【第3回】 送受信ゲインを調整し、収録した信号を狙った出力レベルで再生してみる

こんにちはドルフィンシステム福島です。

前回と前々回は、USRPのゲイン設定を行って受信する・出力するレベルを設定しました。

今回は、送受信ゲインを調整し、収録した信号を狙った出力レベルで再生してみます。

具体的にはUSRPで、

• -50dBmの信号を収録し
• -50dBmの出力になるように再生

してみます。

使用機材は、前回、前々回と同じです。

• 【第1回】USRPの送信ゲイン設定で出力レベルはどうなる？
  http://mikioblog.dolphinsystem.jp/2023/02/usrp.html
  
  
• 弊社福島ブログ「USRPの送信ゲイン設定で出力レベルはどうなる？」の補足
  http://dolphinsasoh.blogspot.com/2023/02/usrp.html
  
  
• 【第2回】 USRPの受信ゲイン設定と受信レベルを関連を調査する
  http://mikioblog.dolphinsystem.jp/2023/02/usrp_20.html

収録した信号を再生してみる

再生について検討する

まずRF送信レベル-50dBmで再生する場合のゲイン設定を決めます。

前回の送信ゲインのグラフ(Tx Figure vs Gain w/Freq =xxx)を見ると、Tx　Gain 23.5dBを指定すると-50dBmのRF送信レベルになることが分かります。

ただしこのレベルで送信されるのは送信IQデータの振幅が0.7の状態。

つまり、

• 32768*0.7=22937.6 (16bitの0.7倍)

となるので、IQデータの振幅は約23000～-23000が必要になります。

※ AD9364は12bit DACだがB200mini内部で16→12bitにスケーリングされるので、IQデータとしては16bitで良い。

収録について検討する

次に収録する場合の受信ゲインについて考えます。

上記PDFの83ページを見ると、2000MHz時に受信ゲイン 58.5dBで、受信信号を50dB増幅するようです。まずはこの設定でCW収録を試して見ます。

実行例)
受信ゲインの設定ステップは1刻みなので、58.5→59で実行します。

rx_samples_to_file.exe --freq 2000e6 --rate 1e6 --gain 59

すると受信したIQデータの振幅は下表のようになりました。

-50dBmでRF出力する際のIQデータの振幅は約23000～-23000が必要なので、受信ゲインを62dBもしくは、受信ゲインを59dBで送信時に+3dB上げてもいいかもしれません。

受信ゲイン	IQの範囲
59dB	15300～-15300
62dB	21000～-21000
63dB	23500～-23500

収録再生してみる

上記の結果を踏まえて、受信ゲイン、送信ゲインをいくつかの組み合わせで試しました。
結果は、下表です。概ね受信・送信ゲインの計算通りで、期待した出力レベルで出力することが出来ました。

実行例)
rx_samples_to_file.exe --freq 2000e4 --rate 1e6 --gain 59
tx_samples_to_file.exe --freq 2000e4 --rate 1e6 --gain 24

収録信号レベル (dBm)	受信ゲイン (dB)	送信ゲイン (dB)	測定レベル (dBm)
-50	59	24	-54.47
-50	59	28	-50.69
-50	62	24	-51.07
-50	62	26	-50
-50	63	24	-48.22

まとめ

今回は3回にわたってUSRP B200miniを使って送信ゲインと受信ゲインの関係を見てきました。

以下に手順をまとめます。

1. 送信したいRF送信レベルを決める(例 -50dBm)
2. Tx Figure vs Gain w/Freq =xxxのグラフを見て、RF送信レベルから送信ゲイン設定値を割り出す。
3. Rx Figure vs Gain w/Freq =xxxのグラフを見て、受信信号を増幅するレベルから受信レベルを割り出す。
   (-50dBmを受信するのであれば50dB増幅する位がB200miniでは良さそう)
4. 受信してみてIQ振幅の値が23000～-23000程度になるように受信ゲインを調整し収録する。
5. 収録したIQデータを送信ゲイン上記2.の送信ゲインで送信する

という手順になります。

以上、ドルフィンシステム福島でした。