【 USRP X410 】侧向，DOA算法，MUSIC算法，使用 MUSIC 算法和 USRP 估计到达方向
本示例演示如何用用多重信号分类（MUSIC）算法，结合USRP软件无线电平台，对信号的到达方向（DOA，Direction of Arrival）进项估计。在该示例中，其中一台设备用于10kHz信号的发射，另外一台设备用于多通道的接收，并运行DOA估计程序，从而计算出输出信号的到达方向。
1. 所需的软件和硬件
1.1. 软件
- MATLAB
- Communications Toolbox Support Package for USRP Radio
- Wireless Testbench Support Package for NI USRP Radios
- Communications Toolbox
- Phased Array System Toolbox
1.2. 硬件
1.2.1. 发射信号
- B210/B200/B200mini-i/B205mini-i
- X310
- X410
在发射中，仅需要一个端口，所有满足发射功能的软件无线电设备均可。由于只是发射10kHz的信号，例如PlutoSDR、ADRV9361-Z7035、SmartSDR等均可使用。在室外的环境下，距离较远的则可以增加功率放大器，将信号进行放大，功率放大器需要根据不同的频段进行选择。
1.2.2. 接收信号
- X410
- X310+2块TwinRX
这里的两个型号的设备略有不同，USRP X410 的 4 个通道在“时钟/时间”层面可以同步，但在“RF 相位相干（phase coherent）”层面并不保证像 X310+TwinRX 那样的四通道相位同步。 TwinRX 支持相位同步/相干应用（典型做法是通过 LO 共享/分配等机制实现相位一致性或可重复的相位关系）。
X410 的同步能力到什么程度：可以做到4 路 TX / 4 路 RX 在同一台 X410 内部共享参考时钟/定时体系（10 MHz REF IN与 1 PPS、或内置 GPSDO），因此采样时钟和时间对齐（clock/time sync）是可实现的。
X410 不支持 RF 链路的 LO import / export（LO 共享/输入输出），官方明确指出：多机的 phase-aligned / phase-coherent 不支持，根因就是缺少 RF chain LO 的导入/导出能力。即使在同一台X410 内，通道间的"绝对相位关系是否可重复、是否开机/重配后仍保持一致”，不能按“天然相位相干”去假设（工程上通常需要额外校准/标定来获得可用的相位一致性）。
1.2.3. 天线和射频线
- 天线 5 根；
- 同等长度的射频线 5 根；
- 四路功分器 1个；（校准使用）
1.2.4. 时钟源
- CDA2990G（为X410提供外部Ref In和1pps，仅多台X410才需要，单台无需使用。）
2. 项目
MUSIC（Multiple Signal Classification，多重信号分类）算法是一种经典的到达方向估计方法。该算法基于由天线阵列数据构造的协方差矩阵的特征结构（eigenstructure）。MUSIC 算法利用信号子空间与噪声子空间之间的正交性来实现对信号到达方向的估计。
2.1. 发射信号
打开程序：DOA_Estimation_X410_TX.mlx，即可运行。 可以自行修改中心频率和设备名称。
2.2. 校准
连线如下：
打开程序：DOA_Estimation_X410_Calibration.mlx
2.3. 接收信号，定位
连线如下
打开程序：DOA_Estimation_X410_RX.mlx
作者
东枫