基于LabVIEW和USRP的文本传输

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：

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

一些重要的USRP Rx模块：

niUSRP Open Rx Session.vi 打开Rx会话
niUSRP Configure Signal.vi 配置信号
niUSRP Fetch Rx Data (poly) VI 提取接收数据（多态）
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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