SDR 开发者社区

一、产品定位与研发背景区别 1. USRP B210（国外通用 SDR 设备）USRP B210 是国外厂商推出的入门级双通道软件无线电硬件，多年来广泛用于高校通信教学、简易射频信号采集，属于海外商用通用射频设备。短板明显：核心芯片、底层驱动、配套软件均为海外技术，无法适配国产信创环境；设备采购、维保、授权成本高，供货周期不稳定，军工、涉密科研场景存在数据安全风险。2. RF210 国产软件无线电（大尧科技自研国产化 SDR）RF210 是国内自主研发的双通道通用软件无线电设备，核心 FPGA、射频链路、底层 UHD 兼容驱动全部自主开发，专为国内高校新工科实验室、国产化电磁仿真、涉密电子对抗测试打造。核心定位：国产替代 USRP B210，兼顾教学实训与军工科研场景，完美适配飞腾、鲲鹏国产 CPU，麒麟、统信国产操作系统，满足国内信创国产化政策要求。二、硬件射频参数核心差异频率覆盖范围 USRP B210 标准频段 70MHz–6GHz，低频段缺失，无法开展低频长波、短波通信相关实验； RF210 覆盖 1MHz–6GHz，向下拓展至 1MHz 低频区间，支持短波、中波、超宽带信号收发，适配更多雷达、导航、低频通信实训项目。瞬时带宽与采样性能 两者最大瞬时带宽均支持 56MHz，基础采样指标持平； RF210 优化 FPGA 内部信号处理链路，本地实时波形处理延迟更低，多信号同步仿真稳定性优于 B210，适合复杂电磁环境叠加测试。FPGA 主控芯片 USRP B210 采用海外原厂 FPGA，芯片供货受海外管制； RF210 搭载国产 Kintex-7 系列 FPGA，芯片全国产供应链，无断供风险，支持用户二次开发自定义射频算法、跳频模块。通道与时钟同步 二者均为 2 发 2 收双通道； RF210 标配高精度内置 PPS 时钟同步接口，多设备级联搭建多通道电磁仿真系统时同步误差更小，适合组网式雷达信号模拟。三、驱动与软件生态兼容性区别1. 驱动适配USRP B210 仅原生支持 Windows、Ubuntu 海外系统，无官方国产系统适配包，麒麟、统信安装驱动难度大，易出现兼容报错；RF210全兼容 UHD 标准驱动，可直接复用原有基于 USRP 开发的代码工程，同时原生适配 Windows、Ubuntu、银河麒麟、统信 UOS 全系统，信创电脑可即插即用，无需二次移植代码。2. 配套仿真软件USRP B210 依赖 MATLAB、LabVIEW 等国外商用仿真软件，软件授权费用高昂，涉密项目禁止使用；RF210 配套自研天问云教学仿真平台、国产波形开发软件，无需付费海外软件，内置 100 + 通信、雷达、导航教学实验案例，支持本地离线仿真 + 云端远程实训，完全满足高校产教融合需求。四、国产化适配与安全合规差异供应链安全 USRP B210 硬件、核心元器件海外进口，国际局势影响供货周期，部分单位采购受限； RF210 整机元器件、电路板、驱动程序全部国内生产自研，供应链稳定，可大批量供货用于高校实验室批量采购、军工项目配套。涉密 / 信创场景使用权限 USRP B210 属于境外设备，涉密科研、国防电子对抗项目存在数据外泄风险，多数单位采购准入受限； RF210 纯国产软硬件架构，无境外代码后门，符合国产化仪器采购标准，可用于涉密电磁信号模拟、军用通信仿真测试。五、使用成本、售后与技术支持区别采购与长期使用成本 USRP B210 进口设备关税、物流成本高，单台采购价格更高；配套 MATLAB 等软件每年需支付高额授权费；设备故障维修需寄回海外，维修周期长达数月。 RF210 国产自研设备，定价适配国内院校预算，无额外软件授权费用；厂家本地技术团队提供终身免费驱动升级，硬件故障国内原厂快速维修，售后响应时效 1-3 个工作日。