Как вычислить спектральную плотность мощности с использованием данных USRP?

Question

Я хотел построить график между средней спектральной плотностью мощности (в дБм) и частотой (2,4 ГГц до 2,5 ГГц).

Основная процедура, которую я использовал ранее для графика power vs freq, заключалась в том, чтобы хранить данные, генерируемые «usrp_specteum_sense.py» в течение некоторого периода времени, а затем принимать среднее значение.

Могу ли я рассчитать PSD от источника питания, используемого в «usrp_spectrum_sense.py»?
Есть ли способ рассчитать PSD непосредственно из данных usrp?
Есть ли какой-либо другой apporch, который может использоваться для расчета PSD с использованием USRP для желаемого диапазона frquency ??

PS: Недавно я узнал о psd() в matplotlib, может ли он использоваться для решения моей проблемы ??

Answer 1

Я не был на 100% уверен, стоит ли отмечать этот вопрос дубликатом Retrieve data from USRP N210 device; однако, поскольку плакат этого вопроса был очень смущен, и поэтому был его вопрос, давайте ответим на это в сжатой форме:

Что такое SDR-устройство, такое как USRP, дает вам цифровые образцы. Что это ничто иное, чем то, что делает АЦП (аналого-цифровой преобразователь) из напряжений, которые он видит. Затем эти числа подвергаются цепочке DSP, которая выполняет сдвиг частоты, прореживание и соответствующую фильтрацию. Другими словами, огибающая дискретного комплексного сигнала, поступающая из USRP, должна соответствовать пропорциональным напряжениям, наблюдаемым АЦП. Благодаря физике это означает, что квадрат величины этих образцов должен быть пропорционален мощности сигнала, как видно из АЦП.

Таким образом, значения, которые вы получаете, являются «dBFS» (дБ относительно полной шкалы), что является произвольной мерой относительно максимального значения, которое может произвести цепочка обработки сигналов.

Теперь, обратите внимание на две вещи:

• Как видно из АЦП важно. До АЦПА есть
  • неизвестная антенна с) неизвестной эффективностью и б) неизвестный образец излучения, освещенный в неизвестном направлении,
  • , подключенный к кабелю, который может или не может полностью соответствовать антеннам импеданса, и которые могут или не могут полностью совпадать импеданс USRP в РФ FRONTEND'S,
  • потенциально банк предварительного выбора фильтров с различными ослаблениями,
  • усилителя внешнего интерфейса с низким уровнем шума, в зависимости от устройства/дочерней плата с регулируемым усилением, с не - Плохое усиление по частоте
  • смеситель с частотно-зависимым коэффициентом усиления,
  • основной полосы и/или ПЧ ступеней усиления и аттенюаторы, регулируемые,
  • модулирующих фильтров, может быть регулируемым,
  • компонентов дисперсии в печатных платах, соединители, пассивы и активных компонентов, температура -зависимый коэффициент усиления и интермодуляции, а также
  • Нелинейность АЦП, зависящая от частоты.
• пропорциональна Здесь важно, так как после отбора проб, будет
  • I/Q-коррекции дисбаланса,
  • DC отмены утечки/LO,
  • сглаживанием фильтрации до
  • decimation,
  • и операции изменения ширины и числового типа.

В общем, эти USRPs являются не калиброванные измерительные приборы. Они довольно приятные, и если вы выбрали правильный для своего конкретного приложения, вам может потребоваться только одна калибровка с помощью известного внешнего источника питания, подающего точно вашу систему от антенны до частоты дискретизации, выходящей в конце, с точно такой частотой вы хотите наблюдать. После того, как зная, «хорошо, когда я кормлю в й дОй власти, я вижу Y DBFs, так что этот фактор (х) дБ между DBFs», вы теперь откалиброваны устройством ровно одной конфигурации, состоящей из

• аппаратных средств модели и отдельные единицы, используемые, в том числе антенны и кабели,
• центральной частоты,
• усиления,
• настройки фильтра,
• прореживание скорость/дискретизации

Обратите внимание, что для проведения таких калибровок, особенно в диапазоне 2,4 ГГц ISM, потребуется «радиочастотная бесшумная» комната - в наши дни будет трудно найти офис или лабораторию без 2,4 ГГц устройств, и причина, по которой эти частоты бесплатно для использования, что микроволновые печи вмешиваются; и затем есть тот факт, что эти частоты, как правило, преломлять и отражать на строительных конструкциях, корпуса, мебели с металлическими деталями ... Другими словами: получить доступ к безэховой камере, опорные передающей антенне и передают источник питания, и сделать в целом, та же диаграмма направленности, что и диаграмма направленности, но вместо этого генерирует измерение «цифровое значение относительно мощности передачи». Независимо от того, действительно ли это измерение действительно отражает то, как вы будете использовать свой USRP в лабораторной среде, очень важно для вашего рассмотрения.

Это проблема любого микроволнового оборудования, а не простое прогнозирование распространения радиосигналов в США в непростых условиях, а характеристики мощности принимающей системы не определяются одним компонентом, а системы в целом точно в соответствии с предполагаемой операционной средой. Таким образом, калибровка должна требовать, чтобы вы либо точно знали антенну, кабель, интерфейс измерения, дигитайзер и DSP, и могли выполнять математику, включая поля ошибки, или что вы откалибруете систему в целом и как можно скорее измените ее.

Итак: Нет. Функция Matlab в этом мире может придать значение числам, которые не находятся в этих числах - для абсолютной мощности вам нужно откалибровать ссылку.

Другое слово о линейности: аналоговое оборудование USRP при полном усилии довольно чувствительно - настолько чувствительно, что работает, например. WiFi-устройство в одной комнате было бы похоже на крик в ухе, гашение слабых сигналов и подачу аналоговой цепи сигнала в нелинейность.В этом случае не только напряжения, наблюдаемые АЦП, теряют свою линейную зависимость от напряжений, вставленных в порт антенны, но также и, как правило, хуже, усилители становятся миксерами, поэтому нежелательная интермодуляция вводит энергию в спектральных местах, где никто. Поэтому убедитесь, что вы управляете своим устройством в месте, где вы максимально используете динамический диапазон вашего сигнала, не сталкиваясь с нелинейностями.