SA и записи формата I/Q

SA и записи формата I/Q.

Мы получили несколько писем, по вопросам использования записей формата I/Q в SA.

Давайте попоробуем разобраться, что такое I/Q запись, чем хороша, какие возможности и проблемы представляет для анализа.

Стандартно, 90-80% обычных приемников, выдают в качестве результата своей работы обычный аудиопоток. Это действительный, вещественный сигнал, который так же стандартно записывается в wav файл, и может после этого, быть передан или послан аналитику или размещен где-либо в интернете. Качество такого сигнала полностью зависит от характеристик приемника. Приемник в данном случае осуществляет, полную обработку сигнала, и фактически решает за аналитика, а зачастую и за пользователя, что и как делать с сигналом, выдавая "свое собственное мнение" о характере модуляции сигнала, его полосе и тд. Конечно предполагается, что приемником управляет грамотный пользователь, однако практика показывает, что это не так, мало кто вообще понимает, что происходит как в приемнике так и при записи. Результатом такого подхода является обилие, я бы сказал даже полное преобладание, совершенно неликвидных записей, анализировать которые невозможно, так как в них не сигнал, а нечто отдаленно его напоминающее или не напоминающее вообще. Основная проблема, в очень большом многообразии различных классов сигналов и специальных видов модуляций/манипуляций, разобраться в которых обычный пользователь не в состоянии, да честно говоря и не горит желанием. Такой подход, если и устраивает, то к счастью, далеко не всех. Довольно старые и известные идеи, сегодня, благодаря существующей вычислительной технике и ее мощности, успешно реализуются в виде SDR технологии. SDR технология подразумевает, линейный, качественный перенос интересующего участка спектра в область низких частот и дальнейшую его обработку. Вся прелесть этой технологии в том, что независимо от вида модуляции и особенностей сигнала, от знаний или умений пользователя, сигнал переносится на относительно низкие частоты без искажений, в своем изначальном первозданном виде, и может быть сохранен/записан для последующего детального анализа. Обратите внимание, мы говорим не о сигнале после демодуляции и обработки, как это делается в обычных приемниках, а о сигнале в том виде как он есть. То есть, над сигналом не производится ни каких манипуляций, кроме единственной процедуры линейного переноса в область низких частот, которую современная техника позволяет сделать весьма качественно, хотя это временами и крайне не просто. В каком виде сигнал представляется в этом случае? Это I/Q формат, смысл и способ формирования которого следующий:



Сигнал(необходимый диапазон) выделяется если нужно, входным полосовым фильтром и переносится на нулевую ПЧ(zero IF) в виде двух квадратурных каналов I и Q, после чего каждый канал фильтруется LPF фильтром и подается на АЦП. В каждом канале, в результате такого переноса, присутствует сложенный/свернутый пополам спектр основного сигнала и фазовый сдвиг между каналами равен ровно 90 градусов. Математику опустим, желающие могут уточнить нюансы самостоятельно, все это хорошо известно и описано в теории. Такой подход позволяет во первых, за счет сворачивания спектра понизить частоту дискретизации в каждом канале, и во вторых, за счет сдвига фазы в 90 градусов между каналами, развернуть сигнал в "полный рост" в любое время, в том виде в каком он был, если это нужно. Если разрядность АЦП выбрана правильно, и собственный уровень шумов преобразований мал, то сохранив каналы I и Q в виде записи, мы сохраняем абсолютно точный исходный сигнал, без каких либо искажений. Стандартно для этих целей используется стерео формат wav файлов. В один из каналов которого записывают отсчеты I, в другой Q, или наоборот, особой роли это не играет. Таким образом запись формата I/Q это стандартный стерео файл, который требует естественно особой обработки в дальнейшем.

SA позиционируется как софт для качественного анализа, и разумеется мы не могли пройти мимо I/Q формата, как потенциально гарантирующего абсолютное качество исходного материала. По этому, в SA встроен механизм получения из I/Q записи, реального, настоящего сигнала для дальнейшей работы с ним.

Как это выглядит на практике? Очень просто и довольно прозрачно. Если вы имеете I/Q запись, то как минимум вы должны знать об этом. При загрузке стандартной I/Q записи, SA предупреждает, что запись является стерео записью и предлагает или выбрать канал, или загрузить все отсчеты.



