범용 소프트웨어 무선 주변 장치

Universal Software Radio Peripheral
3rev 3 USRP1 플랫폼, 시리얼 #140, TVRX 베터보드가 부착됨.

USRP(Universal Software Radio Peripheral, USRP)는 Ettus Research와 그 모회사인 National Instruments가 설계 및 판매하는 다양한 소프트웨어 정의 라디오다. Matt Ettus가 이끄는 팀이 개발한 USRP 제품군은 연구실, 대학, 취미 활동가들이 주로 사용한다.[1]

대부분의 USRP는 호스트 기반 소프트웨어가 USRP 하드웨어를 제어하고 데이터를 전송/수신하는 데 사용하는 고속 링크를 통해 호스트 컴퓨터에 연결된다. 일부 USRP 모델은 또한 호스트 컴퓨터의 일반적인 기능을 USRP 장치가 독립적으로 작동할 수 있도록 하는 내장된 프로세서와 통합한다.

USRP 제품군은 접근성을 위해 설계되었으며, 많은 제품들이 오픈 소스 하드웨어다. 엄선된 USRP 모델에 대한 보드 도표는 무료로 다운로드할 수 있으며, 모든 USRP 제품은 자유롭고 오픈 소스 소프트웨어인 오픈 소스 UHD 드라이버로 제어된다.[2] USRP는 복잡한 소프트웨어 정의 라디오 시스템을 만들기 위해 GNU 라디오 소프트웨어 제품군과 함께 일반적으로 사용된다.

디자인

USRP 제품군은 유사한 아키텍처를 사용하는 다양한 모델을 포함한다. 마더보드는 클럭 생성 및 동기화, FPGA, ADC, DAC, 호스트 프로세서 인터페이스 및 전원 조절 등의 하위 시스템을 제공한다. 신호의 베이스밴드 처리에 필요한 기본 부품이다. 위/아래 변환, 필터링 및 기타 신호 조절과 같은 아날로그 작동에는 데어보드라고 불리는 모듈식 프런트 엔드가 사용된다. 이 모듈화는 USRP가 DC와 6GHz 사이에서 작동하는 애플리케이션을 서비스할 수 있도록 허용한다.

재고 구성에서 FPGA는 여러 DSP 작업을 수행하며, 이는 궁극적으로 아날로그 영역의 실제 신호에서 디지털 영역의 저속, 복합, 베이스밴드 신호로 변환을 제공한다. 대부분의 사용 사례에서 이러한 복잡한 샘플은 DSP 작업을 수행하는 호스트 프로세서에서 실행 중인 애플리케이션으로 전송된다. FPGA에 대한 코드는 오픈 소스로 FPGA에서 초고속, 저지연 연산이 가능하도록 수정할 수 있다.

소프트웨어

USRP 하드웨어 드라이버(UHD)는 Ettus Research가 USRP 제품군과 함께 사용하기 위해 제공하는 장치 드라이버다.[3] 리눅스, 맥OS, 윈도 플랫폼을 지원한다. GNU 라디오, LabVIEW, MATLAB, Simulink 등 여러 프레임워크에서는 UHD를 사용한다. UHD가 제공하는 기능도 C++를 기본으로 지원하는 UHD API로 직접 접속할 수 있다. C++ 기능을 수입할 수 있는 다른 언어도 UHD를 사용할 수 있다. 예를 들어, Python은 SWIG를 통해 수행된다.

UHD는 USRP 제품군 전체에 휴대성을 제공한다. 특정 USRP 모델에 대해 개발된 애플리케이션은 샘플링 속도 및 기타 매개변수를 적절히 고려할 경우 다른 USRP 모델을 지원할 것이다.

UHD를 지원하는 여러 소프트웨어 프레임워크:

  • GNU 라디오는 소프트웨어 정의 라디오를 개발하는 데 사용할 수 있는 Free/Libre 툴킷이다. 이 프레임워크는 C++와 Python의 조합을 사용하여 DSP 성능을 최적화하는 동시에 사용이 간편한 애플리케이션 프로그래밍 환경을 제공한다.GNU 라디오 컴패니언은 GNU 라디오와 함께 제공되는 그래픽 프로그래밍 환경이다.[4]
  • National Instruments는 기능적으로 Ettus Research USRP N210과 동등한 NI USRP 292x 시리즈를 판매한다. NI는 또한 NI-USRP 드라이버와 함께 이 장치에 대한 LabVIEW 지원을 제공한다.[5]
  • USRP N210과 USRP2는 MATLAB와 Simulink가 지원한다.[6] 이 패키지에는 플러그인과 두 장치 모두에 사용할 수 있는 몇 가지 예가 포함되어 있다.
  • 많은 사용자들이 자신만의 맞춤형 프레임워크로 개발한다. 이 경우 UHD API로 USRP 기기에 접속할 수 있다.[8] UHD와 함께 API 사용법을 보여주는 사례도 있다.[9]

