10 KiB
Lab064: измерение уровня и линейности RF-тракта
Lab064 проверяет, следует ли мощность согласованной принятой составляющей заранее заданной цифровой лестнице TX. Это измерительный опыт с известным PRBS7/BPSK-сигналом, а не пакетный тест. FEC, CRC, T2, JPEG и packet output в нём не используются.
На текущем этапе сформирован сигнал, подготовлены RX-first runner, офлайн- анализатор и полный учёт сообщений overruns/underruns. Перед аппаратным preflight и будущим RF-сеансом исходные параметры не меняются.
Физические условия
| Условие | Значение |
|---|---|
| Центральная частота | 1400000000 Гц |
| Расстояние TX–RX | примерно 1,2 м |
| Геометрия | прямая видимость, помещение |
| TX | плата и антенна возле окна |
| RX | плата и антенна на столе пользователя |
| Антенны | имеющиеся антенны на 1400 МГц |
| Поляризация | одинаковая |
| Тактирование | 10 МГц TCXO → MASTER → MASTER CLKOUT → SLAVE CLKIN |
Антенны, платы, длинный кабель общей опоры, USB-подключение и остальные кабели не перемещаются. Во время опыта не меняются частота, усиления, ориентация и форма сигнала.
Подготовленный измерительный сигнал
Параметры сигнала: BPSK/PRBS7, 20000 символов/с, Fs 8000000 комплексных отсчётов/с, 400 отсчётов/символ, цифровая несущая +50000 Гц и существующий RRC с roll-off 0,35 и span 10 символов. TX VGA равен 10 дБ. RX LNA/VGA равны 24/24 дБ. RF amplifier и Bias-Tee выключены.
Один файл содержит 100 мс нулей, четыре одинаковых по содержанию участка по 100 мс, три нулевых промежутка по 50 мс и 100 мс нулей в конце. Общая длина: 6000000 комплексных отсчётов, 12000000 байт, 0,75 с. Нулевые участки являются цифровыми нулями IQ; они не означают аппаратного выключения TX посреди файла.
SHA-256 подготовленного CS8:
fa260719659b2984fe29588238415622cd75c6daefec6cc9130ba1bf851bd3f9.
| Уровень | Задано, дБ | Фактически, дБ | TX RMS, код | max |I| / |Q|, код | Шаг мощности, дБ | Clipping |
|---|---|---|---|---|---|---|
| L0 | −18 | −17,973685 | 5,556137 | 9 / 9 | — | нет |
| L1 | −12 | −11,996415 | 11,056978 | 17 / 17 | +5,977270 | нет |
| L2 | −6 | −5,998257 | 22,056892 | 34 / 35 | +5,998157 | нет |
| L3 | 0 | 0 | 44,000457 | 69 / 69 | +5,998257 | нет |
Небольшое отклонение L0 от −18 дБ вызвано квантованием CS8. Каждый шаг укладывается в заранее установленный допуск ±0,1 дБ.
Анализ будущей записи
Для каждого L0…L3 анализатор отдельно выдаёт полный и AC RMS, средние I/Q,
max |I|, max |Q| и максимальную комплексную амплитуду. По соседнему нулевому
окну оценивается фон. По известному TX оцениваются комплексный коэффициент
передачи h, |h|², мощность согласованной составляющей, мощность остатка и
их отношение.
Для каждой соседней пары вычисляются:
TX INPUT DIFFERENCE
RX MATCHED POWER DIFFERENCE
LINEARITY ERROR = RX difference − TX difference
Критерии зафиксированы до RF:
- линейный участок: максимальная абсолютная ошибка шага не более 1,0 дБ;
- признак компрессии: ошибка верхнего шага не более −1,5 дБ;
LINEAR_BUT_WEAK: шаги линейны, фон стабилен, а L3 ниже 3 дБ над остатком;HEALTHY_LINEAR_RANGE: шаги линейны, фон стабилен, а L3 не менее 6 дБ над остатком;- неоднозначный результат получает статус
NOT_LOCALIZED.
