ew8bak/ewsdr
1
0
Fork 0
mirror of https://git.vladimir.cc/vladimir/ewsdr.git synced 2026-08-25 20:37:33 +00:00
Code Issues Packages Projects Releases Wiki Activity

Merge feature/qo100-beacon-decode: QO-100 central beacon decoder (BPSK 400 / AO-40 FEC → bulletin text)

Browse Source 
M1: stable BPSK demod. M2: AO-40 FEC decode end-to-end (libfec). Phase C:
decode 256-byte frame as ASCII bulletin (CRC), display in BeaconScopeForm.
This commit is contained in:
ew8bak
2026-06-22 11:26:38 +03:00
parent 28adf9508a 37eb8065d6
commit 59338b2d04
11 changed files with 1787 additions and 11 deletions
Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files
BeaconDecoder.pas
+848
View File
@@ -0,0 +1,848 @@
unit BeaconDecoder;
{
QO-100 central beacon — DSP front-end (Milestone 1).
Средний маяк QO-100 (10489.750) = AMSAT AO-40 FEC телеметрия: BPSK 400 бод.
Этот юнит делает ТОЛЬКО демодуляцию до мягких символов и снимает констелляцию
для визуализации/диагностики. FEC-бэкенд (Viterbi k=7 + RS(160,128) + интерливер
+ дескремблер) подключается отдельно (libfec Карна) на следующем этапе.
Цепочка (вход — комплексный baseband IQ на FSampleRate из DDC, после beacon-lock):
NCO-снос смещения маяка к DC
→ boxcar-дециматор до ~9600 Гц (целое D)
→ RRC матч-фильтр (beta 0.5)
→ Gardner TED + линейный интерполятор (символьная синхра 400 бод)
→ Costas (BPSK, 2-й порядок) (фаза/несущая)
→ мягкий символ sign(I), констелляция, метрики (SNR, lock).
Feed() зовётся из DSP-потока (WDSPEngine.PushIQItemToDSP), снимок читается из UI —
обмен под критической секцией, как в прежнем BeaconLock.
}
{$IFDEF FPC}
{$MODE Delphi}
{$ENDIF}
interface
uses
Classes, SysUtils, SyncObjs, Math, BeaconFEC;
const
BCN_BAUD = 400.0; // скорость ДАННЫХ маяка (после Manchester)
BCN_CHIP_BAUD = 800.0; // чип-рейт (Manchester = 2× данных) — на нём таймер
BCN_TARGET_FS = 9600.0; // целевой rate после децимации
BCN_RRC_BETA = 0.5; // roll-off матч-фильтра
BCN_RRC_SPAN = 8; // длина RRC в символах (полу-)
BCN_SCOPE_PTS = 256; // точек констелляции в снимке
BCN_NFFT = 4096; // FFT грубой carrier-acquisition (~0.43 c @ 9600)
BCN_NFFT_LOG2 = 12;
type
// Снимок состояния для UI (констелляция + метрики). Копируется под CS.
TBeaconScope = record
Enabled: Boolean;
Count: Integer; // заполнено точек [0..BCN_SCOPE_PTS]
PtI, PtQ: array[0..BCN_SCOPE_PTS-1] of Single; // нормированные символы
SNRdB: Single;
SymRate: Single; // измеренная скорость, ~400
CarrierLock: Boolean;
SymbolLock: Boolean;
OffsetHz: Double; // текущий снос NCO
ResidHz: Single; // найденный остаточный снос несущей
CarProm: Single; // prominence линии несущей (squaring-FFT)
FsHz: Single; // rate IQ-тапа (диагностика)
FdecHz: Single; // rate после децимации
Sps: Single; // отсчётов на символ
DecRMS: Single; // RMS децимированного сигнала (до RRC)
SymMag: Single; // |символ| после RRC (lock-независимо)
TimErr: Single; // EMA |ошибки Gardner| (таймер-петля)
Wsym: Single; // дробная поправка периода символа
CarFreqHz: Single; // частота Costas (Гц, остаток несущей)
LockHold: Integer; // холдовер-счётчик лока
ManPhase: Integer; // выбранная фаза Manchester (0/1)
ManM0, ManM1: Single; // EMA энергии двух фаз (диагностика)
Frames: Int64; // декодировано кадров AO-40 FEC
HasFrame: Boolean; // есть хотя бы один кадр
LastRSErr: Integer; // ошибок RS в последнем кадре
end;
TBeaconDecoder = class
private
FLock: TCriticalSection;
FEnabled: Boolean;
// --- параметры rate ---
FFs: Double; // вход (DDC) Гц
FDecim: Integer; // целая децимация
FFdec: Double; // rate после децимации
FSps: Double; // отсчётов на символ после децимации
// --- NCO сноса ---
FOffsetHz: Double;
FNcoPh: Double;
FNcoInc: Double;
FInvert: Boolean; // зеркальный baseband (QO-100/LNB): сопряжение IQ
// --- boxcar дециматор ---
FAccI, FAccQ: Double;
FAccN: Integer;
// --- RRC матч-фильтр ---
FRRC: array of Double;
FHistI: array of Double; // кольцевой буфер decimated I
FHistQ: array of Double;
FHistPos: Integer;
FNtaps: Integer;
// --- ML signal×slope symbol timing ---
FMuAcc: Double; // обратный отсчёт до следующего строба чипа
FYd0I, FYd0Q: Double; // линия задержки RRC-выхода (новейший)
FYd1I, FYd1Q: Double; // предыдущий
FYd2I, FYd2Q: Double; // −2 (для ML-TED центр/early/late + задержка «late»)
FYd3I, FYd3Q: Double; // −3
FWsym: Double; // дробная коррекция периода (интегратор)
FTimErrEMA: Double;
// --- Costas (BPSK) ---
FCarPh: Double;
FCarFreq: Double;
FCarAlpha: Double; // proportional
FCarBeta: Double; // integral
// --- грубая carrier-acquisition (squaring-FFT) ---
// BPSK² снимает модуляцию → линия на 2·Δf. Находит подавленную несущую
// независимо от знака сноса (алиасинг сворачивает её в полосу), игнорируя
// DC-offset Pluto (вычитаем среднее перед возведением в квадрат).
FAcqRe, FAcqIm: array of Double; // буфер декадированных отсчётов (NFFT)
FAcqPos: Integer;
FResidDf: Double; // накопленный остаточный снос несущей (Гц)
FResidPh: Double;
FResidInc: Double;
FCarProm: Double; // prominence линии (EMA)
FCarPresent: Boolean; // линия несущей видна
// --- one-shot захват частоты (squaring-FFT → FResidInc) ---
// На чип-рейте 800 бод снос ~400 Гц = π/чип: decision-directed Costas его НЕ
// тянет, а несущая в π/чип вырождает Manchester (chips одинаковы → 0.5(c0−c1)≈0).
// Поэтому грубый снос убираем NCO по оценке частоты из squaring-FFT (z² снимает
// BPSK → линия на 2·fc, знак однозначен при большом сносе). Усредняем по
// FAcqNeed блокам, ставим FResidInc один раз, разоружаемся. Дрейф LNB дальше
// ведёт непрерывный Costas+offload (отриц. ОС, не убегает).
FAcqArmed: Boolean; // ждём захвата (взводится на Reseed/новое наведение)
FAcqCount: Integer; // сколько блоков усреднено
FAcqSum: Double; // сумма оценок fc (Гц) для усреднения
FFreqLocked: Boolean; // Costas держит фазу (для индикации/symbol-lock)
FLockHold: Integer; // холдовер-счётчик лока (анти-мерцание)
// --- FLL (частотная петля Costas, decision-directed) ---
FFllGain: Double;
FPrevRre, FPrevRim: Double; // прошлый символ с убранной модуляцией
FBitRev: array of Integer; // бит-реверс FFT
FTwRe, FTwIm: array of Double;// твидлы
FFre, FFim: array of Double; // рабочие буферы FFT
// --- метрики ---
FSigAmp: Double; // EMA |I|
FQVar: Double; // EMA Q^2
FConstScale: Double;
FDecRMS: Double; // EMA RMS децимированного сигнала (диагностика тракта)
FSymMag: Double; // EMA |символ| после RRC (диагностика тракта)
FRrcAmp: Double; // AGC: EMA амплитуды выхода RRC (нормировка петель)
// --- Manchester-свёртка (чипы 800 → символы 400) ---
FChipPrevI, FChipPrevQ: Double; // предыдущий чип
FChipHave: Boolean;
FChipCount: Integer; // глобальный счётчик чипов (для чётности фазы)
FManMetric0, FManMetric1: Double; // EMA энергии |0.5(cPrev−c)| по двум фазам
FManPhase: Integer; // выбранная фаза (0: пары с чётного чипа)
// --- дифференциальный декодер (DBPSK) ---
FSymPrevI, FSymPrevQ: Double; // предыдущий Manchester-символ
FSymHave: Boolean;
// --- FEC-бэкенд (AO-40) ---
FFEC: TBeaconFEC;
FFrames: Int64;
FHasFrame: Boolean;
FLastFrame: TBeaconFrame;
FLastRSErr: Integer;
// --- констелляция (кольцо) ---
FRingI, FRingQ: array[0..BCN_SCOPE_PTS-1] of Single;
FRingPos: Integer;
FRingCnt: Integer;
procedure BuildRRC;
procedure BuildFFT;
procedure FFTInplace;
procedure RunAcquisition;
procedure ProcessDecimated(const xi, xq: Double);
procedure ProcessSymbol(const zi, zq: Double);
procedure ProcessChip(const ci, cq: Double); // Manchester + дифф-декод → FEC
procedure FECFrame(const Frame: TBeaconFrame; RSErrors: Integer);
procedure ResetDSP;
public
constructor Create;
destructor Destroy; override;
procedure Configure(SampleRateHz: Double); // при смене rate
procedure SetOffsetHz(Hz: Double); // снос маяка к DC (display − center)
procedure SetInvert(On_: Boolean); // зеркальный baseband (инверсия спектра)
function Inverted: Boolean;
procedure Reseed; // переинициализация петель (новое наведение)
procedure SetEnabled(On_: Boolean);
property Enabled: Boolean read FEnabled;
// Из DSP-потока, по одному комплексному отсчёту на FSampleRate.
