基于ADALM-PlutoSDR的无线通信教学实验室

1.实验室环境

2.实验室项目背景介绍

    SDR是现代通信的核心技术之一,基于SDR架构的实验教学平台不仅能够灵活支持多频段无线通信系统的数据采集和信号处理，而且可以匹配多种软件开发环境，甚至向开发者提供友好的图形化编程方式,为现代通信工程专业教学、科研以及相关产品开发提供了全新的学习、研究和开发方式。通过利用ADI公司开发的最新教育平台ADALM-PlutoSDR建设无线通信教学实验室，可以为信息科学学科本科生《通信原理》、《无线通信》、《信号与系统》、《数字信号处理》等专业理论课程提供随堂演示和课题(Project)练习,提高认知和实践能力。充分发挥SDR实验平台简单易学和多功能编程的特点,可广泛应用于《通信系统实验》、《移动通信实验》等系统实验、实训和多学科交叉创新环节中,有利于学生综合运用学科知识、加强发现和解决复杂系统问题的能力。

3.设备选型

   ADI公司的最新教育平台ADALM-PlutoSDR采用了AD9363高度集成的RF捷变收发器芯片，能够覆盖325 MHz至3.8 GHz的RF频段，从而支持了目前绝大部分主流的通信系统频段，如2G/3G/4G、未来5G的部分频段、WiFi、GPS、北斗等。这一设备采用了赛灵思（Xilinx）公司的Zynq Z-7010 SoC芯片，兼容MATLAB Simulink平台，也支持C、C++、C#以及Python等多种API，具有很好的通用性。

4.常规课程教学

    实验室可以为信息科学学科本科生《通信原理》、《无线通信》、《信号与系统》、《数字信号处理》、《信号检测与估计》等专业理论课程提供随堂演示和课题(Project)练习,提高学生的认知和实践能力。充分发挥SDR平台简单易学和多功能编程的特点,可广泛应用于《通信系统实验》、《移动通信实验》等系统实验、实训和多学科交叉创新环节中,有利于学生综合运用学科知识、加强发现和解决复杂系统问题的能力。

5.实验室多用途拓展

    该实验室可以为老师进行课程教改尝试、学生进行课程拓展、参加竞赛等提供良好的条件。使得学生可以从门槛相对较高的硬件电路设计和调试中解放出来，进行易于操作的软件开发与调试，缩短了将想法转换为实际应用，解决实际问题的开发周期。该实验室也为师生从事一些前沿的科研探索提供了良好的途径。例如：把每一个ADALM-PlutoSDR设备设置成一个天线单元，可以将多台设备组合开展有关5G中多用户多天线通信系统的探索；将该设备的无线通信数据采集功能和机器学习技术相结合，可以进行无线大数据与智能通信系统方向的探索。可以预见到，该实验室的建成可以丰富师生在教学与科研实践过程中的多样性，激发师生的创造力。