SDR USRP LTE 定时 时序问题

　　在我之前的博客中介绍了很多关于软件无线电（SDR）的技术原理。通过软件无线电技术，基于开源SDR LTE平台，我们能快捷的搭建一套LTE系统。下图便是一个SDR LTE系统的例子。

　　我们知道，LTE系统对时序要求非常严格。不像WiFi，随时想发数据就发数据。如果LTE系统的时序不对，UE和eNB则无法同步上，更不可能收发数据了。

 

　

　那这就有一个问题，SDR LTE系统是如何保证系统时序的呢？USRP和PC之间又是怎么保证时序的？

      

 参见上图，我们以USRP B210为例讲解SDR LTE系统的定时。USRP B210的最大采样率为61.44MS/s。当我们运行LTE 20M带宽时，我们将采样率设置为30.72M（假设不过采样，也不欠采样）。USRP B210采样率设置为30.72M的采样率，简单理解就是USRP每秒能发送30.72M（30.72*10^6）个复数（即IQ两路）。当然，由于USRP B210支持Full Duplex，可以同时进行收发，即每秒时间内都能发送30.72M个复数数据同时接收30.72M个复数数据。任何晶振都不能做到100%的精准，USRP B210上的晶振也不例外，不过一般波动都不大。

       那PC和USRP是怎么保持同步的呢？其实准确来说，USRP和PC之间不需要保持同步。USRP有一个时间戳的概念，是USRP内部的一套时序，其实就是一个用来精确描述采样点的数。比如N表示当前采样点，则N+1则表示下一个采样点。当PC通过UHD驱动从USRP中获得接收到的基带数据时，PC能从UHD中获得该基带数据接收的起始时间戳。假设PC从USRP中读取了一个子帧的数据（1ms，对应30720个数据）并获得该子帧的时间戳为T。那么下一个子帧的起始时间便是（T+30720），再下一个子帧的起始时间是（T+30720*2），以此类推。当然，PC内部会根据时间戳了更新LTE系统的帧号（Frame）和子帧号（Subframe）。

　　当PC处理完基带数据，需要把数据发送给USRP进行发送时，需要根据数据将要发送的Frame和Subframe确定时间戳，并把时间戳传给USRP，这样USRP就知道要在哪个采样点时刻开始发送该数据了。还有一个问题，假如我们需要在T时间戳的时刻开始发送数据，那我们不能再T时刻之后才将数据发送给USRP。所以PC系统需要提前将要发送的数据准备好并传送给USRP。有兴趣的同学可以去研究下OAI平台的这个时间提前量。这个提前量不能太大，太大的话会增加LTE系统的时延；也不能太小，太小会导致USRP没有足够的时间来处理数据。

　　综上所述，SDR LTE系统的定时完全是由USRP来控制的。PC只需要提前将数据准备好并传输给USRP，告诉USRP我们的数据要在哪个时刻发送即可。

　　时间有限，如果表述有不正确的地方，欢迎交流讨论。