procedure Feed(const I, Q: Double); inline;
procedure GetScope(out S: TBeaconScope);
function GetLastFrame(out Frame: TBeaconFrame; out RSErrors: Integer): Boolean;
end;
implementation
constructor TBeaconDecoder.Create;
begin
inherited Create;
FLock := TCriticalSection.Create;
FFEC := TBeaconFEC.Create;
FFEC.OnFrame := FECFrame;
FFs := 0;
FEnabled := False;
FConstScale := 1.0;
Configure(192000);
end;
destructor TBeaconDecoder.Destroy;
begin
FFEC.Free;
FLock.Free;
inherited Destroy;
end;
procedure TBeaconDecoder.BuildRRC;
// Root-raised-cosine матч-фильтр, длина BCN_RRC_SPAN символов, нормировка по энергии.
var
i, mid: Integer;
t, beta, num, den, h, ssum: Double;
begin
beta := BCN_RRC_BETA;
FNtaps := Round(BCN_RRC_SPAN * FSps);
if FNtaps < 8 then FNtaps := 8;
if (FNtaps and 1) = 0 then Inc(FNtaps); // нечётное → симметрично
SetLength(FRRC, FNtaps);
mid := FNtaps div 2;
ssum := 0;
for i := 0 to FNtaps - 1 do
begin
t := (i - mid) / FSps;
if Abs(t) < 1e-9 then
h := 1.0 - beta + 4.0 * beta / Pi
else if Abs(Abs(4.0 * beta * t) - 1.0) < 1e-6 then
h := (beta / Sqrt(2.0)) *
((1.0 + 2.0 / Pi) * Sin(Pi / (4.0 * beta)) +
(1.0 - 2.0 / Pi) * Cos(Pi / (4.0 * beta)))
else
begin
num := Sin(Pi * t * (1.0 - beta)) +
4.0 * beta * t * Cos(Pi * t * (1.0 + beta));
den := Pi * t * (1.0 - Sqr(4.0 * beta * t));
h := num / den;
end;
FRRC[i] := h;
ssum := ssum + h * h;
end;
if ssum > 0 then
for i := 0 to FNtaps - 1 do
FRRC[i] := FRRC[i] / Sqrt(ssum);
SetLength(FHistI, FNtaps);
SetLength(FHistQ, FNtaps);
end;
procedure TBeaconDecoder.BuildFFT;
// Таблицы бит-реверса и твидлов для радикс-2 FFT длины BCN_NFFT.
var
i, j, bit, n: Integer;
begin
n := BCN_NFFT;
SetLength(FBitRev, n);
for i := 0 to n - 1 do
begin
j := 0;
for bit := 0 to BCN_NFFT_LOG2 - 1 do
if (i and (1 shl bit)) <> 0 then
j := j or (1 shl (BCN_NFFT_LOG2 - 1 - bit));
FBitRev[i] := j;
end;
SetLength(FTwRe, n div 2);
SetLength(FTwIm, n div 2);
for i := 0 to (n div 2) - 1 do
begin
FTwRe[i] := Cos(-2.0 * Pi * i / n);
FTwIm[i] := Sin(-2.0 * Pi * i / n);
end;
SetLength(FFre, n);
SetLength(FFim, n);
SetLength(FAcqRe, n);
SetLength(FAcqIm, n);
end;
procedure TBeaconDecoder.FFTInplace;
// Итеративный радикс-2 DIT FFT над FFre/FFim (длина BCN_NFFT), in-place.
var
n, half, step, i, j, k, twi: Integer;
ur, ui, tr, ti: Double;
begin
n := BCN_NFFT;
// бит-реверс перестановка
for i := 0 to n - 1 do
begin
j := FBitRev[i];
if j > i then
begin
tr := FFre[i]; FFre[i] := FFre[j]; FFre[j] := tr;
ti := FFim[i]; FFim[i] := FFim[j]; FFim[j] := ti;
end;
end;
half := 1;
while half < n do
begin
step := half * 2;
i := 0;
while i < n do
begin
k := 0;
while k < half do
begin
twi := (k * (n div step));
ur := FTwRe[twi]; ui := FTwIm[twi];
tr := ur * FFre[i + k + half] - ui * FFim[i + k + half];
ti := ur * FFim[i + k + half] + ui * FFre[i + k + half];
FFre[i + k + half] := FFre[i + k] - tr;
FFim[i + k + half] := FFim[i + k] - ti;
FFre[i + k] := FFre[i + k] + tr;
FFim[i + k] := FFim[i + k] + ti;
Inc(k);
end;
Inc(i, step);
end;
half := step;
end;
end;
procedure TBeaconDecoder.RunAcquisition;
// Грубый захват несущей маяка: вычитаем DC (offset Pluto), возводим в квадрат
// (z² снимает BPSK → линия на 2·fc), FFT → самая сильная линия вне зоны DC.
// prominence (pk/среднее) = «несущая видна» (FCarPresent).
// ЧАСТОТУ ОЦЕНИВАЕМ: бин пика → 2·fc → fc; усредняем по FAcqNeed блокам пока
// взведено (FAcqArmed) и несущая видна и Costas ещё не залочен, затем ставим
// FResidInc один раз (стягиваем несущую к DC) и разоружаемся. Знак z² однозначен
// при большом сносе (~±400 Гц), а буфер FAcqRe/Im берётся ДО остаточного NCO —
// значит меряем АБСОЛЮТНЫЙ снос, присваиваем FResidInc прямо (без накопления).
const
FAcqNeed = 4; // блоков усреднения (~1.7 c @ 9600) до применения
AcqMinHz = 15.0; // ниже — Costas вытянет сам, NCO не дёргаем
AcqMaxHz = 3000.0; // санитарный предел
var
i, n, loBin, pkBin: Integer;
mr, mi, re, im, mag, pk, sumMag, meanMag, fHz, fcHz, avgHz: Double;
begin
n := BCN_NFFT;
// среднее (DC) для подавления offset Pluto
mr := 0; mi := 0;
for i := 0 to n - 1 do begin mr := mr + FAcqRe[i]; mi := mi + FAcqIm[i]; end;
mr := mr / n; mi := mi / n;
// z² с вычтенным DC
for i := 0 to n - 1 do
begin
re := FAcqRe[i] - mr; im := FAcqIm[i] - mi;
FFre[i] := (re * re - im * im);
FFim[i] := (2.0 * re * im);
end;
FFTInplace;
// самая сильная линия, исключая ±loBin вокруг DC (там сидит остаток DC при Δf≈0)
loBin := 2;
pk := 0; pkBin := 0; sumMag := 0;
for i := 0 to n - 1 do
begin
mag := FFre[i] * FFre[i] + FFim[i] * FFim[i];
sumMag := sumMag + mag;
if (i >= loBin) and (i <= n - loBin) and (mag > pk) then begin pk := mag; pkBin := i; end;
end;
meanMag := sumMag / n;
if meanMag > 1e-30 then
FCarProm := FCarProm + 0.4 * (pk / meanMag - FCarProm);
FCarPresent := FCarProm > 20.0; // линия выше среднего → несущая в полосе
// --- one-shot оценка частоты ---
// Гейтим ТОЛЬКО по «несущая видна» + взведено (одноразово на наведение). НЕ
// гейтим по FFreqLocked: Costas на чип-рейте может ложно «залочиться» на состоянии
// +400 (π/чип) за ~3 c — раньше, чем накопится усреднение; тогда условие
// not FFreqLocked заблокировало бы захват (гонка). Применение и так защищено
// порогом |avgHz|>=AcqMinHz: если несущая реально у DC (Costas справился сам),
// оценка ~0 → коррекцию не трогаем.
