【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于硬件功能验证的。
技术介绍
1、usrp通过与个人计算机简单地结合后，通过编程可以实现不同的硬件或者软件协议的验证需求。usrp将数据处理分为了两部分，将简单但次数较多且要求高速处理的操作置于usrp内部的fpga上完成，将与波形直接相关的操作如调制解调置于个人计算机上完成。usrp内置了数模转换器(dac)、模数转换器(adc)、发送放大器等放大器和混频器等部件，可以完成信号的混频、滤波、采样等功能。大量相关领域的从业者也采用usrp来对天线等器件完成验证。
2、相关方面已有大量的研究，比较典型的有：《通信原理实验教程——基于ni软件无线电教学平台》、申请日为2023.04.06的《一种基于usrp设备的具备认知功能的载波聚合半实物仿真方法》。上述两者均可完成数字调制，前者可完成模拟调制。
3、但是目前相关研究仍有不足。第一，基于usrp的相关通信系统是以通信侧需求为主，然而部分仍然处于科研阶段并未量产的暂未兼容当前通信方案的硬件也有通信验证需要。例如部分反向天线阵系统不能接受相位翻转，但是目前系统的数字调制普遍具有相位翻转；异相放大器等元器件要求系统有基于usrp的发射端交互算法，但基于usrp的相关通信系统在这方面几乎还是空白。第二，目前基于usrp的通信验证方案仍然以文字、视频等信号传输为主，缺乏通信双方具有交互和及时反馈的验证方案。第三，目前基于usrp的双向通信系统仍然以需要两台usrp和两台个人计算机的双机双向通信系统为主。
技术实现思路p>
1、专利技术目的：为了解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于usrp的单机双向通信多功能硬件测试系统。
2、技术方案：本专利技术提供了一种基于usrp的单机双向通信多功能硬件测试系统，包括计算机和usrp设备，所述计算机内设有信号性能参数计算模块，usrp参数控制模块和模式控制模块；所述usrp设备至少包括两个通道，每个通道包括发射端口和接收端口；该系统的具体工作流程为：
3、步骤1：模式控制模块确定输入信源的数量，信号性能参数计算模块确定输入信源的种类，信号性能参数计算模块将输入信源转化为比特流并对比特流进行分帧；
4、步骤2：模式控制模块判断usrp发射端口的信号是否需要交互，若无需交互，则模式控制模块对分帧后的比特流进行调制，得到调制后的信号，并转步骤3，若需要交互，则模式控制模块根据交互模式对分帧后的比特流进行交互操作，得到交互后的两路信号，并转步骤3；
5、步骤3：将步骤2中得到的信号通过usrp的相应接收端口输入至usrp的fpga中；
6、步骤4：usrp参数控制模块对接收到的信号依次进行数模转换，上变频和增益放大后通过usrp的相应发射端口发射至相应的待测信号发射硬件；
7、步骤5：根据信号交互模式判断此时信号是否需要在待测硬件中合并，若需要则将信号在待测硬件中合并，且待测信号发射硬件将信号通过待测信号接收硬件传送至usrp的接收端口，并转步骤6；否则待测信号发射硬件将信号直接通过相应的待测信号接收硬件传送至usrp的相应接收端口，然后转步骤6；所述待测硬件包括待测发射硬件和待测接收硬件；
8、步骤6：usrp参数控制模块将usrp接收端口收到的信号依次进行增益放大，下变频和模数转换，信号性能参数计算模块计算数模转换后信号的属性信息，模式控制模块将数模转换后信号解调为比特流；
9、步骤7：根据信号交互模式判断此时是否需要合并信号，若需要则模式控制模块将步骤6解调后两路比特流进行合并，得到合并后的比特流，然后转步骤8，否则直接转步骤8；
10、步骤8：信号性能参数计算模块消除比特流的帧格式，并恢复为信宿信息显示于计算机屏幕上；将计算得到属性信息和信宿信息与原始信源的属性信息和信宿信息进行对比，从而验证待测发射硬件和待测接收硬件的性能优劣。
11、进一步的，权利要求1所述的一种基于usrp的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，所述步骤2中的交互模式为采样级交互或者比特级交互。
12、进一步的，当交互模式为采样级交互时，所述步骤2中交互操作为模式控制模块对usrp发射端口的信号进行调制，然后采用采样级交互算法将调制后的信号分成两路信号；当交互模式为采样级交互时，在步骤5中需要在待测硬件中对信号进行合并；
13、当交互模式为比特级交互时，所述交互操作为模式控制模块对usrp发射端口的信号进行调制，然后采用比特级交互算法将调制后的信号分成两路信号；当交互模式为比特级交互时，在步骤7中需要对比特流进行合并。
14、进一步的，当交互模式为采样级交互时，所述步骤2中交互操作为模式控制模块对usrp发射端口的信号进行调制，然后采用采样级交互算法将调制后的信号分成两路信号；当交互模式为采样级交互时，步骤5中需要在待测硬件中对信号进行合并；
