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.

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.