if not (FAcqArmed and FCarPresent) then Exit;
// бин пика → частота линии z² (= 2·fc), со знаком; затем fc = /2
if pkBin <= n div 2 then fHz := pkBin * FFdec / n
else fHz := (pkBin - n) * FFdec / n;
fcHz := fHz / 2.0;
FAcqSum := FAcqSum + fcHz;
Inc(FAcqCount);
if FAcqCount < FAcqNeed then Exit;
avgHz := FAcqSum / FAcqCount;
// применяем: residual NCO (exp(-j FResidPh)) с FResidInc убирает +fc к DC
if (Abs(avgHz) >= AcqMinHz) and (Abs(avgHz) <= AcqMaxHz) then
begin
FResidInc := 2.0 * Pi * avgHz / FFdec;
FResidDf := avgHz;
end;
FAcqArmed := False; // разоружаемся; дальше дрейф ведёт Costas+offload
FAcqCount := 0; FAcqSum := 0;
end;
procedure TBeaconDecoder.ResetDSP;
var i: Integer;
begin
FNcoPh := 0;
FAccI := 0; FAccQ := 0; FAccN := 0;
for i := 0 to High(FHistI) do begin FHistI[i] := 0; FHistQ[i] := 0; end;
FHistPos := 0;
FMuAcc := FSps / 2.0;
FYd0I := 0; FYd0Q := 0; FYd1I := 0; FYd1Q := 0;
FYd2I := 0; FYd2Q := 0; FYd3I := 0; FYd3Q := 0;
FWsym := 0; FTimErrEMA := 0;
FCarPh := 0; FCarFreq := 0;
FSigAmp := 0; FQVar := 0;
FDecRMS := 0; FSymMag := 0; FRrcAmp := 0;
FRingPos := 0; FRingCnt := 0;
FAcqPos := 0; FResidDf := 0; FResidPh := 0; FResidInc := 0;
FCarProm := 0; FCarPresent := False; FFreqLocked := False;
FAcqArmed := True; FAcqCount := 0; FAcqSum := 0; // взводим грубый захват частоты
FLockHold := 0;
FPrevRre := 0; FPrevRim := 0;
// Manchester / дифф-декод
FChipPrevI := 0; FChipPrevQ := 0; FChipHave := False; FChipCount := 0;
FManMetric0 := 0; FManMetric1 := 0; FManPhase := 0;
FSymPrevI := 0; FSymPrevQ := 0; FSymHave := False;
if FFEC <> nil then FFEC.Reset;
end;
procedure TBeaconDecoder.Configure(SampleRateHz: Double);
var
bn, zeta, theta, d: Double;
begin
if SampleRateHz < 1000 then Exit;
FLock.Enter;
try
if SameValue(SampleRateHz, FFs) and (FNtaps > 0) then Exit;
FFs := SampleRateHz;
FDecim := Max(1, Round(FFs / BCN_TARGET_FS));
FFdec := FFs / FDecim;
FSps := FFdec / BCN_CHIP_BAUD; // отсчётов на ЧИП (Manchester), таймер на 800
FNcoInc := 2.0 * Pi * FOffsetHz / FFs;
BuildRRC;
if Length(FBitRev) <> BCN_NFFT then BuildFFT;
// Costas: 2-й порядок, нормированный на символ. Bn ~ 1.5% символьной.
bn := 0.02;
zeta := 0.707;
theta := bn / (zeta + 1.0 / (4.0 * zeta));
d := 1.0 + 2.0 * zeta * theta + theta * theta;
FCarAlpha := (4.0 * zeta * theta) / d;
FCarBeta := (4.0 * theta * theta) / d;
FFllGain := 0.002; // частотная петля (decision-directed), мягкая
ResetDSP;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
procedure TBeaconDecoder.SetOffsetHz(Hz: Double);
begin
FLock.Enter;
try
FOffsetHz := Hz;
if FFs > 0 then FNcoInc := 2.0 * Pi * FOffsetHz / FFs;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
procedure TBeaconDecoder.SetInvert(On_: Boolean);
begin
FLock.Enter;
try
if On_ = FInvert then Exit;
FInvert := On_;
ResetDSP; // смена ориентации → перезахват
finally
FLock.Leave;
end;
end;
function TBeaconDecoder.Inverted: Boolean;
begin
Result := FInvert;
end;
procedure TBeaconDecoder.Reseed;
begin
FLock.Enter;
try
ResetDSP;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
procedure TBeaconDecoder.SetEnabled(On_: Boolean);
begin
FLock.Enter;
try
if On_ = FEnabled then Exit;
FEnabled := On_;
if On_ then ResetDSP;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
procedure TBeaconDecoder.Feed(const I, Q: Double);
// Один комплексный отсчёт @ FFs. Снос маяка к DC + boxcar-децимация.
var
c, s, mi, mq, qq: Double;
begin
if not FEnabled then Exit;
// Зеркальный baseband (QO-100/LNB): сопряжение IQ переворачивает ось частот,
// тогда снос совпадает с осью дисплея.
if FInvert then qq := -Q else qq := Q;
// exp(-j*ph): сносим +OffsetHz к DC.
c := Cos(FNcoPh); s := Sin(FNcoPh);
mi := I * c + qq * s;
mq := qq * c - I * s;
FNcoPh := FNcoPh + FNcoInc;
if FNcoPh > Pi then FNcoPh := FNcoPh - 2.0 * Pi
else if FNcoPh < -Pi then FNcoPh := FNcoPh + 2.0 * Pi;
FAccI := FAccI + mi;
FAccQ := FAccQ + mq;
Inc(FAccN);
if FAccN >= FDecim then
begin
ProcessDecimated(FAccI / FDecim, FAccQ / FDecim);
FAccI := 0; FAccQ := 0; FAccN := 0;
end;
end;
procedure TBeaconDecoder.ProcessDecimated(const xi, xq: Double);
// RRC матч-фильтр + Gardner-таймер @ FFdec. Без CS (зовётся из Feed, под потоком DSP);
// снимок констелляции защищён в GetScope собственным копированием полей-массивов.
var
k, idx: Integer;
yi, yq, frac, e, cr, sr, ri, ii: Double;
ci, cq, eai, eaq, lai, laq, dri, drq: Double; // ML-TED центр/early/late/произв.
begin
// остаточный снос несущей (по squaring-FFT acquisition) — поверх главного NCO
cr := Cos(FResidPh); sr := Sin(FResidPh);
ri := xi * cr + xq * sr;
ii := xq * cr - xi * sr;
FResidPh := FResidPh + FResidInc;
if FResidPh > Pi then FResidPh := FResidPh - 2.0 * Pi
else if FResidPh < -Pi then FResidPh := FResidPh + 2.0 * Pi;
// Диагностика тракта (lock-независимо): RMS децимированного сигнала на входе RRC.
FDecRMS := FDecRMS + 0.001 * (Sqrt(ri * ri + ii * ii) - FDecRMS);
// Буфер для грубой carrier-acquisition: кладём сигнал ПОСЛЕ главного NCO, но
// ДО остаточного — тогда squaring-FFT меряет АБСОЛЮТНЫЙ остаток (не зависит от
// FResidDf) → коррекция = прямое присвоение, без накопления и runaway.
FAcqRe[FAcqPos] := xi; FAcqIm[FAcqPos] := xq;
Inc(FAcqPos);
if FAcqPos >= BCN_NFFT then
begin
RunAcquisition;
FAcqPos := 0;
end;
// вставляем в кольцо истории (уже с остаточной коррекцией)
FHistI[FHistPos] := ri;
FHistQ[FHistPos] := ii;
// свёртка RRC
yi := 0; yq := 0;
idx := FHistPos;
for k := 0 to FNtaps - 1 do
begin
yi := yi + FRRC[k] * FHistI[idx];
yq := yq + FRRC[k] * FHistQ[idx];
Dec(idx); if idx < 0 then idx := FNtaps - 1;
end;
FHistPos := FHistPos + 1; if FHistPos >= FNtaps then FHistPos := 0;
// AGC: нормируем выход RRC к ~1. Без этого при слабом сигнале (~−60 dBFS) ошибки
// петель (Costas ∝ амплитуде, Gardner ∝ амплитуде²) на 3 порядка меньше калибровки
// усилений → петли практически заморожены, лока нет. Нормировка делает динамику
// петель независимой от абсолютного уровня. FRrcAmp медленный — это и метрика силы.
if FRrcAmp <= 0 then
FRrcAmp := Sqrt(yi * yi + yq * yq) + 1e-12 // сид на первом отсчёте (без скачка)
else
FRrcAmp := FRrcAmp + 0.0005 * (Sqrt(yi * yi + yq * yq) - FRrcAmp);
if FRrcAmp > 1e-12 then
begin
yi := yi / FRrcAmp;
yq := yq / FRrcAmp;
end;
FSymMag := FRrcAmp; // диагностика силы сигнала (сырой уровень до AGC)
// линия задержки RRC-выхода (4 отсчёта) для ML-TED: центр/early/late + задержка
// на 1 отсчёт, чтобы «late» (FYd0) был доступен в момент строба.
