USRP系列（二）：USRP作用、组件及产品系列介绍

USRP系列（二）：USRP作用、组件及产品系列介绍

USRP系列（一）：软件定义无线电（SDR）
USRP系列（三）：NI 与Ettus Research的USRP区别
USRP系列（四）：USRP RIO 和 Stand-alone USRP

本文是该系列文章中的第二篇，主要对USRP的作用、组件以及系列产品进行介绍。

2.1 USRP的作用

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。USRP背后的基本设计理念是在主机 CPU 上使用诸如 GNURadio完成所有波形相关方面的处理，比如调制和解调 。所有诸如数字上下变频、抽样和内插等高速通用操作都在 FPGA 上。

大多数 USRP 通过高速链路连接到主机，基于主机的软件使用该链路来控制 USRP 硬件并发送/接收数据。某些 USRP 型号还将主机的一般功能与嵌入式处理器集成在一起，允许 USRP 设备以独立方式运行（stand-alone）。

2.2 USRP的组件及对应功能

USRP由 USRP母板、连同各种子板以及相应的天线组成。

一个典型的 USRP 产品系列包括两部分：一个带有高速信号处理的 FPGA 母板，和一个或者多个覆盖不同频率范围的可调换的子板。 它们共同实现把比特流数据从天线传到主机电脑（即接收），或者从主机电脑传送到天线（即发送）。

具体来说：
母版包括以下功能：时钟同步及生成、FPGA、ADCs、DACs、host processor interface 、及功率调节（power regulation）。这是信号基带处理所需的基本组件。

FPGA：
In stock configuration the FPGA performs several DSP operations, which ultimately provide translation from real signals in the analog domain to lower-rate, complex, baseband signals in the digital domain. In most use-cases, these complex samples are transferred to/from applications running on a host processor, which perform DSP operations. The code for the FPGA is open-source and can be modified to allow high-speed, low-latency operations to occur in the FPGA.

子板（又称为模块化前端）：用于模拟操作，如上、下变频转换、滤波等，这种模块化允许 USRP 为在 DC 和 6 GHz 之间运行的应用提供服务。

2.3 USRP产品系列：以数字命名的和以字母命名的

USRP产品系列分为以数字命名的和以字母命名的（这两种型号可以对应），分别对应于NI和Ettus Research下的产品名称。

• 从NI方来看，从USRP-292x, 293x再到294x和295x，以及2974。产品系列逐渐扩展，在不断更新完善；
• 相比于NI，Ettus Research的命名更有规则，产品分为个系列：主要有B系列，E系列，N系列和X系列，基本上系列字母越靠后价格越贵。

下面依次介绍B系列，E系列，N系列和X系列USRP产品及其对应的NI USRP型号。

1. B系列（Bus series）：主打小型化，目前有USRP B200/B210、USRP mini系列等，其中mini系列更是只有一张名片大小。而且B系列都采用USB3.0接口与GPP通信，直接采用USB供电，使用非常便捷。USRP B系列的产品大部分单价都在7000-8000块之间。

2. E系列（Embedded series）：E系列采用了嵌入式处理器，不需要连接到外部PC进行操作。E系列是为需要stand-alone operation的应用程序设计的。

3. N系列（Networked series）：N系列，即Network series，指USRP与GPP采用的是Ethernet接口。N系列包含N200和N210两个系列。N系列的USRP都需要外接一个子板，而且都只支持1TX&1RX。此外，N系列还需要外接电源。N210与N200的差别也主要在FPGA芯片上。

4. X系列是Ettus面向5G而设计开发的产品，也是USRP4个系列里面最贵的。单个X系列的USRP价格在$4000-$5000之间，大约是国内一辆QQ轿车的价格。其单个channel的带宽高达160MHz。X系列最多可以接两个子板（Daughterboard），即最多可以支持2TX&2RX。此外，X系列支持PCIE接口，ExpressCard接口，以及1Gbit和10Gbit Ethernet接口，为USRP与GPP之间提供了高速接口。

2.4 怎么挑选USRP？

主要从参数、编程方式、价格、便携性等方面考虑。参考官网：Which USRP Is Right for You?

参考文献：1. https://blog.csdn.net/jxwxg/article/details/55106977
2. USRP Wiki
3. NI 官网

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