应用笔记

选择USRP型号

Ettus Research

简介

本指南由Ettus Research提供旨在帮助用户针对特定的应用程序选择最合适的通用软件无线电外设(USRP™）。为了使选择过程尽量简单，我们提供了一张展示不同特点的表格作为依据。

了解DSP原理

如果您对USRP系列产品，一般有软件定义无线电或者电子信号处理还不熟悉，这个可能有助于您在选择USRP硬件之前进行一些您想操作的信号模拟。软件框架中的模拟信号与计算如软件无线电或者LabVIEW 会确保对各种概念（例如：尼奎斯特定理、ADC、DAC和局限性）有个准确的理解。理解了基本的信号理论及数字信号处理是理解充分利用合适的USRP 模型的第一步。此链接将对有助于理解基础知识的集中资源进行访问：

http://gnuradio.org/redmine/projects/gnuradio/wiki/SuggestedReading

一般应用

表1展示的是USRP/子板组合共同应用于不同的应用区域。但表1可以作为选择USRP设备的起点，Ettus Researc建议新用户们对USRP 设备的规格进行评估。本文剩余部分将对选择过程有帮助。

表1 ——针对不同的应用领域建议选择的USRP

USRP 设备特点

表2显示的是Ettus Research 有的所有USRP 模型的主要特点。本表用于鉴别端口类型、带宽特性及每个USRP模型特定的同步机制。您可以用此信息及问题中涉及的应用的要求来选择USRP无线电。

表2 ——按照模型看USRP特性

接下来的环节包括在挑选适用于你的应用程序的USRP设备中经常涉及的问题。

在主机上进行处理还是在独立的方式下操作USRP设备？

这是USRP嵌入系列明显的不同之处。如果你想在没有主机参与的情况下用USRP去操作USRP 无线电。USRP E100/E110 是移动传输器或分布式射频感应器可能要求的理想应用程序。Ettus Research建议您使用USRP N200, N210, B100或者USRP1，除非 用户对嵌入式操作有明确的要求。通常用以主机为基础的平台进行开发风险更低，且不需要费太多的力气就可以对软件无线电各个部分进行调整。

在很多情况下，用USRP B100 or USRP N200/N210进行开发可能更容易。然而，USRP 硬件驱动让这种情况成为可能。此外，您还必须考虑主机不同处理能力以及用于 USRP UE100/E110的OMAP处理器。

需要同步和/或者MIMO 功能吗？

表3对每个USRP 设备进行同步化。表4显示的是不同尺寸MIMO 系统的推荐方案。

有过您的应用程序需要MIMO 功能， Ettus Research建议您使用USRP

N200 or USRPN210. 这些单元可以通过提供一个共同的时间和频率参考进行同步。两个USRP N200/N210s可以实现同步用Ettus Research MIMO电缆进行r MIMO 操作。另外，外部10 MHz 参量和1 PPS 信号可用于多个USRP无线电。对端口问题进行合理考虑后，也可以用USRP N200/N210创建任意大小的MIMO 系统。

由于它有两个子板槽，USRP1 可以提供2x2 MIMO 功能。但是，USB

2.0端口的每个通道是有限制的。所有转换和接收通道的综合吞吐量不能超过8MS/s.

在大多数情况下，USRP B100 and E100/E110 对于需要MIMO系统的程序不适应。然而，如果你想在低频率的情况下进行操作，用LFRX/TX andBasicRX/TX可能会实现，因为它的每个子板上都可以提供两个通道。要是需要接收性能就好了，TVRX2 可以满足所有USRP设备多个输入性能的要求。

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表3 ——USRP设备的同步功能

表4——MIMO 系统推荐模型

带宽有什么要求吗？

很多带宽要求也可能用于缩短SRP 选择，如表中所示，USRP N200/N210 8-bit模式下每个方向上可以达到50 MS/s。USRP B100在16-bit 和 8-bit模式下分别能达到8 MS/s 和16 MS/s。USRP1 只在16-bit模式下操作并且局限于 8 MS/s应用程序中，例如OpenBTS只能用几百kHz 的瞬时宽带 。在这些情况下，USRP1 和USRP B100 的宽带功能远远足够了。但是，如果存在转换和/或者接收更大的带宽信号如 802.11,USRP N200/N210将更合适。

