов (DSP), которые в конечном итоге обеспечивают преобразование реальных сигналов из аналоговой области в низкочастотные комплексные сигналы базовой полосы в цифровой области. В большинстве случаев эти комплексные отсчеты передаются в/из приложений, работающих на хост-процессоре, которые выполняют операции DSP. Код для ПЛИС имеет открытый исходный код и может быть модифицирован для обеспечения высокоскоростных операций с низкой задержкой непосредственно в ПЛИС.
Сетевые серии
USRP N200 и USRP N210 – это высокопроизводительные устройства USRP, обеспечивающие более широкий динамический диапазон и большую полосу пропускания по сравнению с устройствами шинной серии. Используя интерфейс Gigabit Ethernet, устройства сетевой серии могут передавать до 50 Мс/с комплексных базовых отсчетов к/от хоста. В этой серии используются двухканальный 14-битный АЦП с частотой 100 Мс/с и двухканальный 16-битный ЦАП с частотой 400 Мс/с. Также предусмотрен порт расширения MIMO для синхронизации двух устройств этой серии, что является рекомендуемым решением для систем MIMO. X300 и X310 – это USRP третьего поколения, оснащенные двумя полнодуплексными слотами для дочерних плат, а также полнофункциональными ЦАП и АЦП с частотой 200 Мс/с. В качестве сетевого интерфейса используется 10GBase через SFP+, обеспечивающий скорость до 200 Мс/с на обоих каналах в полнодуплексном режиме. N300, N310, N320 и N321 – это современные двухканальные модели с поддержкой подключения SFP+, скоростью до 200 Мс/с и возможностью совместного использования локальных генераторов и модулей TPM для верифицируемого развертывания программного обеспечения.
Серия автобусов
Все продукты серии Ettus Research Bus используют интерфейс USB 2.0 или USB 3.0 для передачи данных на хост-компьютер и с него.
Встроенные серии
Встроенная серия сочетает в себе ту же функциональность, что и другие устройства USRP, с использованием встроенного процессора OMAP 3. E310, представленный в ноябре 2014 года, использует платформу Zynq SoC и РФИК Analog Devices AD9361 для создания очень компактного встроенного USRP. Устройствам этого семейства не требуется подключение к внешнему компьютеру для работы. Встроенная серия разработана для приложений, требующих автономной эксплуатации.
Вышедшие из продажи модели
USRP2 был разработан после USRP и впервые поступил в продажу в сентябре 2008 года. Его выпуск прекращен, и он был заменен моделями USRP N200 и USRP N210. USRP2 не предназначался для замены оригинального USRP, который продолжал продаваться параллельно с USRP2. Оригинальный USRP первого поколения также больше не доступен. Серия встроенных USRP E100 больше не производится.