Lab048: accelerate BPSK receiver to real-time

PROJECT_LOG.md

@@ -1270,3 +1270,100 @@ fetch не выполнялись.
 STOP. Разрешение на единственный аппаратный процесс Lab047 израсходовано.
 Новый RF, повтор передачи, изменение порога, PHY, FEC, CRC или Lab045 без
 отдельной новой постановки не выполнять. `RF TX = 0`; HackRF не запускать.
+
+# Запись 035
+
+## Дата
+
+3 сентября 2026 года
+
+## Тема
+
+Lab048: профилирование и ускорение автономного приёмника Lab047 до обработки
+быстрее реального времени.
+
+## Выполнено
+
+Работа выполнена только на сохранённой аппаратной RX-записи Lab047
+`C:\Users\user\Documents\SDR_Rover_Lab047_raw\20260903_115747\rx_stream.cs8`:
+120000000 комплексных отсчётов, 240000000 байт, 15,0 с, SHA-256
+`8521bf1b574cd1fe4e0a4f980c00c8664f8bb51551a241e46449e1eb2c77e635`.
+Новый RF не выполнялся, `RF TX = 0`, HackRF не запускался.
+
+Исходная контрольная точка: полное время 37,423910 с, строгая ступень
+32,459969 с, в среднем 0,470434 с на один из 69 строгих кандидатов,
+приблизительный пик памяти 1545755352 байта, около 1,44 ГиБ. Результат Lab047:
+36/36 кадров, CRC PASS/FAIL `36/0`, полный JPEG, точный SHA-256, 0 ошибочных
+байтов и битов.
+
+До изменения кода выполнен один полный проход под `cProfile`. Профилировщик
+увеличил время до 45,947287 с, но сохранил 185828 локальных максимумов, 32414
+кандидатов первого каскада, 69 строгих проверок, 36 действительных кадров и
+точный JPEG. Основные затраты: `decode_candidate_from_memmap` 40,912 с,
+`_extract_soft_window` 25,697 с, `_matched_waveform` 21,199 с,
+`fftconvolve` 13,660 с, формирование RRC-коэффициентов 11,885 с и временная
+синхронизация 4,140 с. Опорная преамбула формировалась 70 раз,
+RRC-коэффициенты — 175 раз. Витерби занял только 0,875 с на 36 кадров,
+CFO/фаза 0,054 с, PHY-заголовок 0,006 с; эти части не оптимизировались.
+
+Реализованы ограниченные вычислительные оптимизации без изменения научных
+критериев: кэшированы неизменяемые опорная PRBS7-преамбула и RRC-коэффициенты;
+полная линейная RRC-свёртка переведена с `fftconvolve` на математически
+эквивалентный overlap-add; кэшированы не более четырёх векторов переноса
+несущей; рабочие массивы согласованного фильтра переведены с `complex128` на
+`complex64`, коэффициенты — на `float32`; те же 1601 преамбульные оценки
+timing считаются группами по 400 фазам без второго одинакового набора оценок.
+
+Прямое сравнение старого и нового согласованного фильтра ограничивает
+абсолютное расхождение величиной `2e-6` и относительное к пику величиной
+`5e-7`. Максимальное измеренное абсолютное расхождение равно `1,263e-6`.
+Отдельные тесты подтверждают точность и неизменяемость кэшей, ограниченный
+размер кэша, тот же timing offset и отсутствие TX/expected-frame параметров у
+независимого API. Связанные тесты дали 169 passed.
+
+После программного шлюза выполнен один итоговый полный проход той же записи.
+Первый вызов нового командного файла остановился до импорта проекта из-за
+отсутствующего загрузочного пути; RX не открывался и файл-свидетель не был
+создан. После исправления загрузочного блока выполнен ровно один фактический
+полный проход без автоматического повтора.
+
+Итоговое время равно 13,966058 с: грубый поиск 4,776677 с, строгая ступень
+9,171629 с, средняя строгая проверка 0,132922 с. Ускорение полного прохода
+2,679633 раза, отношение времени обработки к 15,0 с эфира 0,931071:
+`REAL-TIME CAPABLE = YES`. Сохранены все исходные счётчики: 185828 локальных
+максимумов, 32414 кандидатов первого каскада, 69 строгих проверок, 32345
+пропущенных максимумов внутри принятых областей и 0 точных дубликатов.
+PHY-заголовок PASS/FAIL `36/33`, FEC attempts/PASS/FAIL `36/36/0`, CRC
+PASS/FAIL `36/0`, действительных кадров и фрагментов `36/36`, отсутствующих
+фрагментов 0, `OBJECT COMPLETE = YES`.
+
+Независимый приёмник не получал ожидаемого числа кадров, TX offsets, номеров
+TX-фрагментов, переданного JPEG, пакетов или кодированных битов. Только после
+завершённого независимого вердикта подтверждены 36/36 переданных кадров, 19
+ошибок кодированных бит до FEC, 0 ошибок после FEC и 0 ложных CRC PASS.
+Восстановленный JPEG имеет 8724 байта, RGB 320 x 240, декодируется Pillow и
+имеет тот же SHA-256
+`e913dab9ac32795250880a4be67fbbbf89a4f96536842476ab591d1acaafc02a`;
+ошибочных байтов 0, ошибочных битов 0.
+
+После оптимизации крупнейшее верхнеуровневое узкое место — грубый поиск,
+4,776677 с. В строгой ступени согласованный фильтр занимает 3,282575 с,
+уточнение начала 3,121533 с, timing 1,270783 с, Витерби 0,627109 с. Пиковая
+оценка памяти осталась около 1,44 ГиБ, потому что её определяет неизменённый
+16-миллионный блок грубого поиска; уменьшение блока не выполнялось, чтобы не
+изменять границы и результат детектора.
+
+Созданы `experiments/lab048_receiver_performance.py`,
+`tests/test_lab048_receiver_performance.py`, `docs/lab048_current_state.md` и
+малые артефакты в `data/processed/lab048`. Изменены только вычислительные
+примитивы в `experiments/lab043_hackrf_bpsk.py`,
+`experiments/lab044_hackrf_bpsk_packet.py` и
+`experiments/lab046b_continuous_iq.py`, а также этот журнал и указатель
+лабораторных. До итогового прохода `python tools/quick_gate.py` прошёл с 547
+тестами и 11 функциональными проверками; `python -m pytest tests/ -q` дал 547
+passed и 0 failed; `git diff --check` прошёл.
+
+## Следующий этап
+
+STOP. Не переходить к Lab049, видео, QPSK, повышению символьной скорости или
+новому RF-сеансу без отдельной постановки. `RF TX = 0`; HackRF не запускать.