Universal Software Radio Peripheral (USRP ) - это серия программно-определяемых радиомодулей, разработанных и проданных Ettus Research и ее материнской компанией National Instruments. Семейство продуктов USRP, разработанное группой под руководством компании USRP, предназначено для использования в качестве сравнительно недорогой аппаратной платформы для программного радио и обычно используется исследовательскими лабораториями, университетами и любителями.
Большинство USRP подключаются к главному компьютеру. через высокоскоростной канал, который программное обеспечение хоста использует для управления оборудованием USRP и передачи / приема данных. Некоторые модели USRP также объединяют общие функции главного компьютера со встроенным процессором , который позволяет устройству USRP работать автономно.
Семейство USRP было разработано для обеспечения доступности, и многие из продуктов являются оборудованием с открытым исходным кодом. Схемы плат для некоторых моделей USRP доступны для бесплатной загрузки; все продукты USRP управляются с помощью драйвера UHD с открытым исходным кодом, который является бесплатным программным обеспечением с открытым исходным кодом. USRP обычно используются с программным пакетом GNU Radio для создания сложных программно-определяемых радиосистем.
Семейство продуктов USRP включает множество моделей, использующих схожую архитектуру. На материнской плате имеются следующие подсистемы: генерация и синхронизация часов, FPGA, АЦП, ЦАП, интерфейс хост-процессора и регулировка мощности. Это основные компоненты, необходимые для обработки сигналов в основной полосе частот. Модульный интерфейс, называемый дочерней платой, используется для аналоговых операций, таких как повышающее / понижающее преобразование, фильтрация и другое преобразование сигналов. Эта модульность позволяет USRP обслуживать приложения, работающие в диапазоне от постоянного тока до 6 ГГц.
В стандартной конфигурации FPGA выполняет несколько операций DSP, которые в конечном итоге обеспечивают преобразование реальных сигналов в аналоговой области в низкоскоростные сложные сигналы основной полосы частот в цифровой домен. В большинстве случаев эти сложные образцы передаются в / из приложений, работающих на хост-процессоре, которые выполняют операции DSP. Код для FPGA является открытым исходным кодом и может быть изменен, чтобы обеспечить выполнение высокоскоростных операций с малой задержкой в FPGA.
Драйвер оборудования USRP (UHD) - это драйвер устройства, предоставляемый Ettus Research для использования с семейством продуктов USRP. Он поддерживает платформы Linux, MacOS и Windows. Несколько фреймворков, включая GNU Radio, LabVIEW, MATLAB и Simulink, используют UHD. Функциональные возможности, предоставляемые UHD, также можно получить напрямую с помощью UHD API, который обеспечивает встроенную поддержку C ++. Любой другой язык, который может импортировать функции C ++, также может использовать UHD. Это достигается, например, в Python через SWIG.
UHD обеспечивает переносимость для всего семейства продуктов USRP. Приложения, разработанные для конкретной модели USRP, будут поддерживать другие модели USRP, если должное внимание будет уделено частотам дискретизации и другим параметрам.
Некоторые программные платформы поддерживают UHD:
USRP N200 и USRP N210 - это высокопроизводительные устройства USRP, которые обеспечивают более высокий динамический диапазон и более высокая пропускная способность, чем у шины серии. Используя интерфейс Gigabit Ethernet, устройства серии Networked могут передавать до 50 Мвыб / с сложных выборок основной полосы частот к / от хоста. В этой серии используются сдвоенный 14-битный АЦП 100 Мвыб / с и сдвоенный 16-битный ЦАП 400 Мвыб / с. В этой серии также есть порт расширения MIMO, который можно использовать для синхронизации двух устройств этой серии. Это рекомендуемое решение для систем MIMO.
X300 и X310 - это USRP третьего поколения, которые имеют два полнодуплексных слота для дочерних плат и оснащены ЦАП и АЦП на 200 МГц / с. В качестве сетевого интерфейса 10GBase over SFP + обеспечивает полные 200 MS / s на обоих каналах в полнодуплексном режиме.
N300, N310, N320 и N321 - это современные двухканальные модели, предлагающие возможность подключения SFP + со скоростью до 200 Мвыб / с и, при необходимости, совместное использование гетеродинов и модулей TPM для проверяемого развертывания программного обеспечения.
Все продукты серии Ettus Research Bus используют интерфейс USB 2.0 или USB 3.0 для передачи образцов на главный компьютер и обратно..
Серия Embedded объединяет те же функции, что и другие устройства USRP, со встроенным процессором OMAP 3. E310, выпущенный в ноябре 2014 года, использует платформу Zynq SoC и RFIC Analog Devices AD9361 для очень компактного встроенного USRP. Для работы устройства этого семейства не нужно подключать к внешнему ПК. Серия Embedded разработана для приложений, требующих автономной работы.
USRP2 был разработан после USRP и впервые стал доступным в сентябре 2008 года. Срок его службы подошел к концу и был заменен на USRP N200 и USRP N210. USRP2 не предназначался для замены первоначального USRP, который продолжал продаваться параллельно с USRP2. Этот USRP первого поколения также больше не доступен для широкой публики.
Встроенные USRP серии E100 больше не доступны.
Исходные семейства USRP, USRP2, USRP E1xx, USRP N2xx и X3xx имеют модульную архитектуру со сменными дочерними модулями, которые служат в качестве внешнего интерфейса RF. Существует несколько классов дочерних модулей: приемники, передатчики и приемопередатчики.
USRP B2xx и E3xx не имеют сменных дочерних плат. Серия N3xx имеет присоединенную дочернюю плату с внешним интерфейсом AD9371, но в настоящее время в продаже нет альтернативных дочерних плат.