"""Формирование комплексного IQ для программного видеотракта VIDEO-005."""

from __future__ import annotations

from functools import lru_cache
from typing import Sequence

import numpy as np
from scipy.signal import upfirdn

from protocol.bpsk_radio import root_raised_cosine_taps
from protocol.video003_modem import (
    RRC_ROLLOFF,
    RRC_SPAN_SYMBOLS,
    SAMPLE_RATE_HZ,
    OfflineFrame,
    samples_per_symbol,
)


SYMBOL_RATE = 500_000
NOMINAL_CARRIER_HZ = 125_000.0
GUARD_SAMPLES = 64


@lru_cache(maxsize=2)
def rrc_taps(symbol_rate: int = SYMBOL_RATE) -> np.ndarray:
    """Возвращает неизменяемые коэффициенты уже применяемого RRC-фильтра."""
    taps = root_raised_cosine_taps(
        RRC_ROLLOFF, samples_per_symbol(symbol_rate), RRC_SPAN_SYMBOLS
    )
    taps.flags.writeable = False
    return taps


def shape_packet(
    frame: OfflineFrame,
    symbol_rate: int = SYMBOL_RATE,
    carrier_hz: float = NOMINAL_CARRIER_HZ,
) -> np.ndarray:
    """Формирует один IQ-пакет с защитными паузами, без канальных нарушений."""
    if not np.isfinite(carrier_hz) or abs(carrier_hz) >= SAMPLE_RATE_HZ / 2:
        raise ValueError("несущая должна лежать внутри полосы дискретизации")
    if frame.modulation != "QPSK" or frame.rate != "2/3":
        raise ValueError("VIDEO-005 использует QPSK и внутренний FEC 2/3")
    shaped = upfirdn(rrc_taps(symbol_rate), frame.symbols, up=samples_per_symbol(symbol_rate))
    envelope = np.pad(shaped, (GUARD_SAMPLES, GUARD_SAMPLES))
    phase = 2 * np.pi * carrier_hz * np.arange(envelope.size) / SAMPLE_RATE_HZ
    return (envelope * np.exp(1j * phase)).astype(np.complex64)


def shape_stream(
    frames: Sequence[OfflineFrame],
    symbol_rate: int = SYMBOL_RATE,
    carrier_hz: float = NOMINAL_CARRIER_HZ,
) -> np.ndarray:
    """Соединяет IQ-пакеты; приёмнику их границы не передаются."""
    if not frames:
        raise ValueError("пустой поток")
    return np.concatenate(tuple(shape_packet(frame, symbol_rate, carrier_hz) for frame in frames))