Нужно выбрать все отсчеты. Следующим шагом будет конвертирование I/Q записи в реальный сигнал.



Все. Можно работать с сигналом в полном обьеме возможностей SA. Сохранить файл, фильтровать, передискретизировать, демодулировать и т.д. и т.п.

Если обратите внимание, частота дискретизации файла с действительным сигналом вдвое больше чем исходного I/Q, это нормально. Так как сейчас сигнал представлен полностью как вещественный, и вместо двух каналов как раньше, теперь один. Обьем данных остался точно таким же, их не стало больше или меньше, они просто в другом виде, в более привычном для человека.

При всем при том, что формат I/Q записей является наиболее предпочтительным для анализа, и вроде это понятно всем, на практике это встречает, зачастую полное не понимание. Есть тому причины. Давайте рассмотрим их.

Первая и основная, почти все владельцы SDR приемников, уверенны, что различные демодуляторы входящие в состав ПО поставляемого в комплекте с этими приемниками являются чудом и верхом человеческой мысли. Не обольшайтесь, все не так просто, и зачастую, это далеко не так. Необходимость работать в реалтайме, ориентация на прослушивание радиосигналов, вынуждает использовать решения далекие от идеальных. В результате, после демодуляции, записи получаются ничем не лучше, а иногда и хуже чем с обычных приемников. SDR приемник, который не позволяет записать необходимую полосу или сигнал в виде I/Q, по умолчанию хромой, аналитика не интересует качество работы демодуляторов конкретного ПО, его интересует только сигнал в первозданном виде, и это может обеспечить только чистый I/Q формат.

Очень многие, кто уже сталкивался с I/Q файлами в SA, заметили, что часто уровень I/Q записи очень низкий. К сожалению это не проблема SA, и что либо изменить мы не в силах, это проблема SDR приемников и их схемотехники. Максимум, что можно рекомендовать, это попытаться поднять амплитуду сигнала как можно раньше, до каких либо манипуляций с файлом.

Например после загрузки I/Q записи, сразу оценить и поднять если нужно уровень сигнала:



Затем сохранить файл как обычный wav, и после повторной его загрузки обработать как I/Q. Это может в какой-то мере частично компенсировать слабый уровень исходного файла, но проблему полностью это не решит, решать ее нужно на этапе формирования I/Q записи, то есть до SA, а это вопросы и компетенция SDR оборудования.

Существует мнение, что I/Q запись является слишком избыточной и занимает неоправданно большой обьем. Это не совсем верно. Так как I/Q предполагает перенос сигнала на нулевую частоту, и если, записывать только сигнал с разумным запасом, то обьем/размер записи будет ровно таким какой нужен, не больше и не меньше. Другое дело, что если сам сигнал имеет полосу в 10 кГц, а в I/Q преобразуется весь участок диапазона где сигнал излучается, например 1 мГц, тогда конечно это совершенно избыточная запись, и говорит только о том, что записывающий не понимает, что делает. Нельзя сравнивать обьемы записи сигнала после демодуляции и I/Q запись полного сигнала до демодуляции. В первом случае аналитик работает с образом сигнала, который как получен и правильно ли неизвестно, во втором, аналитик работает действительно с сигналом, и сам решает когда, как, и чем его демодулировать. Разумеется, во втором случае шансов на правильные выводы и качественный анализ неизмеримо больше чем в первом. Мне странно слышать подобные вещи(что I/Q это слишком большой и неоправданный обьем) от людей, которые записывают демодулированные сигналы полосой 3 кГц, в wav файлы с частотой дискретизации 44100 Гц, в формате стерео, и еще умудряются все это сжать mp3 кодеком и искренне удивляться, что их записи никто не рассматривает. :)

Вообще же людей осознающих все проблемы и трудности анализа, и понимающих, что такое нормальная запись, не так много, и аналитикам зачастую приходится решать головоломки созданные искуственно, по не знанию/не умению/не желанию записывающих вообще вникать в эти проблемы. На такие записи, очень быстро, просто перестают обращать внимание, справедливо считая их полным неликвидом.


Удачи. getQuotation();






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.