상품들

네트워크 시리즈

USRP N200과 USRP N210은 버스 시리즈보다 높은 동적 범위와 높은 대역폭을 제공하는 고성능 USRP 장치다. 기가비트 이더넷 인터페이스를 사용하여 네트워크 시리즈의 장치는 호스트와 최대 50MS/s의 복잡한 베이스밴드 샘플을 전송할 수 있다. 이 시리즈는 듀얼 14비트 100MS/s ADC와 듀얼 16비트 400MS/s DAC를 사용한다. 이 시리즈는 또한 이 시리즈에서 두 장치를 동기화하는 데 사용할 수 있는 MIMO 확장 포트를 제공한다. 이것은 MIMO 시스템에 권장되는 솔루션이다.

X300과 X310은 2개의 전이중 데일보드 슬롯을 갖추고 200 MS/s DAC와 ADC를 모두 갖춘 3세대 USRP이다. 네트워크 인터페이스로서, SFP+를 통한 10GBase는 전이중 작동으로 두 채널에서 모두 200MS/s를 완전하게 허용한다.

N300, N310, N320 및 N321은 SFP+ 연결, 최대 200MS/s를 제공하며 검증 가능한 소프트웨어 배포를 위해 선택적으로 로컬 오실레이터와 TPM 모듈을 공유하는 현재의 듀얼 채널 모델이다.

버스 시리즈

Ettus Research Bus Series의 모든 제품은 USB 2.0 또는 USB 3.0 인터페이스를 사용하여 샘플을 호스트 컴퓨터와 주고 받는다.

임베디드 시리즈

임베디드 시리즈는 OMAP 3 임베디드 프로세서와 다른 USRP 장치의 동일한 기능을 결합한다. 2014년 11월에 출시된 E310은 Zynq SoC 플랫폼과 아날로그 디바이스 AD9361 RFIC를 매우 소형 내장형 USRP에 활용한다. 이 제품군의 기기는 작동을 위해 외부 PC에 연결할 필요가 없다. Embedded Series는 독립 실행형 작동이 필요한 애플리케이션을 위해 설계되었다.

단종된 모델

USRP2는 USRP 이후 개발되었으며 2008년 9월에 처음 출시되었다. 수명이 다했고 USRP N200과 USRP N210으로 대체되었다. USRP2는 원래 USRP를 대체하기 위한 것이 아니었으며, USRP2와 병행하여 계속 판매되었다. 이 1세대 USRP도 더 이상 공개적으로 이용할 수 없다.

E100 시리즈 임베디드 USRP는 더 이상 사용할 수 없다.

데일보드 모듈

기본 RX 및 기본 TX 데일보드

원래의 USRP, USRP2, USRP E1xx, USRP N2xx 및 X3xx 제품군은 RF 프런트 엔드 역할을 하는 호환 가능한 베드보드 모듈을 갖춘 모듈형 아키텍처를 특징으로 한다. 다음과 같은 몇 가지 등급의 데일보드 모듈이 존재한다. 수신기, 송신기 및 송수신기.

  • 송신기 딸판 모듈이 출력 신호를 더 높은 주파수로 변조할 수 있음
  • 수신기 데일보드 모듈이 RF 신호를 획득하여 베이스밴드로 변환할 수 있음
  • 송수신기 딸린보드 모듈은 송신기와 수신기의 기능을 결합한다.

USRP B2xx와 E3xx에는 교환 가능한 딸보드가 없다. N3xx 시리즈에는 AD9371 프런트엔드를 특징으로 하는 JESD204B 부착형 딸보드가 있지만, 현재 상업적으로 이용할 수 있는 대체 딸보드는 없다.

참고 항목

참조

  1. ^ Quinn Norton. "GNU Radio Opens an Unseen World". Wired.com. Retrieved 2014-04-18.
  2. ^ "UHD Start". Ettus Research LLC. Retrieved 2012-09-05.
  3. ^ "Index of /downloads". Archived from the original on 2010-09-20.
  4. ^ GNU 라디오 + UHD
  5. ^ NI-USRP 드라이버
  6. ^ MATLAB 및 Simulink
  7. ^ 오픈엘티
  8. ^ UHD API
  9. ^ "/host/examples - Repository - uhd - Ettus Research LLC". Archived from the original on 2012-06-13.

외부 링크