通信原理与实践 绪论

SDR平台的开箱配件包括：

• 主板：SDR的核心设备，集成了AD9363射频收发器和ZYNQ7000系列 XC7Z010CLG-400C 异构芯片。

• 数据线：用于连接SDR主机和电脑，type-C接口。

• 天线：700 MHz~2700 MHz的天线，用于接收和发射无线电信号。请注意这个频率范围，如果频段再宽点，可以和对讲机互通。

设备连接过程如下：

1. 驱动安装

   ：双击执行 PlutoSDR-M2k-USB-Drivers.exe，安装Pluto SDR USB 驱动，安装完毕后，重启计算机。  

2. 连接数据线

   ：将NANOSDR主板  上标识为Slave的type-C接口（另一个是UART接口，后面会用到）通过配套的数据线连接到电脑的USB接口，优先选择电脑的USB3.0接口（蓝色，带载能力强），另外自备一根type-C数据线将标识为UART的接口同时连接至计算机。  

3. 识别设备

   ：在Windows环境下，稍等片刻，主板上的STAT指示灯闪烁，DONE指示灯常亮，表示设备已正常运行。NANOSDR会被计算机识别为一个大容量存储设备，如图4。同时在设备管理器，还可以找到新增的 PlutoSDR USB Ethernet/RNDIS Gadget   虚拟网卡和PlutoSDR Serial Console 虚拟串口、 USB-SERIAL CH340 和通用串行通讯设备 IIO。  

Pluto 内部放置了 AD9363 收发芯片。在接收端，包括一个 LNA（低噪声放大器）、Mixer（混频器）、Filter（可配置的模拟滤波器）、ADC、Filter（数字滤波器）以及产生一个 12bit 信号的 FIR，同时接收链路上还有自动增益控制或者人工增益控制、直流失调校正、正交校正，最终接收到的 I 和 Q 信号会传输到数字基带处理器，即板上的 Zynq FPGA 部分。发射端则与之相反，在 AD9363的发射端同样使用了一个直接转换的架构，从基带处理器（Zynq FPGA）出来的 I 和 Q 信号首先通过 FIR、然后通过数字滤波器、DAC、模拟滤波器、混频器，最后通过 PA（功率放大器）传输至天线上。AD9363 集成了完整的 PLL，为发射链路和接收链路提供时钟和本地振荡器，同样也为 ADC、DAC、采样提供时钟。

如何通过 Pluto-SDR 平台实现通信系统的仿真与验证。学过《通信原理》的同学可以分别从通信信道、模拟调制、数字调制、信号传输、同步与编码、OFDM 系统仿真六个方面展开。每部分内容由理论知识到仿真验证（通信系统的模块仿真与通信过程的验证仿真等），最后递进到 Pluto-SDR 仿真实现。

模式 A：纯 MATLAB 仿真（不需要 Pluto 硬件）

适合原理验证，如信道仿真、调制解调仿真。

1. 信道实验

• AWGN 信道：使用awgn()或者randn()添加高斯白噪声，改变 Eb/N0，统计误码率；
• 多径频率选择性衰落：运行sefade.m文件；
• 瑞利衰落信道：调用 Jakes 模型fade.m，可以设置多普勒频移 fd，观察多普勒带来的信号失真，绘制幅度分布直方图验证瑞利分布。

1. 模拟调制实验（AM/DSB‑SC/SSB/VSB/FM/PM）

• AM/DSB/SSB/VSB：完成调制，相干解调，绘制时域波形和频谱；
• FM/PM 角度调制；

1. 数字调制（2ASK，2FSK，2PSK，QPSK，OQPSK，MSK，GMSK，QAM）

   流程：随机比特源→调制映射→升余弦成型→加噪声 / 衰落信道→匹配滤波、抽样判决、解调，遍历不同 Eb/N0 绘制误码率曲线，对比理论 BER 曲线。  
2. 其他内容：采样定理 PCM/ΔM、帧同步、信道编码、OFDM 模块仿真，直接调用仿真脚本，本公 众号也提供了代码。

模式 B：MATLAB+PlutoSDR 硬件联合实验（实物射频收发）

在纯仿真代码基础上，只需要增加 PlutoSDR 收发对象代码，其余基带处理代码几乎复用。

实验步骤简约介绍一下，后续再细讲。

• 在基带仿真脚本基础上，增加引导序列作为帧前导，用于接收同步；

• 调制成型后得到复数基带信号，调用sdrtx对象发射；
• sdrrx采集空中真实无线信道传输后的 IQ 基带信号，完成信号捕获和同步、解调、解码，搞定这一步就已经达到研究生的能力了；
• 统计真实无线信道下的误码率，观察真实射频通道带来噪声、相位偏移、多径效应；