อุปกรณ์วิทยุซอฟต์แวร์สากล ( USRP ) เป็นวิทยุแบบกำหนดด้วยซอฟต์แวร์ที่ออกแบบและจำหน่ายโดย Ettus Research และบริษัทแม่National Instrumentsพัฒนาโดยทีมงานที่นำโดยMatt Ettusผลิตภัณฑ์ตระกูล USRP มักใช้ในห้องปฏิบัติการวิจัย มหาวิทยาลัย และผู้ที่ชื่นชอบงานอดิเรก^{[ 1 ]}

โดยทั่วไปแล้ว USRP จะเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์โฮสต์ผ่านลิงก์ความเร็วสูง ซึ่งซอฟต์แวร์บนโฮสต์จะใช้ในการควบคุมฮาร์ดแวร์ USRP และส่ง/รับข้อมูล นอกจากนี้ USRP บางรุ่นยังรวมฟังก์ชันการทำงานทั่วไปของคอมพิวเตอร์โฮสต์ไว้ในตัวประมวลผลแบบฝังตัวทำให้ USRP สามารถทำงานในโหมดสแตนด์อะโลนได้

ตระกูล USRP ได้รับการออกแบบมาเพื่อการเข้าถึง และผลิตภัณฑ์หลายรายการเป็นฮาร์ดแวร์โอเพนซอร์สแผนผังวงจรของบอร์ดสำหรับรุ่น USRP บางรุ่นสามารถดาวน์โหลดได้ฟรี ผลิตภัณฑ์ USRP ทั้งหมดถูกควบคุมด้วยไดรเวอร์ UHD โอเพนซอร์ส ซึ่งเป็น ซอฟต์แวร์ฟรีและ โอเพนซอร์ส^{[ 2 ]} USRP มักใช้ร่วมกับ ชุดซอฟต์แวร์ GNU Radioเพื่อสร้างระบบวิทยุที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์ที่ซับซ้อน

ผลิตภัณฑ์ตระกูล USRP ประกอบด้วยรุ่นต่างๆ ที่ใช้สถาปัตยกรรมที่คล้ายคลึงกัน เมนบอร์ดประกอบด้วยระบบย่อยต่อไปนี้: การสร้างและการซิงโครไนซ์สัญญาณนาฬิกา, FPGA , ADC , DAC , อินเทอร์เฟซโปรเซสเซอร์หลัก และการควบคุมพลังงาน เหล่านี้เป็นส่วนประกอบพื้นฐานที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลสัญญาณเบสแบนด์ ส่วนหน้าแบบโมดูลาร์ที่เรียกว่าบอร์ดเสริม ใช้สำหรับการทำงานแบบอนาล็อก เช่น การแปลงความถี่ขึ้น/ลง การกรอง และการปรับสภาพสัญญาณอื่นๆ ความเป็นโมดูลาร์นี้ทำให้ USRP สามารถใช้งานได้ในแอปพลิเคชันที่ทำงานระหว่าง DC ถึง 6 GHz

ในการตั้งค่าเริ่มต้นFPGA จะทำการประมวลผลสัญญาณ ดิจิทัล (DSP)หลายอย่างซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะแปลงสัญญาณจริงในโดเมนอนาล็อกไปเป็นสัญญาณเบสแบนด์ที่ซับซ้อนและมีอัตราต่ำกว่าในโดเมนดิจิทัล ในกรณีการใช้งานส่วนใหญ่ ตัวอย่างสัญญาณที่ซับซ้อนเหล่านี้จะถูกส่งต่อไปยัง/จากแอปพลิเคชันที่ทำงานบนโปรเซสเซอร์หลัก ซึ่งจะทำการประมวลผลสัญญาณดิจิทัล รหัสสำหรับ FPGA เป็นโอเพนซอร์สและสามารถแก้ไขได้เพื่อให้สามารถดำเนินการด้วยความเร็วสูงและมีความหน่วงต่ำใน FPGA ได้

ไดรเวอร์ฮาร์ดแวร์ USRP (UHD) คือไดรเวอร์อุปกรณ์ที่ Ettus Research จัดหาให้เพื่อใช้กับตระกูลผลิตภัณฑ์ USRP ^{[ 3 ]}รองรับแพลตฟอร์ม Linux, MacOS และ Windows เฟรมเวิร์กหลายตัวรวมถึง GNU Radio, LabVIEW, MATLAB และ Simulink ใช้ UHD ฟังก์ชันการทำงานที่ UHD จัดให้สามารถเข้าถึงได้โดยตรงผ่าน API ของ UHD ซึ่งให้การสนับสนุนแบบเนทีฟสำหรับ C++ ภาษาอื่นใดที่สามารถนำเข้าฟังก์ชัน C++ ก็สามารถใช้ UHD ได้เช่น กัน ตัวอย่างเช่น ใน Python สามารถทำได้ผ่านSWIG