FYd3I := FYd2I; FYd3Q := FYd2Q;
FYd2I := FYd1I; FYd2Q := FYd1Q;
FYd1I := FYd0I; FYd1Q := FYd0Q;
FYd0I := yi; FYd0Q := yq;
// Таймер ML signal×slope (как gr symbol_sync_cc, TED_SIGNAL_TIMES_SLOPE_ML):
// лочит ЦЕНТР чипа по максимуму |x|, ошибка e = Re{conj(x)·dx/dt}. Gardner на
// Manchester чип-рейте ВЫРОЖДАЛСЯ (всегда-переход в паре → S-кривая degenerate →
// таймер вращался, timErr~1.5, m0≈m1, frames=0). ML сходится стабильно (оффлайн на
// дампе 35c: timErr 0.25 vs Gardner 1.49 → sync 65/65). Один строб на чип.
FMuAcc := FMuAcc - 1.0;
if FMuAcc <= 0.0 then
begin
frac := FMuAcc + 1.0; // позиция в (0..1]
if frac < 0 then frac := 0;
// центр (между FYd2 и FYd1), early (FYd3/FYd2), late (FYd1/FYd0)
ci := FYd2I + frac * (FYd1I - FYd2I);
cq := FYd2Q + frac * (FYd1Q - FYd2Q);
eai := FYd3I + frac * (FYd2I - FYd3I);
eaq := FYd3Q + frac * (FYd2Q - FYd3Q);
lai := FYd1I + frac * (FYd0I - FYd1I);
laq := FYd1Q + frac * (FYd0Q - FYd1Q);
// производная dx ≈ late − early; ошибка = Re{conj(центр)·dx} (вращ.-инвариантна)
dri := lai - eai; drq := laq - eaq;
e := ci * dri + cq * drq;
FTimErrEMA := FTimErrEMA + 0.01 * (Abs(e) - FTimErrEMA);
FWsym := FWsym + 0.0005 * e; // интегратор периода
if FWsym > 0.02 then FWsym := 0.02;
if FWsym < -0.02 then FWsym := -0.02;
ProcessSymbol(ci, cq); // чип-центр → Costas → Manchester
FMuAcc := FMuAcc + FSps * (1.0 + FWsym) + 0.005 * e; // период + проп. правка
end;
end;
procedure TBeaconDecoder.ProcessSymbol(const zi, zq: Double);
// Costas BPSK: дероворот по FCarPh, решающе-направленный детектор фазы, обновление
// контура; нормированный символ → констелляция + метрики.
var
c, s, dr, di, ce, na, absI, ef, leak: Double;
begin
c := Cos(FCarPh); s := Sin(FCarPh);
dr := zi * c + zq * s; // умножение на exp(-j FCarPh)
di := zq * c - zi * s;
if dr >= 0 then ce := di else ce := -di; // Costas: фазовый детектор sign(I)*Q
absI := Abs(dr);
// FLL (decision-directed): убираем модуляцию (rk = |I| + j·ce), частотная ошибка
// = Im(rk·conj(rk-1)). Расширяет диапазон захвата и держит частоту устойчиво
// (отрицательная ОС) — в отличие от open-loop squaring-FFT, не «убегает».
ef := ce * FPrevRre - absI * FPrevRim;
FPrevRre := absI; FPrevRim := ce;
FCarFreq := FCarFreq + FCarBeta * ce + FFllGain * ef;
if FCarFreq > 3.0 then FCarFreq := 3.0;
if FCarFreq < -3.0 then FCarFreq := -3.0;
// OFFLOAD частоты: медленно «стекаем» накопленный снос Costas в пред-RRC NCO
// (FResidInc), у которого НЕТ предела ±π/символ. По логам carHz упирался в кламп
// (±127/±191) из-за ошибки наведения (1 пиксель≈300Гц) + дрейфа LNB и срывал лок.
// Консервативно: сколько добавили в FResidInc, столько убрали из FCarFreq (без
// рывка). Утечка медленная (TC~100 символов >> группозадержки RRC ~4 симв) — стабильно.
// Итог: Costas держит лишь мелкий быстрый остаток, весь медленный снос — в FResidInc.
// DEADBAND ~2.5 Гц: без него мелкий постоянный bias Costas (carHz~0.7) непрерывно
// интегрировался в FResidInc → resid полз ~5.5 Гц/с (спур, не дрейф). Стекаем только
// КРУПНЫЙ снос (ошибка наведения/дрейф LNB), мелкий остаток держит сам Costas.
if Abs(FCarFreq) > 0.02 then // 0.02 рад/чип ≈ 2.5 Гц @800
begin
leak := 0.01 * FCarFreq;
FResidInc := FResidInc + leak / FSps; // рад/символ → рад/децим-отсчёт
FCarFreq := FCarFreq - leak;
end;
FResidDf := FResidInc * FFdec / (2.0 * Pi); // для лога/диагностики
FCarPh := FCarPh + FCarFreq + FCarAlpha * ce;
if FCarPh > Pi then FCarPh := FCarPh - 2.0 * Pi
else if FCarPh < -Pi then FCarPh := FCarPh + 2.0 * Pi;
// метрики — медленные EMA (~0.8с): SNR по логам скачет −8…+6 за секунду, на быстрой
// EMA порог лока дребезжит. Замедляем, чтобы оценка была устойчивой.
FSigAmp := FSigAmp + 0.003 * (Abs(dr) - FSigAmp);
FQVar := FQVar + 0.003 * (di * di - FQVar);
// Холдовер-лок (анти-мерцание): копим счётчик при хорошем SNR, тратим при плохом.
// Лок держится сквозь кратковременные провалы (~секунды), не отваливаясь на каждом.
if FQVar > 1e-12 then
begin
if (FSigAmp * FSigAmp) / FQVar > 2.0 then
begin
if FLockHold < 2400 then Inc(FLockHold, 3); // захват быстрее, чем потеря
end
else
if FLockHold > 0 then Dec(FLockHold);
end;
if FLockHold >= 600 then FFreqLocked := True
else if FLockHold <= 150 then FFreqLocked := False;
// нормировка констелляции к ±1 по амплитуде сигнала
if FSigAmp > 1e-9 then FConstScale := 1.0 / FSigAmp;
na := FConstScale;
FRingI[FRingPos] := dr * na;
FRingQ[FRingPos] := di * na;
FRingPos := FRingPos + 1; if FRingPos >= BCN_SCOPE_PTS then FRingPos := 0;
if FRingCnt < BCN_SCOPE_PTS then Inc(FRingCnt);
// скорректированный (Costas) чип → Manchester-свёртка + дифф-декод → FEC
ProcessChip(dr, di);
end;
procedure TBeaconDecoder.ProcessChip(const ci, cq: Double);
// Вход — комплексный чип @ 800 (после таймера/Costas). Делает то же, что
// gr-satellites manchester_sync_cc + дифф-декод:
// 1) Manchester: символ-кандидат s = 0.5·(cPrev − c) для пары соседних чипов.
// Какая из 2 фаз спаривания верна (пары с чётного или нечётного чипа) — решаем
// по бо́льшей сумме |s| (EMA): на верной фазе чипы внутри бита противофазны →
// |s| максимально. Эмитим символ только когда чётность пары = выбранной фазе.
// 2) дифф-декод DBPSK: soft = −Re(s_n · conj(s_{n−1})) (знак −1 как в gr для Manchester).
// 3) soft 400/с → TBeaconFEC.
var
di_, dq_, mag, soft: Double;
parity: Integer;
begin
if FChipHave then
begin
di_ := 0.5 * (FChipPrevI - ci);
dq_ := 0.5 * (FChipPrevQ - cq);
mag := Sqrt(di_ * di_ + dq_ * dq_);
parity := (FChipCount - 1) and 1; // чётность первого чипа пары
if parity = 0 then
FManMetric0 := FManMetric0 + 0.01 * (mag - FManMetric0)
else
FManMetric1 := FManMetric1 + 0.01 * (mag - FManMetric1);
if FManMetric0 >= FManMetric1 then FManPhase := 0 else FManPhase := 1;
if parity = FManPhase then
begin
// это символ данных (400/с)
if FSymHave then
begin
soft := -(di_ * FSymPrevI + dq_ * FSymPrevQ); // −Re(s_n·conj(s_{n−1}))
FFEC.PushSoftSymbol(soft);
end;
FSymPrevI := di_; FSymPrevQ := dq_; FSymHave := True;
end;
end;
FChipPrevI := ci; FChipPrevQ := cq; FChipHave := True;
Inc(FChipCount);
end;
procedure TBeaconDecoder.FECFrame(const Frame: TBeaconFrame; RSErrors: Integer);
// Колбэк из TBeaconFEC (DSP-поток). Сохраняем кадр под CS для UI.