教学配套技术服务 USRP 厂商仅提供基础英文文档，无国内高校定制化教学方案； 采购 RF210 可免费获取配套实验讲义、课程教案、线上实训云平台使用权，厂家工程师支持进校搭建通信实验室、开展教师技术培训。六、适用场景选择建议选择 USRP B210 的场景仅普通非涉密高校简易教学、无国产化要求、仅做基础射频演示，无低频、多设备级联仿真需求。优先选用国产 RF210 软件无线电的场景高校新工科、通信电子实验室国产化改造项目；需要适配麒麟、统信国产操作系统、飞腾国产主机；短波、低频通信、多通道雷达导航信号仿真；涉密科研、国防电子对抗、复杂电磁环境模拟；院校远程云端教学、批量搭建分布式实训平台；想要替代 USRP，降低设备与软件长期采购成本。七、总结USRP B210 是成熟的海外入门 SDR 设备，基础射频指标可满足简单实验，但存在供货受限、无法适配信创系统、软件成本高、涉密场景禁用等短板；国产 RF210 软件无线电在保留 UHD 兼容、对标 B210 核心射频性能的基础上，实现全国产化软硬件替代，拓展低频带宽、适配国产软硬件生态，配套免费教学仿真平台，售后与供货更稳定，是国内高校、军工科研单位替换 USRP B210 的最优国产化方案。

本教程介绍了 流 和 向量 之间的区别。上一篇教程 “打包位 ”介绍了如何将比特流打包成 字节 或 字符 数据类型，以及如何将其解包回比特流。下一篇教程 “层级块和参数 ”演示了如何创建 分层块 以及如何使用 参数 。流在 GNU Radio 中，模块之间可以使用 流 或 向量 进行连接。 流 在每个时间点携带一个样本。 流 生成序列化数据。 流 必须具有数据类型，例如 Float32 或 Byte 。信号源 模块产生一个 复浮点数 32 数据流。该模块在每个时间点的输出包含 1 个复数样本：图中显示，每个时间点都有一个复杂的样本。向量向量 在每个时间点携带多个样本。 向量 并行表示数据。 流 在每个时间点表示一个标量。 向量 在每个时间点表示一个数组。GRC 使用较浅的颜色表示 数据流 ，使用较深的颜色表示 向量 输出：流到向量流程图示例以下示例描述了如何将数据流转换为向量，以及如何将向量转换回数据流。两个复杂的正弦数据流被转换为一个二元向量并显示出来，然后再转换回它们各自的独立数据流。向工作区添加两个 信号源 模块：编辑第二个 信号源 的参数，使其频率为 100，幅度为 0.1，以便在视觉上将其与第一个 信号源区 分开来：点击 “确定” 接受参数。找到 “流到向量” 模块，将其拖入工作区并将其连接到 “信号源” 模块：找到 Vector to Stream 模块，并将三个 QT GUI Time Sink 模块添加到流程图中：“向量转流”模块 会将向量序列化为流。 “向量转流”模块 输出的样本将交错排列。编辑三个 QT GUI 时间接收器 模块的标题，以便彼此区分。首先，编辑连接到频率为 1000、幅度为 1 的 信号源的 模块，将其标题设置为 “信号源 A” ：现在编辑连接到第二个 QT GUI 时间接收器， 信号源（ “信号源 B” 频率为 100，幅度为 0.1）的 将其标题设置为 ：最后，编辑连接到 QT GUI Time Sink Vector to Stream “交错信号源” 模块的 ，将其标题设置为 ：运行流程图会显示三个时间接收器： 信号源 B、 信号源 A 、交错信号源 。交错信号源 时间接收器显示来自 信号源 A和信号源 B 的交错样本：向量到流的流程图示例以下示例对向量化数据进行解交错（或序列化），将其转换回两个流。搜索 “向量到流” 模块，将其添加到工作区，并将其连接到 “流到向量” 模块：右键单击并删除连接两个 信号源 模块和 QT GUI 时间接收器 模块的箭头：将两个 Vector to Streams QT GUI Time Sink 模块移动并重新连接到 输出：运行流程图。矢量化样本已重新分离成两个流：下一个教程“ 层级块和参数 ”演示了如何创建 和使用 层级块 。