UHD ช่วยให้สามารถใช้งานร่วมกันได้กับผลิตภัณฑ์ในตระกูล USRP แอปพลิเคชันที่พัฒนาขึ้นสำหรับ USRP รุ่นใดรุ่นหนึ่งจะสามารถรองรับ USRP รุ่นอื่นๆ ได้ หากมีการพิจารณาอัตราการสุ่มตัวอย่างและพารามิเตอร์อื่นๆ อย่างเหมาะสม

เฟรมเวิร์กซอฟต์แวร์หลายตัวรองรับ UHD:

• GNU Radioเป็นชุดเครื่องมือเสรี/โอเพนซอร์สที่สามารถใช้ในการพัฒนาวิทยุแบบกำหนดด้วยซอฟต์แวร์ เฟรมเวิร์กนี้ใช้การผสมผสานระหว่าง C++ และ Python เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ DSP ในขณะที่มอบสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชันที่ใช้งานง่ายGNU Radio Companionเป็นสภาพแวดล้อมการเขียนโปรแกรมแบบกราฟิกที่มาพร้อมกับ GNU Radio ^{[ 4 ]}
• National Instruments จำหน่ายNI USRP 292x series ซึ่งมีฟังก์ชันการทำงานเทียบเท่ากับ Ettus Research USRP N210 นอกจากนี้ NI ยังให้การสนับสนุน LabVIEW สำหรับอุปกรณ์นี้ด้วยไดรเวอร์ NI-USRP ^{[ 5 ]}
• USRP N210 และ USRP2 รองรับโดยMATLABและSimulink ^{[ 6} ] แพ็คเกจนี้ประกอบด้วยปลั๊กอินและตัวอย่างหลายรายการสำหรับใช้กับอุปกรณ์ทั้ง^สอง
• OpenLTEเป็นการใช้งานแบบโอเพนซอร์สของข้อกำหนด 3GPP LTE ในรูปแบบSDR ^{[ 7 ]}
• ผู้ใช้จำนวนมากพัฒนาด้วยเฟรมเวิร์กที่กำหนดเองของตนเอง ในกรณีนี้ สามารถเข้าถึงอุปกรณ์ USRP ได้โดยใช้ UHD API ^{[ 8 ]}นอกจากนี้ยังมีตัวอย่างที่ให้มาพร้อมกับ UHD ซึ่งแสดงวิธีการใช้ API ^{[ 9 ]}

USRP N200 และ USRP N210 เป็นอุปกรณ์ USRP ประสิทธิภาพสูงที่ให้ช่วงไดนามิกและแบนด์วิดท์สูงกว่าซีรี่ส์บัส โดยใช้ พอร์ต Gigabit Ethernetอุปกรณ์ในซีรี่ส์เครือข่ายนี้สามารถถ่ายโอนข้อมูลตัวอย่างเบสแบนด์ที่ซับซ้อนได้สูงสุด 50 MS/s ไป/กลับจากโฮสต์ ซีรี่ส์นี้ใช้ ADC แบบคู่ 14 บิต 100 MS/s และ DAC แบบคู่ 16 บิต 400 MS/s นอกจากนี้ ซีรี่ส์นี้ยังให้ พอร์ตขยาย MIMOซึ่งสามารถใช้เพื่อซิงโครไนซ์อุปกรณ์สองตัวจากซีรี่ส์นี้ได้ นี่คือโซลูชันที่แนะนำสำหรับระบบ MIMO

X300 และ X310 เป็น USRP รุ่นที่สามที่มีช่องเสียบการ์ดเสริมแบบฟูลดูเพล็กซ์สองช่อง และมี DAC และ ADC ที่ความเร็ว 200 MS/s เต็มรูปแบบ สำหรับอินเทอร์เฟซเครือข่ายนั้น ใช้ 10GBase ผ่าน SFP+ ซึ่งให้ความเร็ว 200 MS/s เต็มรูปแบบบนทั้งสองช่องสัญญาณในการทำงานแบบฟูลดูเพล็กซ์

