一起玩转GNU Radio：采样率

原创 已于 2024-05-09 14:08:08 修改 · 1.9k 阅读 · 9 ·
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#GNU Radio #gnuradio #通信原理

于 2020-12-31 15:24:00 首次发布

本文内容、开发板及配件仅限用于学校或科研院所开展科研实验!

本文介绍GNU Radio中的采样率相关模块。

在开始介绍之前，首先推荐一下Alexandros-Apostolos A. Boulogeorgos作者的https://github.com/aboulogeorgos/Wireless-communication-systems-Lab，这里作者分享了大量的GRC实例，但是我看目前关注的人数很少。我也是看了这个之后，被作者整理汇总工作的细致程度深深打动，下定决心一口气读完了作者分享的所有实例。

我打算在接下来一段时间里，首先把作者分享的实例，加上我个人的理解，继续丰富一下内容（例如XX模块中的参数的含义解释，以及XX模块的功能解释等等），然后，也把我这几年来搜集到的、自己改写的一些GNU Radio实例分享给大家，希望能够对关注、使用GNU Radio的朋友有所帮助。也欢迎大家有问题及时反馈给我，或者有好的实例，一起分享给大家。

目录

一、不同采样率对比

二、降采样

三、内插和抽取

四、有用链接

一、不同采样率对比

sampling_frequency_example.grc

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提示：文章写完后，目录可以自动生成，如何生成可参考右边的帮助文档 基于gnuradio的OOT模块，iirnotch，iir 陷波滤波器To start一、修改iirNotch.h二、修改iirNotch_impl.h1.引入库2.读入数据总结 To start OOT模块的制作教程可以看上一篇内容:基于gnuradio的自适应陷波滤波器OOT模块，本篇主要就iirnotch的制作进行说明 iirnotch 的原理请参考这一篇：陷波滤波器的离散化设计 如上一篇所说，输入gr_modtool 相关指令，.
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四、添加模块，用ctrl+F搜索 信号源模块（signal sources）限频模块（Throttle）频率终端（Frequency sink）时间终端（time sink），双击或者拖动模块添加至主界面。五、单击singal sources右端的端子和throttle右边的端子是两个模块连接在一起。九、把鼠标放在曲线的窗口上单击然后滚动滚轮可以调整量程如图。七、单击第一个图标生成流图，然后点击开始按钮开始运行。三、点击硬盘图标保存文件在桌面。六、如图将每个模块连接在一起。二、打开流图默认界面如图。
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自动增益控制（AGC）是一种电路设计和实现技术，用于调节接收信号的增益以保持恒定的输出电平。AGC电路主要用于处理传输的模拟信号，例如音频信号或无线电频率信号。AGC电路的设计目标是在输入信号的强度变化时自动调整增益，使得输出信号的幅度保持在一个预定范围内。这样做可以避免信号过强或过弱导致的失真或无法捕捉到信号的问题。
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2FSK（二频移键控）是一种数字调制技术，广泛应用于无线通信中。它通过改变载波频率来表示数据的“0”和“1”。在Elabradio平台或其他软件定义无线电（SDR）工具中，2FSK调制与解调可以通过GNU Radio Companion（GRC）实现，这是一种图形化界面，允许用户构建信号处理流程图。 ### 2FSK 调制原理 2FSK调制的基本思想是使用两个不同的频率分别代表二进制的“0”和“1”。例如，在AFSK（Audio FSK）应用中，通常使用1200 Hz和2200 Hz分别表示“1”和“0”，常用于AX.25协议中的APRS（自动分组报告系统）通信[^1]。 调制过程包括： - 输入比特流被转换为符号。 - 每个符号控制振荡器生成对应频率的正弦波。 - 将生成的信号通过加窗或滤波器减少频谱扩展。 ### GNU Radio 中的 2FSK 实现 在GNU Radio中，可以使用以下模块构建一个简单的2FSK调制器： - **Vector Source**：提供输入比特流。 - **Repeat**：重复每个比特以匹配采样率。 - **Multiply Const**：将“0”和“1”映射到不同频率偏移。 - **Add Constant**：设置中心频率。 - **Quadrature Demod** 或 **Freq Mod**：用于频率调制。 - **Throttle** 和 **QT GUI Time Sink / QT GUI Frequency Sink**：用于可视化输出信号。 #### 示例代码片段（Python） ```python from gnuradio import gr, blocks, analog, digital class my_2fsk_mod(gr.top_block): def __init__(self): gr.top_block.__init__(self, "2FSK Modulator") # 参数设置 samp_rate = 32000 bit_rate = 1200 freq_0 = 1200 freq_1 = 2200 amplitude = 1 # 创建模块 self.src = blocks.vector_source_b([1, 0, 1, 1, 0, 0, 1], True) self.repeat = blocks.repeat(gr.sizeof_char, int(samp_rate / bit_rate)) self.map = digital.map_bb([-1, 1]) # 将0映射为-1，1映射为+1 self.multiply_const = blocks.multiply_const_ff(500) # 频率偏差 self.add_const = blocks.add_const_ff(1700) # 中心频率 self.vco = analog.frequency_modulator_block(sensitivity=1.0) self.sink = blocks.qt_gui_time_sink_f(1024, samp_rate, "", True) # 连接模块 self.connect(self.src, self.repeat, self.map, self.multiply_const, self.add_const, self.vco, self.sink) if __name__ == '__main__': tb = my_2fsk_mod() tb.start() input('Press Enter to quit...') tb.stop() tb.wait() ``` ### 2FSK 解调方法 2FSK解调的目标是从接收信号中恢复出原始比特流。常见解调方式包括： - **相干解调**：需要知道载波相位，适用于高信噪比环境。 - **非相干解调**：不依赖相位信息，适合低信噪比环境。 在GNU Radio中，常用的解调模块包括： - **Quadrature Demod**：计算瞬时频率。 - **Threshold**：对信号进行阈值判决，区分两个频率。 - **Binary Slicer**：将模拟信号转换为二进制比特流。 ### Elabradio 平台上的实现建议 尽管没有直接提到Elabradio平台上已有2FSK的具体实现，但可以参考开源项目如`gr-APRS`，其中包含AFSK调制解调的完整实现方案[^1]。该库可在GitHub上找到，并提供GRC示例供学习和修改。 此外，对于自定义模块开发，可参考《走进“开源SDR实验室” 一起玩转GNU Radio》中提到的方法，创建符合特定需求的2FSK模块。 ---
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