Lab056: compare 20 and 500 ksymbol/s in controlled RF session

docs/lab056_rf_result.md

@@ -0,0 +1,222 @@
+# Lab056 — единственный OTA ABAB: результат
+
+10 сентября 2026 года, сеанс 12:32:24–12:32:28 по Москве.
+
+**Внутри одного короткого эфирного сеанса большой провал при переходе
+20 → 500 ксимв/с не воспроизвёлся.** Принятая мощность после вычитания фона
+у B выше A на 0,109 дБ; согласованный коэффициент передачи по мощности
+ниже на 0,163 дБ. Обе пары A/B дают близкие результаты. Энергия символа
+уменьшилась на 13,871 дБ: при почти одинаковой принятой мощности она
+приходится на в 25 раз большее число символов в секунду.
+
+Это результат всего OTA-пути с антеннами и распространением. Он не
+измеряет выходные dBm HackRF и не объясняет задним числом причину прежнего
+различия Lab047/Lab054 на 15,41 дБ. Lab054 остаётся **NOT_A, 0/16**.
+
+Выполнена ровно **одна** передача. Сейчас **RF TX = 0**, передатчик
+остановлен; повторов нет. Разрешённая попытка израсходована. **STOP.**
+
+## Фактические условия
+
+Пользователь отдельно разрешил этот сеанс после аппаратного RX-only
+preflight. Частота 1 400 000 000 Гц относится только к Lab056, не является
+выбором рабочего диапазона SDR_Rover. Ориентир около 180 МГц и варианты
+50/144 МГц рассматриваются отдельно и здесь не исследовались.
+
+OTA: MASTER TX → TX-антенна → LOS → RX-антенна → SLAVE RX. По заданию
+пользователя антенны неподвижны, ориентация и поляризация одинаковы,
+расстояние примерно 3–5 м, кабели не меняются. Использованы имеющиеся
+антенны на 1400 МГц; модели/маркировка и точное измеренное расстояние
+не сообщены. Программа не измеряет геометрию; это описание пользователя.
+
+Один сохранённый TX-файл содержит A1 → gap → B1 → gap → A2 → gap → B2
+с дополнительными начальным/конечным gaps. A = 20 ксимв/с, B = 500 ксимв/с.
+Fs 8 Мвыб/с; цифровая несущая +50 кГц; прежние PRBS7/BPSK/RRC.
+TX VGA 10 дБ, RX LNA/VGA 24/24 дБ, RF amplifier/Bias-Tee OFF.
+Внешние PA/LNA отсутствуют. Частота, усиления, Fs и параметры формы
+не менялись между сегментами. PHY/FEC/CRC, пороги и timing не изменялись.
+
+Цифровой RMS всего сегмента A/B: 44,004413/44,001925 код;
+разница мощности B/A −0,000491 дБ. Разница активных частей −0,042606 дБ
+из-за разной доли защитных участков сохранена в метаданных и не скрывается.
+RX не нормировался для искусственного выравнивания A/B.
+
+## Полнота записи и аппаратные проверки
+
+| Проверка | Фактический результат |
+|---|---|
+| Число TX-процессов | 1, без `-R`, конечный `-n 10588544` |
+| TX-файл | 21 177 088 байт, 10 588 544 комплексных отсчёта, 1,323568 с |
+| Основной RX | 48 000 000 байт, 24 000 000 комплексных отсчётов, ровно 3 с |
+| Порядок запуска | RX раньше TX на 0,517342 с по журналу запуска процессов |
+| MASTER / SLAVE reg29 | 0x26 / 0x26 |
+| SLAVE CLKIN | DETECTED в пределах штатного ожидания запуска опоры |
+| RX overruns / TX underruns | 0 / 0 по всем явным счётчикам журналов |
+| Клиппинг RX до TX | 0 / 65 536 отсчётов проверенного хвоста |
+| Клиппинг полного RX после ABAB | 0 / 24 000 000 отсчётов; 0 / 48 000 000 компонент |
+| Полный RX: RMS / максимумы абсолютных I,Q | 2,235380477 код / 5, 6 код |
+| Процессы до / после | CLEAR / CLEAR |
+| Завершение | CLKOUT обеих плат выключены, ошибок cleanup нет |
+
+Общая опора проверена при запуске заново, поскольку предыдущий preflight
+завершился выключением CLKOUT. Первый запрос CLKIN ещё не обнаружил опору;
+второй обнаружил её через 137,359 мс штатного ожидания. После PASS
+состоялся единственный TX; опрос CLKIN не является повтором передачи.