Эти границы являются правилами данного опыта, а не абсолютной калибровкой RF-мощности. Абсолютную выходную и принятую мощность без измерительного прибора установить нельзя.
Синтетическая проверка известного линейного комплексного канала с DC и шумом восстановила три цифровых шага с максимальной ошибкой меньше 0,0001 дБ. Это проверяет вычисления анализатора, но не подтверждает аппаратные свойства HackRF или эфирного канала.
Управление аппаратным сеансом
Preflight допускает только RX-команды. Он проверяет MASTER/SLAVE reg29=0x26, SLAVE CLKIN=DETECTED, процессы, инвентаризацию, 0,1 с фона, rail-коды, overruns, AC RMS и максимумы |I|/|Q|. Усиления автоматически не меняются.
Будущий runner запускает RX раньше TX. Передача требует отдельного явного
флага, создаёт одноразовый маркер до обращения к SDR и допускает ровно один
TX-вызов. Полные stdout и stderr сохраняются раздельно. В итог попадают все
промежуточные и финальные счётчики потерь, их максимум и последнее значение.
Любой underrun, overrun, clipping или аппаратная ошибка завершает опыт без
повтора. Анализатор при этом может сохранить диагностические метрики, но
выдаёт только INVALID_CAPTURE: варианты A/B/C запрещены. Проверка использует
все строки счётчиков и их максимум, поэтому последний ноль не может скрыть
предыдущее ненулевое значение.
После исправления строгой проверки счётчиков quick gate прошёл: 984 теста ядра, 37 функциональных проверок выполнены, 13 пропущены. Полный pytest: 984 passed, 0 failed. Независимая read-only проверка подтвердила подготовленный CS8, программные метрики и запрет классификации невалидной записи.
Аппаратный preflight
14 сентября 2026 года выполнена одна разрешённая аппаратная проверка при
выключенном передатчике. MASTER/SLAVE reg29 равны 0x26, SLAVE CLKIN имеет
состояние DETECTED при первом опросе через 66,793 мс. RX-only запись длиной
800000 отсчётов дала AC RMS 0,832038 кода, max |I|/|Q| 4/5 кодов, clipping 0 и
overruns 0. Неожиданно сильного сигнала нет. После отключения CLKOUT процессы
имеют состояние CLEAR, ошибок очистки нет. Подробности приведены в
отчёте preflight.
RF TX = 0. На этом этапе Lab064 не коммитируется. Push не выполняется.
Lab065 автоматически не начинается.
Фактический RF-результат
14 сентября 2026 года выполнен один разрешённый RF-сеанс без повторов. TX underruns 0, RX overruns 0, clipping 0; RX содержит 16000000 комплексных отсчётов за 2,0 с. Согласованная мощность выросла на 17,809077 дБ при цифровом росте 17,973685 дБ. Общая ошибка линейности равна −0,164609 дБ. Верхняя ступень дала +6,020420 дБ при ожидаемых +5,998257 дБ, признака компрессии нет.
Фон стабилен: AC RMS 0,718264…0,728217 кода, разброс мощности 0,119530 дБ.
Даже L3 остаётся на −12,133336 дБ относительно остатка. Итог по заранее
заданным критериям: LINEAR_BUT_WEAK. Подробные значения приведены в
RF-отчёте.
После сеанса RF TX = 0, процессы CLEAR. Усиления не менялись, второй TX не
выполнялся. Lab064 не коммитировалась, push не выполнялся, Lab065 не создана.
Независимый пересчёт непосредственно по TX/RX CS8 подтвердил SHA, аппаратные
счётчики, все четыре matched/residual/h, пять окон фона, три ступени и общий
результат L3/L0. Расхождений нет, вердикт проверки: чисто. После сеанса quick
gate и полный pytest дали 986 passed, 0 failed; git diff --check прошёл.