begin
FLock.Enter;
try
FLastFrame := Frame;
FLastRSErr := RSErrors;
FHasFrame := True;
Inc(FFrames);
finally
FLock.Leave;
end;
end;
procedure TBeaconDecoder.GetScope(out S: TBeaconScope);
var
i, idx: Integer;
snr: Double;
begin
FLock.Enter;
try
S.Enabled := FEnabled;
S.OffsetHz := FOffsetHz;
S.SymRate := BCN_BAUD * (1.0 + FWsym);
S.ResidHz := FResidDf;
S.CarProm := FCarProm;
S.FsHz := FFs;
S.FdecHz := FFdec;
S.Sps := FSps;
S.DecRMS := FDecRMS;
S.SymMag := FSymMag;
S.TimErr := FTimErrEMA;
S.Wsym := FWsym;
S.CarFreqHz := FCarFreq * BCN_CHIP_BAUD / (2.0 * Pi); // рад/чип → Гц
S.LockHold := FLockHold;
S.ManPhase := FManPhase;
S.ManM0 := FManMetric0;
S.ManM1 := FManMetric1;
S.Frames := FFrames;
S.HasFrame := FHasFrame;
S.LastRSErr := FLastRSErr;
// SNR ≈ (E|I|)^2 / E[Q^2] (мощность сигнала по I против шума по Q)
if FQVar > 1e-12 then
snr := (FSigAmp * FSigAmp) / FQVar
else
snr := 0;
if snr > 1e-6 then S.SNRdB := 10.0 * Log10(snr) else S.SNRdB := -99;
// CARRIER = линия несущей видна (squaring-FFT) И Costas держит фазу.
S.CarrierLock := FCarPresent and FFreqLocked;
S.SymbolLock := FFreqLocked and
(FTimErrEMA < 0.25 * Max(FSigAmp, 1e-9)) and (FRingCnt >= BCN_SCOPE_PTS);
S.Count := FRingCnt;
// выгружаем кольцо в хронологическом порядке (старейший → новейший)
for i := 0 to FRingCnt - 1 do
begin
if FRingCnt < BCN_SCOPE_PTS then
idx := i
else
begin
idx := FRingPos + i;
if idx >= BCN_SCOPE_PTS then Dec(idx, BCN_SCOPE_PTS);
end;
S.PtI[i] := FRingI[idx];
S.PtQ[i] := FRingQ[idx];
end;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
function TBeaconDecoder.GetLastFrame(out Frame: TBeaconFrame; out RSErrors: Integer): Boolean;
begin
FLock.Enter;
try
Result := FHasFrame;
if Result then
begin
Frame := FLastFrame;
RSErrors := FLastRSErr;
end;
finally
FLock.Leave;
end;
end;
end.
BeaconFEC.pas
+341
View File
@@ -0,0 +1,341 @@
unit BeaconFEC;
{
QO-100 центральный маяк — FEC-бэкенд (Milestone 2).
Декодирует AO-40 FEC поверх потока мягких символов (400/с, после Manchester+
дифф-декода фронтенда). Цепочка (ровно как gr-satellites ao40_fec_deframer):
мягкие символы 400/с
→ distributed sync (65 бит, шаг 80, окно 5200, порог 8, обе полярности)
→ matrix deinterleave 80×65: out[i]=data[80*(i%65)+i/65], skip 65, take 5132
→ Viterbi r=1/2 k=7, полиномы [0x4F, -0x6D] (CCSDS), terminated → 2560 бит/320 байт
→ CCSDS additive descramble (LFSR mask 0xA9, seed 0xFF, len 7, XOR по битам)
→ 2× RS(255,223) укороч. pad=95 → (160,128), conventional basis, 2-way интерлив
→ 256 байт кадра → OnFrame.
Viterbi и RS — через libfec Карна (разделяемая libfec.so/.dll/.dylib, load-time
линковка как WDSP/IIO). libfec ставится отдельно на каждой ОС.
}
{$IFDEF FPC}{$MODE Delphi}{$ENDIF}
{$PACKRECORDS C}
interface
uses
Classes, SysUtils;
const
AO40_SYNC_LEN = 65;
AO40_SYNC_STEP = 80;
AO40_FRAME_SYMS = AO40_SYNC_LEN * AO40_SYNC_STEP; // 5200
AO40_IL_ROWS = 80;
AO40_IL_COLS = 65;
AO40_VITERBI_SYM = 5132; // после skip 65
AO40_DATA_BITS = 2560; // выход Viterbi (без 6 tail)
AO40_CONV_BYTES = AO40_DATA_BITS div 8; // 320
AO40_RS_NROOTS = 32;
AO40_RS_PAD = 95; // 255-160
AO40_RS_NN = 160; // укороченная длина
AO40_RS_KK = 128;
AO40_INTERLEAVE = 2;
AO40_FRAME_BYTES = AO40_RS_KK * AO40_INTERLEAVE; // 256
AO40_SYNC_THRESH = 8; // допуск ошибок синхры
type
TBeaconFrame = array[0..AO40_FRAME_BYTES-1] of Byte;
TBeaconFrameEvent = procedure(const Frame: TBeaconFrame; RSErrors: Integer) of object;
TBeaconFEC = class
private
FSync: array[0..AO40_SYNC_LEN-1] of Byte;
FRing: array[0..AO40_FRAME_SYMS-1] of Single;
FRingPos: Integer; // позиция следующей записи = старейший элемент
FRingCnt: Integer;
FCooldown: Integer; // не перепроверять сразу после успешного кадра
FVp: Pointer; // viterbi27 instance
FFrames: Int64;
FOnFrame: TBeaconFrameEvent;
function CheckSyncAt: Integer; // -1 нет; 0 норм. полярность; 1 инверсия
procedure DecodeCurrentFrame(Invert: Boolean);
procedure Descramble(var Buf: array of Byte; Count: Integer);
public
constructor Create;
destructor Destroy; override;
procedure Reset;
procedure PushSoftSymbol(const S: Single);
function SelfTest(out Msg: string): Boolean;
property Frames: Int64 read FFrames;
property OnFrame: TBeaconFrameEvent read FOnFrame write FOnFrame;
end;
implementation
// ---------------- libfec bindings (Karn) ----------------
// Динамическая (load-time) линковка против разделяемой libfec — как WDSP/IIO.
// libfec ставится отдельно на каждой ОС (Linux: make install из исходников;
// Windows/macOS — отдельная сборка). НЕ статический {$LINKLIB}: на Arch системный
// libfec.a собран с LTO (slim-объекты без машинного кода) и не линкуется обычным ld.
const
{$IFDEF WINDOWS}
FEC_LIB = 'libfec.dll';
{$ENDIF}
{$IFDEF LINUX}
FEC_LIB = 'libfec.so';
{$ENDIF}
{$IFDEF DARWIN}
FEC_LIB = 'libfec.dylib';
{$ENDIF}
{$IFDEF UNIX}{$LINKLIB m}{$ENDIF} // libfec использует log() из libm
function create_viterbi27(len: LongInt): Pointer; cdecl; external FEC_LIB;
function init_viterbi27(vp: Pointer; starting_state: LongInt): LongInt; cdecl; external FEC_LIB;
function update_viterbi27_blk(vp: Pointer; syms: PByte; npairs: LongInt): LongInt; cdecl; external FEC_LIB;
function chainback_viterbi27(vp: Pointer; data: PByte; nbits: LongWord; endstate: LongWord): LongInt; cdecl; external FEC_LIB;
procedure delete_viterbi27(vp: Pointer); cdecl; external FEC_LIB;
function decode_rs_8(data: PByte; eras_pos: PLongInt; no_eras: LongInt; pad: LongInt): LongInt; cdecl; external FEC_LIB;
procedure encode_rs_8(data: PByte; parity: PByte; pad: LongInt); cdecl; external FEC_LIB;
// ---------------- helpers ----------------
function ParityB(x: LongWord): Byte; inline;
// чётность числа единичных битов: 1=нечётно, 0=чётно
begin
x := x xor (x shr 16);
x := x xor (x shr 8);
x := x xor (x shr 4);
x := x xor (x shr 2);
x := x xor (x shr 1);
Result := x and 1;
end;
const
// 65-битная распределённая синхра AO-40 (gr-satellites _syncword)
AO40_SYNCWORD: array[0..AO40_SYNC_LEN-1] of Byte = (
1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1,1,1,0,1,1,1,1,0,0,1,0,1,1,0,0,1,0,0,1,0,
0,0,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,1,1,0,0,0,1,0,1,1,1,0,1,0,1,1,0,1,1,0,0,0);
// ---------------- TBeaconFEC ----------------
constructor TBeaconFEC.Create;
var i: Integer;
begin
inherited Create;
for i := 0 to AO40_SYNC_LEN-1 do FSync[i] := AO40_SYNCWORD[i];
FVp := create_viterbi27(AO40_DATA_BITS);
Reset;
end;
destructor TBeaconFEC.Destroy;
begin
if FVp <> nil then delete_viterbi27(FVp);
inherited Destroy;
end;
procedure TBeaconFEC.Reset;
var i: Integer;
begin
for i := 0 to AO40_FRAME_SYMS-1 do FRing[i] := 0;
FRingPos := 0; FRingCnt := 0; FCooldown := 0;
end;
procedure TBeaconFEC.PushSoftSymbol(const S: Single);
var r: Integer;
begin
FRing[FRingPos] := S;
FRingPos := FRingPos + 1;
if FRingPos >= AO40_FRAME_SYMS then FRingPos := 0;
if FRingCnt < AO40_FRAME_SYMS then Inc(FRingCnt);
if FCooldown > 0 then begin Dec(FCooldown); Exit; end;
if FRingCnt < AO40_FRAME_SYMS then Exit;
r := CheckSyncAt;
if r >= 0 then
begin
DecodeCurrentFrame(r = 1);
FCooldown := AO40_FRAME_SYMS; // следующий кадр — через полный фрейм
end;
end;
function TBeaconFEC.CheckSyncAt: Integer;
// Кандидат-кадр = текущее содержимое кольца (старейший→новейший), старт = FRingPos.
