【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无线通信，尤其是涉及一种基于usrp(universal softwareradio peripheral，通用软件无线电外设)的无线通信原型系统。
技术介绍
1、随着现代通信技术的快速发展，信息技术、移动通信技术、人工智能与大数据技术的深度融合，驱动着通信技术的快速演进，人们对通信系统的开发及应用提出了更高的要求。一方面，通信系统开发上，由于技术的快速迭代，要求缩短算法由仿真设计到应用落地的开发链路，保障通信系统可以跟得上技术更新的速度；另一方面，通信系统使用上，由于频谱资源紧张和信道环境复杂，要求通信系统在波形、算法、参数等方面提供更多的自由度，以兼容更多的信道环境。
2、无线通信系统开发流程包括算法设计与性能仿真、算法移植与应用验证等流程。传统的算法开发方式二者是相互割裂的，开发人员首先在matlab等仿真软件上进行算法的设计与性能仿真，仿真完成后再进行硬件芯片的开发，将算法移植到芯片中进行应用验证。这就导致算法设计与算法移植两条线相互独立，用户在完成算法设计与仿真后，才可以进行硬件移植工作，造成开发流程复杂、开发周期长等问题。
3、随着信息技术进一步发展，电子系统数量激增、电磁资源人为割裂、相互挤占干扰等问题逐渐凸显，要求通信系统可以根据当前信道环境实时变换参数、波形；当前通信需求逐渐多元化，不同的业务对通信频率、带宽、抗干扰能力等方面的需求各不相同，要求通信系统可以根据业务需要进行自适应调整；任何单一电子系统或多个系统功能的叠加难以适应未来电子体系的发展需求，雷达、通信、侦察、干扰
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服以往数字通信系统开发周期长、功能波形无法灵活调整等问题，提供一种基于usrp的无线通信原型系统，该原型系统可用于进行通信系统算法的开发与验证。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
3、一种基于usrp的无线通信原型系统，包括发射端系统和接收端系统，发射端系统和接收端系统的结构相同，均包括上位机、usrp和喇叭天线，usrp分别与上位机和喇叭天线连接；发射端usrp用于通信波形的生成与发送，接收端usrp用于通信波形的接收与处理；
4、所述发射端上位机中设置有波形生成算法库和波形生成软件；所述波形生成算法库中预存有多种波形生成算法；所述波形生成软件用于调用波形生成算法库中的算法生成相应波形，并将波形加载到发射端usrp中发射出去；
5、所述接收端上位机中设置有波形处理算法库和波形处理软件；所述波形处理算法库中预存有多种波形处理算法，波形处理算法库中的波形处理算法与波形生成算法库中的波形生成算法一一对应；所述波形处理软件用于调用波形处理算法库中的相应算法，从接收端usrp中接收的波形中解调出通信数据；
6、所述波形生成软件的处理流程如下：
7、(101)启动发射端usrp信号发送会话；
8、(102)初始化发射端usrp；
9、(103)根据发射控制指令配置发射参数；
10、(104)根据发射控制指令从波形生成算法库中选取相应算法，并输入待发送通信数据，得到调制完成后的基带待发送通信波形；
11、(105)将基带待发送通信波形输入到发射端usrp中；
12、(106)待发射端usrp将基带波形转换为射频信号发射出去后，关闭发射端usrp信号发送会话，退出程序；
13、所述波形处理软件的处理流程如下：
14、(201)启动接收端usrp信号接收会话；
15、(202)初始化接收端usrp；
16、(203)根据接收控制指令配置接收参数；
17、(204)启用接收端usrp信号接收，通过接收端usrp将接收到的射频接收信号转换为基带接收波形；
18、(205)根据接收控制指令从波形处理算法库中选取相应算法，并输入基带接收波形，得到解调后的原始通信数据；
19、(206)关闭接收端usrp信号接收会话，退出程序。
20、进一步地，所述波形生成算法库和波形处理算法库均由matlab软件构建；波形生成算法库中的每个波形生成算法均由编码模块、加密模块、调制模块组成，生成的波形包括单载波、ofdm波形；波形处理算法库中的每个波形处理算法均由译码模块、解密模块、解调模块组成。
21、进一步地，所述波形生成软件和波形处理软件均由labview软件构建，波形生成软件/波形处理软件通过labview软件自带的系统函数直接调用matlab构建的波形生成/处理算法库。
