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我想在平均功率谱密度（以 dbm 为单位）和频率（2.4 GHZ 到 2.5 GHZ）之间绘制图表。

我之前用于功率与频率图的基本过程是将“usrp_specteum_sense.py”生成的数据存储一段时间，然后取平均值。

我可以根据“usrp_spectrum_sense.py”中使用的功率计算 PSD 吗？
有没有办法直接从 usrp 数据计算 PSD？
是否有任何其他方法可用于使用 USRP 计算所需频率范围的 PSD？

PS：我最近发现了matplotlib中的psd（），它可以用来解决我的问题吗？

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我不是 100% 确定是否将此问题标记为Retrieve data from USRP N210 device的副本；但是，由于该问题的发布者非常困惑，他的问题也是如此，让我们以简洁的方式回答这个问题：

像 USRP 这样的 SDR 设备所做的就是为您提供数字样本。这些只不过是 ADC（模数转换器）从它看到的电压中得到的。然后，这些数字受制于执行频移、抽取和适当滤波的 DSP 链。换句话说，来自 USRP 的离散复信号包络应该与 ADC 观察到的电压成比例。多亏了物理学，这意味着这些样本的幅度平方应与 ADC 看到的信号功率成正比。

因此，您获得的值是“dBFS”（相对于满量程的 dB），这是相对于信号处理链可能产生的最大值的任意度量。

现在，请注意两件事：

  • 正如 ADC 所见，这很重要。在 ADC 之前有
    • 未知天线，具有 a) 未知效率和 b) 从未知方向照射的未知辐射方向图，
    • 连接到可能与天线阻抗完全匹配也可能不完全匹配的电缆，并且可能与 USRP 的射频前端的阻抗完全匹配也可能不完全匹配，
    • 可能是一组具有不同衰减的预选滤波器，
    • 低噪声前端放大器，取决于具有可调增益的设备/子板，在频率范围内具有非完美平坦的增益
    • 具有频率相关增益的混频器，
    • 基带和/或 IF 增益级和衰减器，可调，
    • 基带滤波器，可能是可调的，
    • PCB、连接器、无源和有源元件中的元件差异、与温度相关的增益和互调，以及
    • ADC 非线性、频率相关行为。
  • 比例在这里很重要，因为采样后，会有
    • I/Q 不平衡校正，
    • DC/LO 泄漏消除，
    • 抗混叠滤波之前
    • 抽取，
    • 以及位宽和数值类型更改操作。

All in all, the USRPs are not calibrated measurement devices. They are pretty nice, and if chose the right one for your specific application, you might just need to calibrate once with a known external power source feeding exactly your system from antenna to sampling rate coming out at the end, at exactly the frequency you want to observe. After knowing "ok, when I feed in x dBm of power, I see y dBFS, so there's this factor (x-y) dB between dBFS", you now have calibrated your device for exactly one configuration consisting of

  • hardware models and individual units used, including antennas and cables,
  • center frequency,
  • gain,
  • filter settings,
  • decimation/sampling rate

请注意，进行此类校准，尤其是在 2.4 GHz ISM 频段中，将需要一个“RF 静音”房间——如今很难找到没有 2.4 GHz 设备的办公室或实验室，以及这些频率免费的原因用途是微波炉干扰；然后有一个事实是，这些频率往往会在建筑结构、PC 机箱、带有金属部件的家具上发生衍射和反射……换句话说：进入消声室、参考发射天线和发射电源，然后做整个天线系统校准舞蹈通常会产生方向图，但会生成“相对于发射功率的数字值”测量。该测量是否真正代表了您的“

这是任何微波设备的问题，不仅是 USRP——RF 传播在复杂环境中不容易预测，接收系统的功率特性不是由单个组件决定，而是由整个系统决定在其预期的操作环境中。因此，校准必须要求您准确了解您的天线、电缆、测量前端、数字化仪和 DSP，并且可以进行包括误差范围在内的数学计算，或者您必须将系统作为一个整体进行校准，然后尽可能少地进行更改。

所以：不能。这个世界上没有任何 Matlab 函数可以赋予不在这些数字中的数字含义——对于绝对功率，您需要根据参考进行校准。

关于线性度的另一个词：USRP 的全增益模拟硬件非常敏感——非常敏感，以至于在同一个房间里操作 WiFi 设备就像在耳朵里尖叫，屏蔽较弱的信号，并将模拟信号链驱动到非-线性。在这种情况下，不仅 ADC 观察到的电压与插入天线端口的电压失去线性关系，而且通常更糟糕的是，放大器变成混频器，因此不需要的互调会在频谱位置引入能量没有任何。因此，请确保您在可以充分利用信号动态范围且不会遇到非线性的地方操作设备。

于 2016-11-11T09:44:52.560 回答