// Синхра на относительных позициях j*step. Возвращает полярность или -1.
var
j, idx, hard, matches: Integer;
begin
matches := 0;
for j := 0 to AO40_SYNC_LEN-1 do
begin
idx := FRingPos + j * AO40_SYNC_STEP;
if idx >= AO40_FRAME_SYMS then Dec(idx, AO40_FRAME_SYMS);
if FRing[idx] > 0.0 then hard := 1 else hard := 0; // gr-конвенция: +soft = «1»
if hard = FSync[j] then Inc(matches);
end;
if matches >= AO40_SYNC_LEN - AO40_SYNC_THRESH then Exit(0); // норм. полярность
if matches <= AO40_SYNC_THRESH then Exit(1); // инверсия
Result := -1;
end;
procedure TBeaconFEC.Descramble(var Buf: array of Byte; Count: Integer);
// CCSDS additive descrambler = GNU Radio additive_scrambler_bb(0xA9, 0xFF, 7).
// Fibonacci LFSR, seed 0xFF, XOR с каждым битом (MSB-first), reset на старте кадра.
var
state: Byte;
i, b, outp, newbit, bit: Integer;
v: Byte;
begin
state := $FF;
for i := 0 to Count-1 do
begin
v := Buf[i];
for b := 7 downto 0 do
begin
outp := state and 1;
newbit := ParityB(state and $A9);
state := (state shr 1) or (newbit shl 7);
bit := (v shr b) and 1;
bit := bit xor outp;
if bit <> 0 then v := v or (1 shl b) else v := v and not (1 shl b);
end;
Buf[i] := v;
end;
end;
procedure TBeaconFEC.DecodeCurrentFrame(Invert: Boolean);
var
win: array[0..AO40_FRAME_SYMS-1] of Single;
deint: array[0..AO40_FRAME_SYMS-1] of Single;
syms: array[0..AO40_VITERBI_SYM-1] of Byte;
conv: array[0..AO40_CONV_BYTES-1] of Byte;
cw: array[0..AO40_RS_NN-1] of Byte;
frame: TBeaconFrame;
i, idx, k, j, sgn, totErr, res: Integer;
v: Double;
begin
// 1. снимок кольца в хронологическом порядке (+ инверсия полярности)
if Invert then sgn := -1 else sgn := 1;
for i := 0 to AO40_FRAME_SYMS-1 do
begin
idx := FRingPos + i;
if idx >= AO40_FRAME_SYMS then Dec(idx, AO40_FRAME_SYMS);
win[i] := sgn * FRing[idx];
end;
// 2. матричный деинтерливер 80×65, out[i]=data[80*(i%65)+i/65]
for i := 0 to AO40_FRAME_SYMS-1 do
deint[i] := win[AO40_IL_ROWS * (i mod AO40_IL_COLS) + (i div AO40_IL_COLS)];
// 3. skip 65 (синхра) → 5132 мягких символа → байты для libfec (255=«1»).
// РЕМАП КОНВЕНЦИИ Viterbi: AO-40/gr-satellites кодирует полиномами [0x4F, -0x6D]
// (cc_decoder), а libfec viterbi27 ЗАШИВАЕТ [0x6D, 0x4F] БЕЗ инверсии. Эмпирически
// (брут-форс против gr post_viterbi_reference, см. историю) точное соответствие:
// libfec[2p] = -soft[2p+1] (своп пары + инверсия первого символа)
// libfec[2p+1] = soft[2p]
// Без ремапа Viterbi выдаёт мусор → RS не корректируется.
for i := 0 to (AO40_VITERBI_SYM div 2) - 1 do
begin
v := 128.0 - deint[AO40_SYNC_LEN + 2*i + 1] * 100.0; // -soft[2p+1]
if v > 255.0 then v := 255.0 else if v < 0.0 then v := 0.0;
syms[2*i] := Round(v);
v := 128.0 + deint[AO40_SYNC_LEN + 2*i] * 100.0; // soft[2p]
if v > 255.0 then v := 255.0 else if v < 0.0 then v := 0.0;
syms[2*i+1] := Round(v);
end;
// 4. Viterbi r=1/2 k=7 terminated → 2560 бит = 320 байт (MSB-first)
init_viterbi27(FVp, 0);
update_viterbi27_blk(FVp, @syms[0], (AO40_DATA_BITS + 6)); // 2566 пар
chainback_viterbi27(FVp, @conv[0], AO40_DATA_BITS, 0);
// 5. CCSDS дескремблер
Descramble(conv, AO40_CONV_BYTES);
// 6. RS: 2-way байт-интерлив, decode_rs_8 укороч. pad=95
totErr := 0;
for j := 0 to AO40_INTERLEAVE-1 do
begin
for k := 0 to AO40_RS_NN-1 do
cw[k] := conv[j + k * AO40_INTERLEAVE];
res := decode_rs_8(@cw[0], nil, 0, AO40_RS_PAD);
if res < 0 then Exit; // некорректируемо → кадр невалиден
Inc(totErr, res);
for k := 0 to AO40_RS_KK-1 do
frame[j + k * AO40_INTERLEAVE] := cw[k];
end;
Inc(FFrames);
if Assigned(FOnFrame) then FOnFrame(frame, totErr);
end;
// ---------------- self-test ----------------
function TBeaconFEC.SelfTest(out Msg: string): Boolean;
// Проверяет линковку libfec и базовую корректность: RS encode/decode round-trip
// с внесёнными ошибками (укорочение pad=95) + Viterbi encode/decode round-trip.
var
data: array[0..AO40_RS_KK-1] of Byte;
par: array[0..AO40_RS_NROOTS-1] of Byte;
cw: array[0..AO40_RS_NN-1] of Byte;
i, res, encst, sym0, sym1, errs: Integer;
bits: array[0..AO40_DATA_BITS-1] of Byte;
vsyms: array[0..AO40_VITERBI_SYM-1] of Byte;
outb: array[0..AO40_CONV_BYTES-1] of Byte;
b: Integer;
begin
Result := False;
// --- RS round-trip ---
for i := 0 to AO40_RS_KK-1 do data[i] := (i * 37 + 11) and $FF;
encode_rs_8(@data[0], @par[0], AO40_RS_PAD);
for i := 0 to AO40_RS_KK-1 do cw[i] := data[i];
for i := 0 to AO40_RS_NROOTS-1 do cw[AO40_RS_KK + i] := par[i];
// вносим 16 байтовых ошибок (= предел исправления для nroots=32)
for i := 0 to 15 do cw[i * 9] := cw[i * 9] xor $A5;
res := decode_rs_8(@cw[0], nil, 0, AO40_RS_PAD);
if res < 0 then begin Msg := 'RS decode FAILED (link/params?)'; Exit; end;
for i := 0 to AO40_RS_KK-1 do
if cw[i] <> data[i] then begin Msg := Format('RS mismatch at %d', [i]); Exit; end;
// --- Viterbi round-trip ---
// libfec viterbi27 зашивает полиномы V27POLYA=$6D, V27POLYB=$4F (CCSDS) БЕЗ
// инверсии и без API смены. Энкодер строго как у Карна (vtest27.c):
// sr=(sr shl 1)|bit; sym0=parity(sr & $6D); sym1=parity(sr & $4F).
// Мягкий «1» = 255, «0» = 0. + 6 хвостовых нулей (terminated).