N300, N310, N320 และ N321 เป็นรุ่นปัจจุบันที่มีสองช่องสัญญาณ รองรับการเชื่อมต่อ SFP+ ความเร็วสูงสุด 200 MS/s และสามารถแชร์ออสซิลเลเตอร์ภายในและโมดูล TPM ได้ เพื่อการใช้งานซอฟต์แวร์ที่ตรวจสอบได้

ผลิตภัณฑ์ทั้งหมดใน Ettus Research Bus Series ใช้ พอร์ต USB 2.0หรือUSB 3.0ในการถ่ายโอนตัวอย่างไปยังและจากคอมพิวเตอร์โฮสต์ รุ่นต่างๆ ได้แก่ USRP B206mini-i, B205mini-i, B200mini-i และ B200mini ^{[ 10 ]}นอกจากนี้ยังมีรุ่นเฉพาะบอร์ดที่ไม่มีเคสป้องกันภายนอกอีกด้วย

ซีรี่ส์ Embedded ผสานรวมฟังก์ชันการทำงานเดียวกันกับอุปกรณ์ USRP อื่นๆ เข้ากับ โปรเซสเซอร์ฝังตัว OMAP 3 รุ่น E310 ซึ่งวางจำหน่ายในเดือนพฤศจิกายน 2014 ใช้ แพลตฟอร์ม Zynq SoCและชิป RFIC AD9361 ของ Analog Devices ทำให้ได้ USRP ฝังตัวขนาดกะทัดรัดมาก อุปกรณ์ในตระกูลนี้ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับพีซีภายนอกเพื่อใช้งาน ซีรี่ส์ Embedded ออกแบบมาสำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการการทำงานแบบสแตนด์อะโลน

USRP2 ได้รับการพัฒนาต่อยอดจาก USRP รุ่นแรก และวางจำหน่ายครั้งแรกในเดือนกันยายน พ.ศ. 2551 ปัจจุบันได้สิ้นสุดอายุการใช้งานแล้ว และถูกแทนที่ด้วย USRP N200 และ USRP N210 USRP2 ไม่ได้มีจุดประสงค์เพื่อทดแทน USRP รุ่นแรก ซึ่งยังคงวางจำหน่ายควบคู่ไปกับ USRP2 USRP รุ่นแรกนี้ก็ไม่มีจำหน่ายทั่วไปอีกต่อไปแล้วเช่นกัน

ผลิตภัณฑ์ USRP แบบฝังตัวรุ่น E100 ไม่มีจำหน่ายอีกต่อไปแล้ว

ตระกูล USRP, USRP2, USRP E1xx, USRP N2xx และ X3xx รุ่นดั้งเดิม มีสถาปัตยกรรมแบบโมดูลาร์ โดยมีโมดูลย่อยที่สามารถถอดเปลี่ยนได้ ซึ่งทำหน้าที่เป็นส่วนหน้าของคลื่นวิทยุ (RF front end) โมดูลย่อยเหล่านี้มีหลายประเภท ได้แก่ ตัวรับสัญญาณ (Receivers), ตัวส่งสัญญาณ (Transmitters) และตัวรับส่งสัญญาณ (Transceivers)

• โมดูลย่อยของตัวส่งสัญญาณสามารถปรับสัญญาณเอาต์พุตให้มีความถี่สูงขึ้นได้
• โมดูลตัวรับสัญญาณบนแผงวงจรย่อยสามารถรับสัญญาณ RF และแปลงเป็นสัญญาณเบสแบนด์ได้
• โมดูลแผงวงจรเสริมตัวรับส่งสัญญาณรวมฟังก์ชันการทำงานของตัวส่งและตัวรับสัญญาณเข้าไว้ด้วยกัน

บอร์ด USRP B2xx และ E3xx ไม่มีแผงวงจรย่อยที่สามารถถอดเปลี่ยนได้ ส่วนซีรีส์ N3xx มี แผงวงจรย่อยที่ติดตั้ง JESD204Bซึ่งมีวงจรหน้า AD9371 แต่ในปัจจุบันยังไม่มีแผงวงจรย่อยทางเลือกอื่นวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์

• รายชื่อวิทยุแบบกำหนดด้วยซอฟต์แวร์

• บริษัท เอตตัส รีเสิร์ช แอลแอลซี
• เอกสารและคู่มือการใช้งาน UHD
• วิกิ GNU Radio
• บทความจาก Wired เกี่ยวกับแพลตฟอร์ม USRP
• เอกสารประกอบแพลตฟอร์ม USRP ของ Firas