本教程介绍了如何使用 Pack K Bits 模块将位打包成一个字节，以及如何使用 Unpack K Bits 模块将一个字节解包成位。上一篇教程 “数据类型转换 ”介绍了 字符型 和 字节型 数据类型以及如何在数据类型之间进行转换。下一篇教程“ 流和向量 ”介绍了流和向量之间的区别以及如何在流程图中使用它们。开始打包位流程图将 比特 打包成一个字节对于表示二进制数据（而非数字化射频采样）以及使用调制器模块（例如 星座调制器 、 GFSK 调制器 和 OFDM 发射机 ）都非常有用。创建一个新的流程图，并将 随机源 模块添加到工作区：点击 “随机源” 。选中时会显示 浅蓝色 边框：按 向上 或 向下 键循环切换不同的数据类型，直到选中 字节 数据类型（以 紫色 输出端口颜色表示）：随机源生成的字节最小值为 Minimum ，最大值为 Maximum-1 。在本例中， Minimum = 0 ， Maximum = 2 ，因此它将生成二进制 0 和 1。Pack K Bits 模块用于将多个比特并行化（或 打包 ）到单个字节中，以表示更大的二进制值。将 Throttle 、 Pack K Bits 、 Char to Float 和 QT GUI Histogram Sink 模块添加到流程图中并连接它们：解释 K 位块的打包Pack K Bits 块接收 K 位，并通过先填充最低有效位 (LSB) 将它们放入一个字节中。在本例中， K=4 。 随机源 首先生成比特 B 0 。该比特将被 数据包 K 位 接收，然后存储在最低有效位 (LSB) 中：[0 0 0 0 0 0 0 B 0]Pack K Bits 生成的第二个比特是 B 1 ，然后 Pack K Bits 根据以下方式存储它：[0 0 0 0 0 0 B 1 B 0 ]按照这个规律，接下来的比特 B 2 和 B 3 将存储为：[0 0 0 0 B 3 B 2 B 1 B 0 ]下图展示了该模块的工作原理：由于 0000B K=4 位已被打包，因此将输出字节 3 B 2 B 1 B 0 ，并开始一个新的字节。该字节的输出值（十进制）为：= (B 3 *2 3) + (B 2 *2 2) + (B 1 *2 1) + (B 0 *2 0)= (B 3 *8) + (B 2 *4) + (B 1 *2) + (B 0)例如，如果：B 0 =0B 1 =1B 2 =0B 3 =1该字节用 00001010 表示，其十进制值为：8 + 0 + 2 + 0 = 10 完成 Pack K Bits 流程图编辑 Pack K Bits 的属性：K： 4四位二进制数可以生成 0 到 QT GUI 顶部直方图接收器 4 2 之间的数字 -1=15 。编辑 属性，并更改以下内容：标题： 4 位垃圾箱数量： 1024x 轴最大值： 16四位二进制数可以生成 0 到 2 之间的数字 4 -1=15 。编辑 QT GUI 底部直方图接收器 属性，并更改以下内容：标题： 1 比特垃圾箱数量： 1024x 轴最大值： 16流程图应如下所示：运行流程图。1 0 位 1 直方图显示值 4 位 和 0 ，而 15 直方图显示值从 到 ：解包比特解包操作会将一个 字节 序列化为一串比特。将 “解包 K 位” 模块添加到工作区，并将其连接在 “打包 K 位” 模块和 “字符转浮点数 ”模块之间。编辑 “解包 K 位” 模块的属性，并输入 K: 4 。运行流程图。1 位直方图显示打包的 4 位被解包（序列化）回 0 和 1 的值：解包过程从最低有效位 ( 最高有效位 (MSB) LSB) “打包 K 位” 开始，然后依次进行到 0000B 。