Randomize;
for i := 0 to AO40_DATA_BITS-1 do bits[i] := Random(2);
encst := 0;
for i := 0 to AO40_DATA_BITS + 6 - 1 do
begin
if i < AO40_DATA_BITS then b := bits[i] else b := 0;
encst := ((encst shl 1) or b) and $7F;
sym0 := ParityB(encst and $6D);
sym1 := ParityB(encst and $4F);
vsyms[2*i] := sym0 * 255;
vsyms[2*i+1] := sym1 * 255;
end;
init_viterbi27(FVp, 0);
update_viterbi27_blk(FVp, @vsyms[0], AO40_DATA_BITS + 6);
chainback_viterbi27(FVp, @outb[0], AO40_DATA_BITS, 0);
errs := 0;
for i := 0 to AO40_DATA_BITS-1 do
begin
b := (outb[i div 8] shr (7 - (i mod 8))) and 1; // MSB-first
if b <> bits[i] then Inc(errs);
end;
if errs <> 0 then
begin
Msg := Format('Viterbi round-trip: %d/%d bit errors (convention mismatch)',
[errs, AO40_DATA_BITS]);
Exit;
end;
Msg := Format('OK: RS corrected 16 errs; Viterbi 0/%d bit errors', [AO40_DATA_BITS]);
Result := True;
end;
end.
BeaconScopeForm.pas
+234
View File
@@ -0,0 +1,234 @@
unit BeaconScopeForm;
{ TBeaconScopeForm — окно диагностики QO-100 beacon-декодера (Milestone 1).
Показывает BPSK-констелляцию демодулированного маяка + метрики захвата:
carrier-lock, symbol-lock, SNR, измеренную скорость, снос NCO.
Это смотровое окно фронтенда ДО подключения FEC: если констелляция сжимается
в два чётких сгустка по оси I и горят оба лока — демодуляция корректна, можно
цеплять Viterbi/RS (libfec). Открывается из RX-блока MainForm (ПКМ по BEACON).
Данные тянутся из TRadioController.GetBeaconScope по таймеру (~25 Гц). }
{$mode objfpc}{$H+}
interface
uses
Classes, SysUtils, Math, StrUtils,
Forms, Controls, Graphics, ExtCtrls, StdCtrls,
AppTheme, BeaconDecoder, BeaconFEC, RadioController;
type
TBeaconScopeForm = class(TForm)
private
FCtl: TRadioController;
FBox: TPaintBox;
FMemo: TMemo; // декодированный текст бюллетеня (AO-40 кадры)
FTimer: TTimer;
FTheme: TAppTheme;
FLastFrames: Int64; // счётчик кадров на прошлом тике (детект нового)
procedure DoTick(Sender: TObject);
procedure DoPaint(Sender: TObject);
procedure PollFrame;
function FrameToText(const Frame: TBeaconFrame): string;
public
constructor CreateWith(AOwner: TComponent; ACtl: TRadioController);
procedure ApplyTheme(const T: TAppTheme);
end;
implementation
constructor TBeaconScopeForm.CreateWith(AOwner: TComponent; ACtl: TRadioController);
begin
inherited CreateNew(AOwner);
FCtl := ACtl;
FTheme := DarkTheme;
Caption := 'QO-100 Beacon — Constellation + Bulletin';
BorderStyle := bsSizeable;
Width := 600;
Height := 680;
Position := poScreenCenter;
// Текст бюллетеня (декодированные AO-40 кадры) — снизу, моноширинный, ReadOnly.
FMemo := TMemo.Create(Self);
FMemo.Parent := Self;
FMemo.Align := alBottom;
FMemo.Height := 230;
FMemo.ReadOnly := True;
FMemo.ScrollBars := ssVertical;
FMemo.WordWrap := False;
FMemo.Font.Name := 'Courier New';
FMemo.Font.Size := 9;
FMemo.Color := FTheme.BG;
FMemo.Font.Color := FTheme.Text;
FBox := TPaintBox.Create(Self);
FBox.Parent := Self;
FBox.Align := alClient;
FBox.OnPaint := @DoPaint;
FTimer := TTimer.Create(Self);
FTimer.Interval := 40; // ~25 Гц
FTimer.OnTimer := @DoTick;
FTimer.Enabled := True;
end;
procedure TBeaconScopeForm.ApplyTheme(const T: TAppTheme);
begin
FTheme := T;
if FMemo <> nil then
begin
FMemo.Color := FTheme.BG;
FMemo.Font.Color := FTheme.Text;
end;
if FBox <> nil then FBox.Invalidate;
end;
procedure TBeaconScopeForm.DoTick(Sender: TObject);
begin
if not Visible then Exit;
PollFrame;
if FBox <> nil then FBox.Invalidate;
end;
function TBeaconScopeForm.FrameToText(const Frame: TBeaconFrame): string;
// AO-40 кадр QO-100 = ASCII-текст (space-padded), последние 2 байта = CRC-16.
// Как gr-satellites qo100.parse: отбрасываем CRC, печатные ASCII, строки по 64.
var
i, b: Integer;
line: string;
begin
Result := '';
i := 0;
while i <= 253 do
begin
line := '';
for b := i to Min(i + 63, 253) do
if (Frame[b] >= 32) and (Frame[b] < 127) then line := line + Chr(Frame[b])
else line := line + ' ';
Result := Result + TrimRight(line) + LineEnding;
Inc(i, 64);
end;
end;
procedure TBeaconScopeForm.PollFrame;
// Раз/тик: если декодер выдал НОВЫЙ кадр (S.Frames вырос) — печатаем бюллетень.
var
S: TBeaconScope;
Frame: TBeaconFrame;
rs: Integer;
begin
if FCtl = nil then Exit;
if not FCtl.GetBeaconScope(S) then Exit;
if S.Frames <= FLastFrames then Exit;
FLastFrames := S.Frames;
if not FCtl.GetBeaconFrame(Frame, rs) then Exit;
FMemo.Append(Format('--- frame %d (RS err %d) ---', [S.Frames, rs]));
FMemo.Append(FrameToText(Frame));
while FMemo.Lines.Count > 400 do FMemo.Lines.Delete(0); // ограничиваем рост
FMemo.SelStart := Length(FMemo.Text); // автоскролл вниз
end;
procedure TBeaconScopeForm.DoPaint(Sender: TObject);
var
C: TCanvas;
W, H, cx, cy, r, i, px, py: Integer;
S: TBeaconScope;
ok: Boolean;
C1, C2: TColor;
st: string;
begin
C := FBox.Canvas;
W := FBox.Width; H := FBox.Height;
// фон
C.Brush.Style := bsSolid;
C.Brush.Color := FTheme.BG;
C.FillRect(0, 0, W, H);
// область констелляции — квадрат сверху, текст снизу
r := (Min(W, H - 70) - 20) div 2;
if r < 20 then r := 20;
if r > 110 then r := 110; // кап: оставляем место метрикам над memo
cx := W div 2;
cy := 10 + r;
// сетка/оси
C.Pen.Style := psSolid;
C.Pen.Color := FTheme.SpecGrid;
C.Line(cx - r, cy, cx + r, cy); // ось I (горизонт)
C.Line(cx, cy - r, cx, cy + r); // ось Q (вертикаль)
C.Pen.Color := FTheme.Border;
C.Brush.Style := bsClear;
C.Rectangle(cx - r, cy - r, cx + r, cy + r);
// целевые точки BPSK (±1, 0) — ориентир
C.Pen.Color := FTheme.TextDim;
C.Ellipse(cx + r div 2 - 3, cy - 3, cx + r div 2 + 3, cy + 3);
C.Ellipse(cx - r div 2 - 3, cy - 3, cx - r div 2 + 3, cy + 3);
ok := (FCtl <> nil) and FCtl.GetBeaconScope(S);
if ok and S.Enabled then
begin
// точки констелляции (нормированы к ±1; масштаб r/2 → ±1 на половине радиуса)
C.Pen.Style := psClear;
C.Brush.Style := bsSolid;
C.Brush.Color := FTheme.MeterOn;
for i := 0 to S.Count - 1 do
begin
px := cx + Round(S.PtI[i] * (r / 2));
py := cy - Round(S.PtQ[i] * (r / 2));
if (px >= cx - r) and (px <= cx + r) and (py >= cy - r) and (py <= cy + r) then
C.FillRect(px - 1, py - 1, px + 2, py + 2);
end;
end;
// ----- метрики -----
C.Brush.Style := bsClear;
C.Font.Name := 'Courier New';
C.Font.Size := 9;
py := cy + r + 12;
if not ok then
begin
C.Font.Color := FTheme.TextDim;
C.TextOut(14, py, 'decoder unavailable');
Exit;
end;
if not S.Enabled then
begin
C.Font.Color := FTheme.TextDim;
C.TextOut(14, py, 'decoder OFF (enable via BEACON \ decode)');
Exit;
end;
if S.CarrierLock then C1 := FTheme.MeterOn else C1 := FTheme.TextDim;
if S.SymbolLock then C2 := FTheme.MeterOn else C2 := FTheme.TextDim;
C.Font.Color := C1;
C.TextOut(14, py, 'CARRIER ' + IfThen(S.CarrierLock, 'LOCK', '----'));
C.Font.Color := C2;
C.TextOut(14, py + 18, 'SYMBOL ' + IfThen(S.SymbolLock, 'LOCK', '----'));
C.Font.Color := FTheme.Text;
if S.SNRdB > -50 then st := Format('%.1f dB', [S.SNRdB]) else st := '--';
C.TextOut(14, py + 36, 'SNR ' + st);
C.TextOut(14, py + 54, Format('BAUD %.1f (off %.0f Hz)', [S.SymRate, S.OffsetHz]));
C.Font.Color := FTheme.TextDim;
C.TextOut(14, py + 72, Format('CARRIER resid %.0f Hz prom %.0f', [S.ResidHz, S.CarProm]));
if FCtl <> nil then
C.TextOut(14, py + 90, 'INVERT ' + IfThen(FCtl.BeaconDecodeInvert, 'ON', 'OFF'));
C.TextOut(14, py + 108, Format('RATE Fs %.0f Fdec %.0f sps %.1f',
[S.FsHz, S.FdecHz, S.Sps]));
// ----- FEC (AO-40) -----
if S.HasFrame then C.Font.Color := FTheme.MeterOn else C.Font.Color := FTheme.TextDim;
C.TextOut(14, py + 132, Format('FRAMES %d (RS err %d)', [S.Frames, S.LastRSErr]));
C.Font.Color := FTheme.TextDim;
C.TextOut(14, py + 150, Format('MANCHESTER phase %d', [S.ManPhase]));
end;
end.