22、进一步地，所述发射/接收端上位机根据用户设置的发射/接收参数生成控制指令，并将控制指令发送给本端的usrp处理；此外，发射端上位机能够利用无线通信的方式向接收端usrp发射远程控制指令；
23、控制指令为一串十六进制字符串，由帧头、信令、校验三部分组成，信令包含天线、发射/接收通道、载频频率、射频增益、选取的通信调制/解调算法的信息；
24、波形生成/处理软件在正常运行过程中，如果接收到控制指令，则触发参数修改中断，更新各项参数信息，参数修改完毕后恢复usrp正常运行。
25、进一步地，所述波形生成/处理算法库的构建方式为：
26、①配置开发环境，在发射端上位机中安装波形生成软件，在接收端上位机中安装波形处理软件；
27、②使用matlab软件对通信系统的波形生成/处理算法进行设计与性能仿真；
28、③性能仿真无误后，将发射端的波形生成算法导入到波形生成算法库中，将接收端的波形处理算法导入到波形处理算法库中；
29、④连接好发射端usrp、天线、电源设备，启动发射端上位机，选择波形生成算法进行加载；
30、⑤连接好接收端usrp、天线、电源设备，启动接收端上位机，选择波形处理算法进行加载；
31、⑥打开接收端usrp中的信号接收开关，并打开发射端usrp中的信号发射开关，在发射端上位机和接收端上位机中实时显示发射波形和接收波形；
32、⑦通过比较发射和接收的通信数据，验证波形生成/处理算法是否正确，如果不正确则说明算法设计有误，则返回步骤②修改算法设计，如果验证无误则将波形生成/接收处理算法存入相应算法库中。
33、本专利技术的有益效果在于：
34、(1)本专利技术可简化通信系统开发流程，缩短开发周期，可以将仿真程序直接用于系统验证，达到“仿真即实现”。
35、(2)本专利技术优化了系统架构，将功能软件化、硬件资源化，核心算法功能均通过软件实现，硬件采用资源池的方式，便于系统的使用与维护。
36、(3)本专利技术可以在线调整系统参数，以及动态加载不同的波本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于USRP的无线通信原型系统，其特征在于，包括发射端系统和接收端系统，发射端系统和接收端系统的结构相同，均包括上位机、USRP和喇叭天线，USRP分别与上位机和喇叭天线连接；发射端USRP用于通信波形的生成与发送，接收端USRP用于通信波形的接收与处理；
2.根据权利要求1所述的一种基于USRP的无线通信原型系统，其特征在于，所述波形生成算法库和波形处理算法库均由MATLAB软件构建；波形生成算法库中的每个波形生成算法均由编码模块、加密模块、调制模块组成，生成的波形包括单载波、OFDM波形；波形处理算法库中的每个波形处理算法均由译码模块、解密模块、解调模块组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于USRP的无线通信原型系统，其特征在于，所述波形生成软件和波形处理软件均由LABVIEW软件构建，波形生成软件/波形处理软件通过LABVIEW软件自带的系统函数直接调用MATLAB构建的波形生成/处理算法库。
4.根据权利要求1所述的一种基于USRP的无线通信原型系统，其特征在于，所述发射/接收端上位机根据用户设置的发射/接收参数生成控制指令，
5.根据权利要求1所述的一种基于USRP的无线通信原型系统，其特征在于，所述波形生成/处理算法库的构建方式为：
...【技术特征摘要】
1.一种基于usrp的无线通信原型系统，其特征在于，包括发射端系统和接收端系统，发射端系统和接收端系统的结构相同，均包括上位机、usrp和喇叭天线，usrp分别与上位机和喇叭天线连接；发射端usrp用于通信波形的生成与发送，接收端usrp用于通信波形的接收与处理；
2.根据权利要求1所述的一种基于usrp的无线通信原型系统，其特征在于，所述波形生成算法库和波形处理算法库均由matlab软件构建；波形生成算法库中的每个波形生成算法均由编码模块、加密模块、调制模块组成，生成的波形包括单载波、ofdm波形；波形处理算法库中的每个波形处理算法均由译码模块、解密模块、解调模块组成。
3.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：李淳泽，陈韬亦，徐煜华，范文，徐逸凡，卢宁宁，石拓，张冠杰，马文峰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
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