在前面的示例中， “解包 K 位” 3 模块生成了一个字节，其位为 2 B 1 B 0 B B 。 B 0 模块的输出结果首先是位 B 1 ，然后是位 B 2 、 和 3 ，字节中剩余的 4 个零位将被忽略。连接模块：QT QUI 时间接收器显示输出：单击鼠标左键并拖动鼠标，即可放大查看：这两个图完全重合。 “解包 K 位” “打包 K 位” “打包 K 位” 模块的输入与 “解包 K 位”模块 模块的输出完全相同。这表明解包和打包 执行的是完全相反的操作。 下一个教程 “流和向量 ”介绍了流和向量之间的区别，以及如何在流程图中使用它们。

本教程演示如何进行数据类型转换。上一篇教程 “信号数据类型 ”介绍了用于表示数字化信号的 Complex Float 32 和 Float 32 数据类型。下一篇教程 “位打包” 将讲解如何将最多 8 位数据打包和解包到 char 或 byte 数据类型中。字符/字节数据类型Char 或 Byte 数据类型是另一种用于表示二进制数据的 常用 数据类型。Byte 数据类型在 GRC 中以 紫色 表示，标记为 Integer 8 ：找到 “随机源” 模块并将其拖入工作区：该模块默认数据类型为 绿色的 byte Integer 32。 双击该模块打开属性，并将数据类型修改为 ：随机源 现在已转换为 紫色 字符 或 字节 数据类型。将字节转换为浮点数 32随机源 的默认参数会随机生成 0 和 1 的值。将 QT GUI 时间接收器 和 节流 模块添加到工作区并连接这些模块：随机源 和 节流 模块之间的红色箭头指示数据类型错误，需要修复。双击 节流 模块，将数据类型更改为 字节 (byte )。现在出现了一个新的红色箭头，表示 QT GUI 时间接收器 节流阀 和 之间存在数据类型连接：QT GUI Time Sink 没有 char 数据类型。请选择 Float ：GNU Radio 模块库提供了多种数据类型转换器，列在 “Char to Float” “类型转换器” 下。找到 模块，将其拖入工作区，并将其连接到流程图中：所有红色错误都已消失。按下 播放 按钮开始运行流程图：QT GUI 时间接收器 现在将显示来自 随机源 模块的数据，该模块包含随机的 0 和 1：下一个教程 “打包位” 介绍了如何将最多 8 位打包和解包到 char 或 byte 数据类型中。

本教程介绍了可用于表示信号的数据类型。本节使用 “第一个流图” 中的初始流程图，请先完成该教程再继续。下一个教程 “数据类型转换 ”将介绍如何在不同的数据类型之间进行转换。数据类型每个模块上的输入和输出端口都关联着一种数据类型。数据类型通过输入和输出端口的颜色来标识。您可以通过打开 GNU Radio Companion (GRC) 并单击 “帮助”>“类型 ”来找到 GNU Radio 数据类型。窗口显示数据类型及其对应的颜色：这些颜色对应于 GRC 中模块的 输入和输出端口 。GNU Radio 数据块中最常见的数据类型是 蓝色 的 Complex Float 32 和 橙色 的 Float 32。 其他颜色包括 黄色 的 Integer 16 （或 short ）数据类型和 紫色的 Integer 8 （或 char ）数据类型。复杂数据类型下面的流程图使用了 Complex Float 32 数据类型，它使用一对 32 位浮点数来表示复杂样本的实部和虚部。运行流程图后，将显示时域中的复杂信号，其中 信号 2 信号 1 为复杂信号的实部， 为复杂信号的虚部：因此，每个复数样本都是 64 位：一个 32 位浮点数表示实部，一个 32 位浮点数表示虚部。浮点数据类型许多 GNU Radio 模块支持多种数据类型。