这些局限性的标注是基于相应的接口。考虑处理平台的性能和应用程序的计算强度很重要。处理平台的局限性是他独立于Ettus Research USRP

无线电和 UHD的全部功能。

USRP E100/110 FPGA 端口提供的最大吞吐量为40 MB/s。此带宽可用于传输和接收样品转换中。以4 bytes/样品这样的速率，总速率为10 MS/s.。标注这一点并不能保证这种嵌入式处理器能处理那么多样品。为了理解处理的局限性并为最佳性能提供最佳的DSP 练习，必须加倍注意。

最好用什么端口？

假设你已经将多种设备缩小到宽带、MIMO 和通道计算要求的基础上，就可能要基于端口选择USRP设备了。

一般来说 ，USB 2.0端口在计算机上更为丰富。这就让USRP B100和USRP1 在短期范围内更实用。USRP N200/N210 要求有一个千兆以太网端口，并且一台PC通常只提供一个这样的端口。如果需要因特网接入，用户也需要多预备一个网络适配器。

USRP N200/N210 的千兆级以太网接口可以在更长的范围内进行操作。这样就可以实现在远离主机范围内进行USRP无线电操作。千兆级以太网接口可通过千兆级以太网开关接入，并且通过多个设备。但是，, Ettus  Research建议您选择不带其他设备的同机种网络，例如附带的网络路由器。

是否能为USRP 设备的FPGA进行USRP 自定义IP ？

当大多数用户将他们的USRP 设备分布在一个存储装置上时，其他很多都会用他们自带的功能对FPGA自定义。例如，如果你想将模块卸载或者解调或者进行其他PHY/ MAC o操作到USRP无线电上。这样就降低了主机的处理要求并且可以允许在数据通过主机端口之前减少数据。应用在每个USRP模型上的FPGA如表5表4所示。

表5——FPGA资源

USRP N200 和USRP N210 是随着FPGA 的开发产生的一个大的通用平台。但是，两者之间最主要的不同之处是FPGA 的尺寸以及Xilinx开发工具的要求。USRP N200 包括一个Xilinx Spartan XC3SD1800A FPGA（现场可编程门阵列）. FPGA用于选择DSP功能并且此逻辑可以用免费的Xilinx ISE工具进行修改。USRP N210包含一个Xilinx SpartanXC3D3400A FPGA. 这个FPGA 提供大约2倍的资源但只需要一个Xilin进行研发的研发工具许可授权。USRP E100/110所用的FPGA 尺寸和USRP N200/N210一样大。

USRP B100 提供的是一个成本优化的Spartan 3A-1400 FPGA. 它也能被Xilinx 工具的免费版本修改。USRP B100 FPGA 设计不包括很多未使用的资源。

需要灵活的采样时钟频率吗?

有的应用程序可能会从灵活的采样时钟频率中受益。USRP E100/110

和USRPB100 都包含一个灵活的频率时钟方案。这种灵活性允许理想的采样时钟频率用于各种交流标准。例如，GSM 应用一般使用一个52 MHz的采样时钟。

需要机架式解决方案吗？

一般来说，USRP 是依据电子组件的性能要求来选择的。但是，机架式解决方案可能也是您做决定时一个颇具吸引力的特点。 USRP B100, E100/E110, 以及N200/N210 都可以在EttusResearch 3U机架底盘。底盘里总共有4个USRP装置。请注意，USRP1装置没有货架机架装配解决方案。

随着对USRP 和射频系统了解的加深要求会不会也更多？

最后需要考虑的是事情是您的要求将随着时间改变。当低成本的USRP，比如USRP B100都可能满足您的 即时要求时，随着您继续开发更先进的射频系统，USRP N200/N210 将会是一个更合适的平台。高端USRP N200/N210 需要注意的主要是增加了带宽、动态范围和MIMO能力。

幸运的是，UHD 允许用户开发一个可与所有USRP模型兼容的单独应用程序 。在特定范围内，您开发的用于USRP B100 上的代码一般在USRPN200/N210上也能用。您还必须考虑各种不同情况，如采样率、主机端口带宽以及确保兼容的同步特性 。

结论

本应用笔记介绍了由Ettus Research销售的每个USRP 设备的功能性规格。本文的数据可为特定用户寻找最合适的USRP 设备做出明智选择。如您有其他问题，请立即联系我们sales@ettus.com。