使用Octave分析GNU Radio的數據

　　Octave 是 GNU Radio 的最流行的分析工具，因此 GNU Radio 軟件包也包含它自身的一組腳本用於讀取和語法分析輸出。本文介紹如何使用 Octave 分析 GNU Radio 產生的數據, 並解決"error: 'read_complex_binary' undefined"這類錯誤信息!

1. 安裝Octave

　　在 Ubuntu 下使用如下命令安裝 Octave

$ sudo apt-get install octave

　　為了可以使用 GNURadio 的 Octave 腳本，你必須將 gnuradio 的路徑添加了 Octave 的路徑變量中。可以通過配置~/.octaverc文件完成。將gnuradio的路徑命令添加到 .octaverc 文件中.具體方法為:

　　1) 打開新終端(Ctrl + Alt + t)

$ gedit .octaverc

　　2) 在.octaverc文件中輸入如下, 根據gnuradio所在路徑與版本自行修改, 然后保存退出即可.

addpath("/home/hao/software/gnuradio-3.7.5.1/gr-utils/octave")

　　如果不執行上面的步驟, 在調用函數 read_complex_binary() 則會產生error:  error: 'read_complex_binary' undefined near line 1 column 3 

　　從語法上分析 GNU Radio 的數據輸出，最便捷的方法便是使用 GNU Radio 提供的腳本。如上安裝指導所示，確保把 GNU Radio 的腳本的路徑已經添加到 Octave 的路徑中。這便可幫助讀取那些被使用 gr.file_sink (大小、文件名) 頃倒到磁盤的數據。
下　　面的方法函數是基於參數 size 的用在 gr.file_sink() 內的，它把文件名作為第一個參數、第二個參數是可選項，它表示了從文件中要讀取的數量。

read_complex_binary(): gr.sizeof_gr_complex
read_float_binary(): gr.sizeof_float
read_int_binary(): gr.sizeof_int
read_short_binary(): gr.sizeof_short
read_char_binary(): gr.sizeof_char 

　　比如：在 Python 腳本中，使用 gr.file_sink(gr.sizeof_gr_complex, "capture.dat") 獲取了 64 位的復合數據如下：

c = read_complex_binary('capture.dat');

　　從 USRP 直接能獲取的數據是以 32 位復合數據形式存儲的，而不是 64 位復合型 (gr.sizeof_gr_complex)。為了能讀取此數據，首先，使用 read_short_binary()  然后將其分離進入 - a two dimensional vector 如下：

d = read_short_binary(data);
c = split_vect(d, 2);

2. 安裝gnuplot

　　使用 Octave 來繪制數據，最簡便的方法是使用 gnuplot。在 Ubuntu 上鍵入如下命令:

$ sudo apt-get install gnuplot gnuplot-doc

　　在時間軸上的 I 和 Q，可如下分別地繪制各個元素：

plot([real(c), imag(c)])

　　如下可生成一個 I/Q 曲線（x 表示 I, y 表示 Q）:

plot(c)

3. 舉例說明

　　例子背景: LTE下行數據鏈路中, 每個幀1ms, 每個幀包含10個子幀, 每個子幀包含14個 OFDM 符號, 在3M帶寬條件下, 其時頻資源格為14 * 180的  std::vector <std::vector<gr_complex> > 類型. 在發端2天線, 收端2天線的LTE MOMI-OFDM無線通信系統中, 進行信道估計和插值后得到插值后的信道估計值, 或稱信道特征矩陣. 其類型也為 std::vector <std::vector<gr_complex> > 使用如下C++程序, 將信道特征矩陣存入本地文件, 2×2 MIMO 可以得到4個信道特征矩陣(s00, s01, s10, s11):

for (int i = 0; i < d_channel_estimate_s00.size(); ++i)
{
    dump_array("s00.dat", &d_channel_estimate_s00[i][0], d_channel_estimate_s00[i].size());
}
for (int i = 0; i < d_channel_estimate_s01.size(); ++i)
{
    dump_array("s01.dat", &d_channel_estimate_s01[i][0], d_channel_estimate_s01[i].size());
}
for (int i = 0; i < d_channel_estimate_s10.size(); ++i)
{
    dump_array("s10.dat", &d_channel_estimate_s10[i][0], d_channel_estimate_s10[i].size());
}
for (int i = 0; i < d_channel_estimate_s11.size(); ++i)
{
    dump_array("s11.dat", &d_channel_estimate_s11[i][0], d_channel_estimate_s11[i].size());
}

　　其中dump_array()函數的定義如下:

template <typename T>
static void dump_array(const char* filename, T* arr, int len)
{
  std::string sname = filename;
  FILE* f = fopen(sname.c_str(), "ab+");//"ab+"是可讀可寫追加方式的打開一個二進制文件
  fwrite(arr, sizeof(T), len, f);//fwrite(buffer, size, count, fp);//從buffer地址讀size*count個字節寫到f文件中.
  fclose(f);
}

　　如果數據為 std::vector<gr_complex> 類型, 可以這樣調用dump_array()函數

dump_array("fd_user_data_subf_1tx1rx_before.dat", &fd_user_data[0], fd_user_data.size());

　　使用 Octave 對這4個信道特征矩陣(s00, s01, s10, s11)進行分析, 代碼如下(文件名為test.m):

a = read_complex_binary('s00.dat', 10000);
plot(abs(a), 'b+');
title("00");
figure;

b = read_complex_binary('s01.dat', 10000);
plot(abs(b), 'ro');
title("01");
figure;

c = read_complex_binary('s10.dat', 10000);
plot(abs(c), 'g-');
title("10");
figure;

d = read_complex_binary('s11.dat', 10000);
plot(abs(d), 'bo');
title("11");

　　運行程序:

$ octave
octave:1> test

　　注意: 如果沒有把 gnuradio 的腳本的路徑已經添加到 Octave 的路徑中, 將會有如下提示錯誤

error: 'read_complex_binary' undefined near line 1 column 3

4. 使用Octave畫星座圖:

以QPSK調制為例, 用前面所述的dump_array()函數, 將接收端均衡前后的數據存到文件里, 然后使用Octave處理數據, 程序如下:(文件名: plot_scatter.m)

a  = read_complex_binary('before.dat', 10000);
a1 = real(a);
a2 = imag(a);
scatter(a1, a2);
title("Before Equalization");
figure;

b  = read_complex_binary('after.dat', 10000);
b1 = real(b);
b2 = imag(b);
scatter(b1, b2);
title("After Equalization");

運行結果如下, 左圖為均衡前, 又圖為均衡后

用Python作為Octave和Matlab之外的另一個選擇
　　很有可能你已經安裝了一些Python的科學分析包，例如SciPy和NumPy （特別是Matplotlib）。利用這些工具，你可以使用Python來繪制或者分析數據。

本文地址:

http://www.cnblogs.com/moon1992/p/5717706.html

參考連接:

viewing data in octave

如何用Octave對GNURadio的數據進行分析