双击 信号源 模块，然后从 “输出类型” 下拉菜单中选择，即可更改其数据类型：选择 浮点 数据类型后， “信号源” 模块将生成一个实数正弦波，由 橙色 输出端口表示。请注意，连接 “信号源” 和 “油门” 的箭头为 红色 ，表示数据类型不匹配错误：通过将所有其他块转换为 橙色的 浮点 数据类型来解决此错误。单击该块即可选中它，并以 浅蓝色高亮 显示。可以通过按键盘上 向下箭头 的向上 或 键来更改数据类型：当所有数据类型都转换为 浮点数 后，流程图就完成了：信号源 模块会生成一个实数输出，该输出在时域中显示为唯一的信号：下一个教程 “数据类型转换 ”将展示如何在不同的数据类型之间进行转换。最终，我们将学习向量流，这是 “流和向量” 教程的一部分。

本教程介绍如何使用 QT GUI 小部件在流程图运行时更新变量。请回顾上一篇教程 《流程图中的变量》 ，了解变量的相关知识。下一篇教程 《信号数据类型 》将讨论数据类型以及如何在 GNU Radio 中表示复数信号和实数信号。QT GUI rangeGNU Radio 模块库自带 QT GUI 组件。这些组件允许在流程图运行时对其进行交互和修改。QT GUI Range 组件可以创建一个滑块，用于更新变量。在代码块库中搜索 range ：将 QT GUI Range 模块拖放到工作区中：QT GUI Range 的 工作方式类似于变量块。需要设置 QT GUI Range 的默认参数。双击 QT GUI Range 块即可编辑其属性。QT GUI Range 块会替换 frequency 变量，因此请先将 Id 字段更改为 frequency 。默认值 是流程图开始时的值。 将默认值 设置为 0。 起始值 和 停止 值分别是滑块的起始值和停止值。起始值输入 -samp_rate/2 ，停止值输入 samp_rate/2 。 步长 值是滑块的分辨率。在本例中， 步长 设置为 100 Hz。显示错误信息：ID "frequency" is not unique. 出现此错误信息的原因是变量块和 QT GUI Range 都使用了名称 frequency 。此问题稍后将得到解决。单击 “确定” 保存属性。右键单击变量块并选择 “禁用” ，或按键盘上的 D 键 ：该代码块已被忽略，错误已解决。点击箭头或 播放 按钮运行流程图：流程图的初始频率为 0，这是在 QT GUI range 块中输入的默认值：然后可以通过以下方式更新频率参数：拖动滑块输入值点击向上或向下箭头频率已更新为 -5000，这在频谱图中以 橙色 反映出来。QT GUI 选择器QT GUI 选择器 会为变量创建一个下拉菜单选项。依次点击 “核心” 、 “GUI 小部件” 、 “QT” 模块，然后将 QT GUI 选择器 拖放到工作区中。更新 “选择器” 模块的默认参数。“选择器”模块会在流程图运行时创建一个选项列表供 用户 选择。本例中使用了三个频率：0、1000 和 -2000。请更新 “选择器” 模块中的以下属性：ID ：频率默认选项 ：0选项 0 ：0标签 0 ：频率：0选项 1 ：1000标签 1 ：频率：1000选项 2 ：-2000标签 2 ：频率：-2000“选项” 字段是变量的值， “标签” 是显示在下拉菜单中的文本描述。图片显示了 “选项” 以 橙色 高亮显示， “标签” 以 红色 高亮显示的示例：单击 频率将使用默认值：0 “确定” 0。 保存参数。运行流程图时，初始 0 的 。左上角的下拉框显示已选择频率 时域和频域均显示频率为 信号。通过点击下拉菜单选择数值。点击 “频率：1000” ：更新后的频率可以在频谱图中看到：下一个教程 “信号数据类型 ”讨论了 GNU Radio 中的数据类型以及如何表示复杂信号和实数信号。