15、当交互模式为比特级交互时，所述交互操作为模式控制模块对usrp发射端口的信号采用比特级交互算法分成两路信号，然后对该两路信号进行调制；所述步骤7中需要对比特流进行合并。
16、进一步的，所述模式控制模块包括调制解调模式控制模块和发射端交互控制模块，所述调制解调模式控制模块用于对信号进行调制解调，所述发射端口交互控制模块用于判断usrp发射端口的信号是否需要交互，信号交互的模式以及对信号进行交互算法；调制解调模式控制模块的调制解调的模式包括基于labview平台和usrp设备的qam调制、psk调制、am调制和无相位翻转的数字调制；所述无相位翻转的数字调制方法为：在0-1比特流完成数字调制之后，再加入一个可调的直流偏置，从而使得已调信号经过上变频后产生的新信号没有相位翻转。
17、进一步的，所述步骤5中将信号在待测硬件中合并具体为若在待测信号发射硬件中合并，则采用具有两个输入端口和一个输出端口的待测信号发射硬件，该待测信号发射硬件将合并后的信号传送至待测信号接收硬件中；若在待测信号接收硬件中合并，则采用具有两个输入端口和一个输出端口的待测信号接收硬件。
18、进一步的，usrp参数控制模块包括发射波形和接收波形图模块，频谱图和能量水平图模块，星座图模块，evm和papr模块以及信源信息和信宿信息模块，所述发射波形和接收波形图模块用于绘制信号的波形图，频谱图和能量水平图模块用于绘制信号的频谱图和能量水平图，所述星座图模块用于绘制信号的星座图，evm和papr用于计算信号的误差矢量幅度和峰值平均功率比，信源信息和信宿信息模块用于确定输入信源的种类，输入信源与比特流之间的转换，比特流进行分帧以及对比特流取消帧格式。
19、进一步的，usrp参数控制模块包括usrp名称模块，usrp发射端和接收端频率模块，usrp发射端和接收端增益模块，usrp发射端和接收端采样频率模块；所述usrp名称模块用于使能usrp设备，usrp发射端和接收端频率模块用于对信号进行上变频或者下变频，所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于USRP的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，包括计算机和USRP设备，所述计算机内设有信号性能参数计算模块，USRP参数控制模块和模式控制模块；所述USRP设备至少包括两个通道，每个通道包括发射端口和接收端口；该系统的具体工作流程为：
2.根据权利要求1所述的一种基于USRP的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，所述步骤2中的交互模式为采样级交互或者比特级交互。
3.根据权利要求2所述的一种基于USRP的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，当交互模式为采样级交互时，所述步骤2中交互操作为模式控制模块对USRP发射端口的信号进行调制，然后采用采样级交互算法将调制后的信号分成两路信号；当交互模式为采样级交互时，在步骤5中需要在待测硬件中对信号进行合并；
4.根据权利要求2所述的一种基于USRP的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，当交互模式为采样级交互时，所述步骤2中交互操作为模式控制模块对USRP发射端口的信号进行调制，然后采用采样级交互算法将调制后的信号分成两路信号；当交互模式为采样级交互时，步骤5
5.根据权利要求3或4任意一个权利要求所述的一种基于USRP的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，所述模式控制模块包括调制解调模式控制模块和发射端交互控制模块，所述调制解调模式控制模块用于对信号进行调制解调，所述发射端口交互控制模块用于判断USRP发射端口的信号是否需要交互，信号交互的模式以及对信号进行交互算法；调制解调模式控制模块的调制解调的模式包括基于LabVIEW平台和USRP设备的QAM调制、PSK调制、AM调制和无相位翻转的数字调制；所述无相位翻转的数字调制方法为：在0-1比特流完成数字调制之后，再加入一个可调的直流偏置，从而使得已调信号经过上变频后产生的新信号没有相位翻转。
6.根据权利要求1所述的一种基于USRP的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，所述步骤5中将信号在待测硬件中合并具体为若在待测信号发射硬件中合并，则采用具有两个输入端口和一个输出端口的待测信号发射硬件，该待测信号发射硬件将合并后的信号传送至待测信号接收硬件中；若在待测信号接收硬件中合并，则采用具有两个输入端口和一个输出端口的待测信号接收硬件。