+
+В журнале 14 команд: инвентаризация, опора, два коротких RX-start по
+65 536 отсчётов для выбора опоры, один основной RX, один TX и cleanup.
+После запуска TX до его окончания других аппаратных команд нет.
+Параметры команд и их исходный вывод сохранены; аппаратной перестройки
+между A/B не было. Физическая неподвижность антенн следует из заданных
+пользователем условий, а не из программного измерения.
+
+Утилита указала TX transfer time 1,32538 с и RX transfer time 3,01535 с.
+Это служебные интервалы обмена, отличные от длительности отсчётов файла;
+они не используются вместо расчёта длительности по числу отсчётов и Fs.
+Отсутствие rail-кодов не является калиброванной проверкой аналоговой
+компрессии; обнаруженных цифровых признаков насыщения нет.
+
+## Все четыре сегмента
+
+Подготовленный анализатор нашёл ABAB с нормированной корреляцией 0,384366
+и грубым остаточным CFO 0 Гц. Оценённые начала всей последовательности
+по отдельным сегментам: 4 454 791, 4 454 791, 4 454 790, 4 454 791 отсчёт.
+Разброс составляет один отсчёт, 0,125 мкс. Все сегменты расположены
+внутри RX, идут в правильном порядке и не перекрываются.
+
+| Сегмент | Начало сегмента, отсчёт RX | Начало, с | Конец, с | Активных отсчётов |
+|---|---:|---:|---:|---:|
+| A1 | 5 254 791 | 0,656848875 | 0,863748875 | 1 638 400 |
+| B1 | 7 709 991 | 0,963748875 | 1,168632875 | 1 638 400 |
+| A2 | 10 149 062 | 1,268632750 | 1,475532750 | 1 638 400 |
+| B2 | 12 604 263 | 1,575532875 | 1,780416875 | 1 638 400 |
+
+Длительность активного участка каждого сегмента 0,2048 с. С защитными
+участками A длится 0,2069 с, B — 0,204884 с. Межсегментные интервалы
+составляют 0,1 с с расхождением не более одного отсчёта из-за согласования.
+В спектрах A и B видны соответственно узкая и широкая полосы PRBS/BPSK.
+Границы, ширина спектров и согласованные компоненты подтверждают
+наличие четырёх сегментов; это диагностическое измерение с TX-эталоном,
+не независимый приём пакетов.
+
+![Запись, мощности и спектры единственного ABAB](../data/processed/lab056/rf_overview.png)
+
+## Измерения A1/B1/A2/B2
+
+Все мощности ниже — **код² RX**, не ватты/dBm. `h` выражает отношение
+цифровых кодов RX/TX после согласования и удаления постоянного смещения.
+Для вычитания фона используется AC-мощность — после удаления среднего,
+поэтому она показана отдельно от RAW, включающего постоянную составляющую.
