本文目录

  • 4.1 USRP相关知识
  • 4.2 基于USRP的LabVIEW实现
    • 4.2.1 文本传输TX(传输部分)
    • 4.2.1 文本传输RX(接收部分)
  • 4.3 结果分析

4.1 USRP相关知识

USRP(通用软件无线电外设)旨在使普通计算机能像高带宽的软件无线电设备一样工作。从本质上讲,USRP充当了一个无线电通讯系统的数字基带和中频部分,计算机在LabVIEW环境下安装并使用相应的驱动仪器来使用。

USRP与控制主机之间的基础设置:利用网线连接USRP和计算机,然后修改计算机的IP为静态IP,IP地址为192.168.10.11,子网掩码设置成255.255.0.0,然后使用USRP配置软件(NI-USRP Configuration Utility)查看USRP设备的IP地址,并使USRP设备需与计算机的IP在同一个网段。

需要理解的USRP的主要参数:

  • 设备名称(device names),一个或多个 USRP的IP地址
  • IQ速率(IQ rate),正交采样率,直接影响信号的最大带宽
  • 载波频率(carrier frequency),感兴趣的频率
  • 天线(active antenna),选择哪个天线端来接收
  • 增益(gain),在对信号进行数字化之前,放大信号
  • 样本获取量(number of samples),每次采集多少样本,会影响采集所用的时间。

一些重要的USRP Tx模块:

  1. niUSRP Open Tx Session VI 打开TX会话
  2. niUSRP Configure Signal VI 配置信号
  3. niUSRP Close Session VI ,关闭会话
  4. niUSRP Write Tx Data (poly) VI 写入发射数据(多态)

一些重要的USRP Rx模块:

  1. niUSRP Open Rx Session.vi 打开Rx会话
  2. niUSRP Configure Signal.vi 配置信号
  3. niUSRP Fetch Rx Data (poly) VI 提取接收数据(多态)
  4. niUSRP Close Session VI 关闭会话

4.2 基于USRP的LabVIEW实现

此次是结合USRP和LabVIEW的文本传输系统,由于前面完成了无LabVIEW的信号调制与解调,与本次的系统有极大相同的部分,将不再赘述。可参考链接:

4.2.1 文本传输TX(传输部分)

文本传输TX程序框图如下:

通过观察上图文本传输TX程序框图和信号调制部分的的程序框图可以发现大部分一致,只是此处多了一个发送端初始化和传输部分及一些USRP子vi。

可参考链接:基于LabVIEW的信号的调制与解调的实现

文本接收TX初始化程序框图如下:

文本传输TX传输程序框图如下:

4.2.1 文本传输RX(接收部分)

文本传输RX程序框图如下:

通过观察上图文本传输RX程序框图可以发现与信号调制的接收部分大部分一致,但多了接收端初始化和关闭会话部分及一些USRP子vi。

文本传输RX初始化程序框图如下:

文本传输RX接收模块程序框图如下:

该部分与前面信号调制与解调的比较,加入了解码部分。同时,通过运行发现计算误码模块接错,更正为计算误码的输入线应为解码后的输出。

4.3 结果分析

文本传输的硬件配置图如下:

BPSK无编码文本传输如下:

BPSK分组编码文本传输(未调整)如下:

观看误码率曲线与生成文本发现未调整BPSK的分组码的文本传输会丢失,误码率高。

BPSK分组编码文本传输如下:

结果分析:

分析BPSK未调整状态下分组、卷积码的误码率,发现接收的文本失真,只接收到部分文本,误码率很高。然后调整TX、RX采样率为1.20482M,RX的码元数据量调整为15500,观察可得接收的文本变得完整,且误码减低。可知,BPSK时的码元数据量应多一些,以提供文本转化数据需要,提高采样率,则是为了在提高码元数量时获得足够的精度,而不使码元互相干扰。

QPSK无编码文本传输如下:

QPSK卷积编码文本传输如下:

结果分析:

通过多次不同情况的测试,发现QPSK调制解调的情况下,星座图、IQ波形图和眼图都和预期比较相近,即受到的干扰比较少,码间串扰更少,传输效率更高,而且接收默认的设置情况下,文本接收正常完整。

通过对比BPSK和QPSK在同样条件下的误码率和接收文本,发现QPSK调制解调的抗干扰能力更强,误码率更低,传输效率更高;

当调制解调方式保持不变时,无信道编码的误码率最高,最容易受到信道噪声影响;其次是分组编码,受到噪声影响后,因为能做出1个可能位置得错误纠正,误码较低;最后卷积编码即使受到噪声影响出现错误,但由卷积码的特性决定,最大可能译码,使得卷积码更有可能忽视一些错误,获得正确的编码信息,所以误码率更低。

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