7.根据权利要求1所述的一种基于USRP的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，USRP参数控制模块包括发射波形和接收波形图模块，频谱图和能量水平图模块，星座图模块，EVM和PAPR模块以及信源信息和信宿信息模块，所述发射波形和接收波形图模块用于绘制信号的波形图，频谱图和能量水平图模块用于绘制信号的频谱图和能量水平图，所述星座图模块用于绘制信号的星座图，EVM和PAPR用于计算信号的误差矢量幅度和峰值平均功率比，信源信息和信宿信息模块用于确定输入信源的种类，输入信源与比特流之间的转换，比特流进行分帧以及对比特流取消帧格式。
8.根据权利要求1所述的一种基于USRP的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，USRP参数控制模块包括USRP名称模块，USRP发射端和接收端频率模块，USRP发射端和接收端增益模块，USRP发射端和接收端采样频率模块；所述USRP名称模块用于使能USRP设备，USRP发射端和接收端频率模块用于对信号进行上变频或者下变频，所述USRP发射端和接收端增益模块用于对信号进行增益放大，USRP发射端和接收端采样频率模块用于对信号按照采样频率进行数模转换或者模数转换。
9.根据权利要求1所述的一种基于USRP的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，当发射端端口无信号交互时，该系统还能够进行操作交互，具体为：将Player1的操作视为信源1，将该操作转化为信号后按照步骤1-5将信号传送至USRP的相应接收端口，将Player2的操作视为信源2，计算机将该操作转化为信号后照步骤1-5将信号传送至USRP的相应接收端口；USRP的一个接收端口接收该USRP发出的Player2对应信号，按照步骤6对对应信号进行处理，解出对应操作并使得Player1获知Player2的操作，同一台USRP的另一个接收口接收USRP发出的Player1对应信号，按照步骤6对对应信号进行处理，解出对应操作并使得Player2获知Player1的操作。
...【技术特征摘要】
1.一种基于usrp的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，包括计算机和usrp设备，所述计算机内设有信号性能参数计算模块，usrp参数控制模块和模式控制模块；所述usrp设备至少包括两个通道，每个通道包括发射端口和接收端口；该系统的具体工作流程为：
2.根据权利要求1所述的一种基于usrp的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，所述步骤2中的交互模式为采样级交互或者比特级交互。
3.根据权利要求2所述的一种基于usrp的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，当交互模式为采样级交互时，所述步骤2中交互操作为模式控制模块对usrp发射端口的信号进行调制，然后采用采样级交互算法将调制后的信号分成两路信号；当交互模式为采样级交互时，在步骤5中需要在待测硬件中对信号进行合并；
4.根据权利要求2所述的一种基于usrp的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，当交互模式为采样级交互时，所述步骤2中交互操作为模式控制模块对usrp发射端口的信号进行调制，然后采用采样级交互算法将调制后的信号分成两路信号；当交互模式为采样级交互时，步骤5中需要在待测硬件中对信号进行合并；
5.根据权利要求3或4任意一个权利要求所述的一种基于usrp的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，所述模式控制模块包括调制解调模式控制模块和发射端交互控制模块，所述调制解调模式控制模块用于对信号进行调制解调，所述发射端口交互控制模块用于判断usrp发射端口的信号是否需要交互，信号交互的模式以及对信号进行交互算法；调制解调模式控制模块的调制解调的模式包括基于labview平台和usrp设备的qam调制、psk调制、am调制和无相位翻转的数字调制；所述无相位翻转的数字调制方法为：在0-1比特流完成数字调制之后，再加入一个可调的直流偏置，从而使得已调信号经过上变频后产生的新信号没有相位翻转。
6.根据权利要求1所述的一种基于usrp的单机双向通信多功能硬件测试系统，其特征在于，所述步骤5中将信号在待测硬件中合并具体为若在待测信号发射硬件中合并，则采用具有两个输入端口和一个输出端口的待测信号发射硬件...
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