+
+| Метрика | A1 | B1 | A2 | B2 |
+|---|---:|---:|---:|---:|
+| RAW RX POWER, включая среднее | 5,303053589 | 5,328170166 | 5,311703491 | 5,396551514 |
+| RX AC POWER, без среднего | 1,084963566 | 1,092709351 | 1,049867204 | 1,090638777 |
+| BACKGROUND POWER, AC | 0,622282607 | 0,616699337 | 0,635792032 | 0,667630886 |
+| BACKGROUND-SUBTRACTED SIGNAL POWER | 0,462680958 | 0,476010015 | 0,414075173 | 0,423007891 |
+| Оценка неопределённости вычитания фона | 0,029702311 | 0,034542825 | 0,017352868 | 0,047227716 |
+| TX-MATCHED COMPLEX GAIN h | −0,008543899 + j0,009310849 | −0,008089660 + j0,009397484 | −0,007000883 + j0,010205712 | −0,006710537 + j0,010126447 |
+| Коэффициент передачи по мощности, abs(h)² | 0,000159690119 | 0,000153755289 | 0,000153168935 | 0,000147576238 |
+| MATCHED SIGNAL COMPONENT POWER | 0,312320987 | 0,297815525 | 0,299566893 | 0,285847043 |
+| RESIDUAL POWER | 0,821513728 | 0,884789710 | 0,782684444 | 0,880722972 |
+| INTEGRATED SPECTRAL POWER, полоса 27 кГц | 0,347264323 | 0,029697350 | 0,335922975 | 0,030437417 |
+| INTEGRATED SPECTRAL POWER, полоса 675 кГц | 0,508299262 | 0,512832243 | 0,500120185 | 0,533314850 |
+
+Полосы спектрального интегрирования центрированы на +50 кГц. Фактическая
+расчётная полоса A — 27 кГц, B — 675 кГц; строка 675 кГц также даёт
+сравнение в общей полосе. Спектральные интегралы включают фон. Различие
+значений в полосе 27 кГц между A/B не является потерей полной мощности B:
+большая часть широкого сигнала B лежит вне этой узкой полосы.
+
+Вычитание фона устойчиво во всех четырёх сегментах по заранее подготовленному
+критерию: превышение больше трёх оценок неопределённости. Эта оценка учитывает
+разброс блоков и отличие фона до/после, но не является калиброванным
+доверительным интервалом. Фон берётся из ближайших нулевых цифровых gaps;
+TX-процесс в них работает, поэтому gaps нельзя называть выключенным RF.
+Отдельные внешние окна фона и их спектры сохранены в полном JSON.
+
+Комплексный h оценён на обучающих плитках; его фаза относится к началу
+активного участка после коррекции CFO. Мощность согласованной компоненты
+и остатка измерена на проверочных плитках. Остаток содержит шум и
+неописанные моделью искажения. Поэтому он не равен отдельно измеренному
+фону, а согласованная компонента не равна всей мощности после вычитания фона.
+Полная RAW/AC-статистика относится ко всему активному участку; плиточные
+метрики не следует складывать с ней как одну точную энергетическую сумму.
+
+## Повторяемость и итоговые X/Y/Z
+
+В таблице повторяемости знак относится ко **второму повтору относительно
+первого**: A2/A1 и B2/B1, 10 log10 отношения мощностей.
+
+| Сравнение повторов | RAW RX | Фон AC | Полезная мощность после фона | abs(h)² | Согласованная компонента |
+|---|---:|---:|---:|---:|---:|
+| A1 / A2 REPEATABILITY: A2/A1 | +0,007078 дБ | +0,093274 дБ | −0,482024 дБ | −0,181074 дБ | −0,181074 дБ |
+| B1 / B2 REPEATABILITY: B2/B1 | +0,055382 дБ | +0,344629 дБ | −0,512676 дБ | −0,178136 дБ | −0,178136 дБ |
+
+| Пара A/B | Принятая мощность B/A после фона | abs(h)² B/A | Согласованная компонента B/A |
+|---|---:|---:|---:|
+| B1/A1 | +0,123345 дБ | −0,164480 дБ | −0,206538 дБ |
+| B2/A2 | +0,092693 дБ | −0,161543 дБ | −0,203601 дБ |
+
+Итоговые X/Y/Z — отношение средних **линейных** мощностей B1/B2 к A1/A2,
+а не среднее значений в дБ. Z рассчитано из той же мощности после фона,
+что X, с делением на скорость символов. Это энергия в код²·с, не джоули.
+
+```text
+500K / 20K RECEIVED POWER DIFFERENCE = +0.108895 dB
+500K / 20K TX-MATCHED CHANNEL GAIN DIFFERENCE = -0.163042 dB
+ENERGY PER SYMBOL DIFFERENCE = -13.870505 dB
+```
+
+Расчёт Z: +0,108895 − 10 log10(500000/20000) = −13,870505 дБ.
+Отдельная энергия согласованной компоненты в парных результатах изменилась
+на −14,185938 и −14,183001 дБ; это другой числитель, её не подменяют Z.
+
+## Инженерная интерпретация
+
+1. Внутри этой сессии 20 и 500 ксимв/с дали почти равные мощности. Небольшое
+   различие повторилось в обеих парах; утверждать точную частотную
+   характеристику по двум повторам нельзя.
+2. Вторые повторы слабее первых на 0,48/0,51 дБ по мощности после фона
+   и примерно на 0,18 дБ по коэффициенту передачи. Фон также немного
+   меняется и содержит кратковременные всплески; при этом относительное
+   сравнение B/A сохраняется: расхождение двух оценок X около 0,031 дБ,
+   двух оценок Y около 0,003 дБ.
+3. Прежний провал порядка 15,41 дБ **не воспроизвёлся** в текущей короткой
+   OTA-сессии. Причина различия старых раздельных опытов остаётся
+   неустановленной; их результаты не пересматриваются.
+4. По OTA нельзя объявить эффект собственной аппаратной потерей HackRF
+   Plus: антенны и распространение входят в измеренный путь. В этой
+   сессии большого эффекта вообще не обнаружено. Абсолютная мощность
+   на выходе передатчика не измерена.
+5. Кабельный контроль после получения SMA-переходника остаётся необходимым
+   отдельным этапом для отделения свойств аппаратуры от антенн и канала.
+   OTA его не заменяет. Автоматического повторения опыта или добавления
+   PA/внешнего LNA нет; необходимость усилителя не установлена.
+
+## Проверка и артефакты
+
+Verifier независимо прочитал журналы и raw IQ без оборудования и записи
+файлов: проверил число команд, постоянство параметров, опору, размеры,
+SHA, отсутствие клиппинга/потерь и согласованность четырёх начал. Raw AC,
+два окна фона, CFO и комплексный МНК пересчитаны вторым способом;
+результаты совпали с анализатором до 1e−12. Воспроизведённых находок нет.
+
+RX SHA-256: `e336dd653fa554058052fcf851e9f2462f66b8cf7c710815ca2b9a09ffc23ad4`.
+TX SHA-256: `5b34bbe1a8e6d037d2d6d367a74e9eb84e8940db7da61600ffaa7f7497d4f600`.
+
+- [Полный подготовленный анализ](../data/processed/lab056/rf_analysis.json).
+- [Итоговая машинная сводка](../data/processed/lab056/rf_result.json).
+- [Авторизация и фиксированные параметры](../data/processed/lab056/rf_session_authorization.json).
+- [Фактические команды и время](../data/processed/lab056/rf_session_commands.json).
+- Raw: `data/raw/lab056/rx_stream.cs8`, `capture_result.json`,
+  `hardware_attempt.json`, `tx_process_result.json`, `rx_stdout.txt`, `rx_stderr.txt`.
+
+Исходные результаты подготовки, preflight и искусственные записи сохранены.
+Код анализатора/runner и TX не изменялись; использована проверенная версия
+44 целевых теста / quick_gate 867/30/13 / pytest 867 passed. Для анализа
+аппаратной записи полные тесты повторно не запускались. Diff check PASS.
+HEAD `5add95ecb8865f59075bbbced08d97b183fb3b48`, Lab056 не коммитилась,
+push не выполнялся. Приём пакетов, видео и FEC не проверялись.
+
+**Выполненных TX-сеансов: 1. RF TX сейчас = 0. STOP.**