MainForm.pas
+49 -1
View File
@@ -39,7 +39,7 @@ uses
WinFirewall,
BoardUtils, WisdomBuilder, UISync,
FlatEdit, FMRepeater,
ChannelStore, ChannelsForm,
ChannelStore, ChannelsForm, BeaconScopeForm,
PowerInhibit,
DeviceStore,
RadioBackend, PlutoBackend,
@@ -135,6 +135,7 @@ type
FSpecDragX0: Integer; // X при нажатии
FSpecDragFreq: Double; // FCenterFreq при нажатии
FBeaconArming: Boolean; // ждём клик по маяку (после включения BEACON)
FBeaconDecArming: Boolean; // ждём клик: навести узкий фильтр декодера на маяк
FSpectrumDirty: Boolean; // таймер должен перерисовать спектр/водопад
// TX DUC-очередь (FDUCPending*) переехала в TRadioController (OnTXIQ).
FSMeterPeak: Double; // верхняя граница светлой зоны
@@ -287,6 +288,7 @@ type
BtnChannels: TFlatButton;
FChannelsDropDown: TFlatDropDown;
FChannelsForm: TObject; // TChannelsForm (cast при использовании)
FBeaconScopeForm: TBeaconScopeForm; // окно констелляции маяка (ПКМ по BEACON)
// ---- Right panel ----
PanelRight: TPanel;
@@ -384,6 +386,8 @@ type
procedure BtnFilterClick(Sender: TObject);
procedure BtnCTunClick(Sender: TObject);
procedure BtnBeaconClick(Sender: TObject);
procedure BtnBeaconMouseDown(Sender: TObject; Button: TMouseButton;
Shift: TShiftState; X, Y: Integer);
procedure UpdateBeaconButton;
procedure BtnDUPClick(Sender: TObject);
procedure ApplyDUP(Active: Boolean);
@@ -795,6 +799,7 @@ begin
FController.FTXSpecGridStep := 10.0;
FSettingsForm := nil;
FChannelsForm := nil;
FBeaconScopeForm := nil;
FillChar(FController.FDevMAC, SizeOf(FController.FDevMAC), 0);
// Инициализируем кэш диапазонов умолчаниями
@@ -1752,6 +1757,7 @@ begin
LeftPanelButtonWidth(LEFT_W, 3, 2),
BTN_H, BtnBeaconClick);
BtnBeacon.Visible := False;
BtnBeacon.OnMouseDown := BtnBeaconMouseDown; // ПКМ → декодер + окно констелляции
StyleButton(BtnBeacon, False);
MakeLbl(PanelRXBlock, 'VOL', 4, 50);
@@ -3272,6 +3278,9 @@ function TMainForm.BeaconStatusText: string;
// Компактный статус QO-100 beacon lock для поля 7 статус-бара (Pluto). Courier 8pt,
// поле ~200px → держим ≤ ~24 символов.
begin
if FBeaconDecArming then Exit('DEC: click beacon');
if FController.BeaconDecodeEnabled and (FController.BeaconDecodeFreqHz > 0) then
Exit('DEC: shift-click=re-aim');
if not FController.BeaconLockEnabled then Exit('BCN: off');
if FBeaconArming then Exit('BCN: click beacon');
case FController.BeaconState of
@@ -3988,6 +3997,28 @@ begin
UpdateBeaconButton;
end;
procedure TMainForm.BtnBeaconMouseDown(Sender: TObject; Button: TMouseButton;
Shift: TShiftState; X, Y: Integer);
// ПКМ по BEACON: включает фронтенд-декодер маяка (BPSK 400 бод) и открывает окно
// констелляции для диагностики демодуляции (Milestone 1 — до подключения FEC).
begin
if Button <> mbRight then Exit;
FController.SetBeaconDecode(not FController.BeaconDecodeEnabled);
if FController.BeaconDecodeEnabled then
begin
// «Вооружаем» наведение: следующий ЛКМ по спектру поставит узкий фильтр
// декодера на маяк. Потом перенавести — Shift+ЛКМ по спектру.
FBeaconDecArming := True;
if FBeaconScopeForm = nil then
FBeaconScopeForm := TBeaconScopeForm.CreateWith(Self, FController);
FBeaconScopeForm.ApplyTheme(DarkTheme);
FBeaconScopeForm.Show;
end
else
FBeaconDecArming := False;
UpdateBeaconButton;
end;
procedure TMainForm.UpdateBeaconButton;
// Beacon-маркеры + кнопка BEACON. Кнопка видима только на Pluto в трансвертере
// (см. rfXvtr) — это ПРОСТО кнопка: подпись 'BEACON', подсветка = лок включён.
@@ -3996,9 +4027,15 @@ procedure TMainForm.UpdateBeaconButton;
begin
// Маркеры на спектре: опорная частота (зелёная) + отслеживаемый центроид (оранж).
if FSpecView <> nil then
begin
FSpecView.SetBeaconMarkers(FController.BeaconLockEnabled,
FController.BeaconRefHz,
FController.BeaconTrackedFreqHz);
// Узкий фильтр-маркер декодера (±450 Гц ≈ полоса BPSK-маяка).
FSpecView.SetBeaconDecMarker(
FController.BeaconDecodeEnabled and (FController.BeaconDecodeFreqHz > 0),
FController.BeaconDecodeFreqHz, 450.0);
end;
UpdateStatusField7; // моментальный апдейт статус-бара (не ждём MeterTimer)
if BtnBeacon = nil then Exit;
BtnBeacon.Caption := 'BEACON';
@@ -4186,6 +4223,17 @@ begin
if Button = mbLeft then
begin
// Наведение узкого фильтра ДЕКОДЕРА на маяк: после ПКМ BEACON (вооружено)
// либо Shift+ЛКМ в любой момент при включённом декодере. Не трогает VFO.
if FController.BeaconDecodeEnabled and (PbSpectrum.Width > 0) and
(FBeaconDecArming or (ssShift in Shift)) then
begin
FController.SetBeaconDecodeAtHz(
PixelToFreq(X, PbSpectrum.Width, FController.FCenterFreq, FController.FSpanHz));
FBeaconDecArming := False;
UpdateBeaconButton;
Exit;
end;
// Наведение beacon-lock: ЛКМ указывает на маяк (вместо перестройки VFO).
if FBeaconArming and (PbSpectrum.Width > 0) then
begin
RadioController.pas
+120 -2
View File
@@ -49,7 +49,7 @@ interface
uses
Classes, SysUtils, Math,
HPSDRProtocol, HPSDRNetwork, RadioBackend, PlutoBackend, IIOBindings,
WDSPEngine, AudioOutput, AudioInput,
WDSPEngine, AudioOutput, AudioInput, BeaconDecoder, BeaconFEC,
Settings, ChannelStore, FMRepeater, BoardUtils, DeviceStore;
type
@@ -196,6 +196,12 @@ type
FBeaconLocked: Boolean; // пик уверенно виден
FBeaconCorrCooldown: Integer; // тиков паузы после коррекции (осадка пайплайна)
FBeaconSaveCooldown: Integer; // троттлинг записи LOError на диск (тиков)
// ---- QO-100 beacon DECODE (BPSK 400 бод, AO-40) — фронтенд+констелляция ----
FBeaconDec: TBeaconDecoder; // владеет; тап IQ в WDSPEngine
FBeaconDecOn: Boolean; // декодер включён пользователем
FBeaconDecHz: Double; // АБСОЛЮТНАЯ display-частота наведения декодера
// (узкий фильтр, ставится кликом); 0 = центр/DC
FBeaconDecInvert: Boolean; // зеркальный baseband (QO-100/LNB) — деф. True
// ---- Аудио / TX ----
FVolume: Integer;
@@ -486,6 +492,16 @@ type
function BeaconRefHz: Double; // опорная частота маяка (для маркера)
function BeaconTrackedFreqHz: Double;// отслеживаемая display-частота маяка (центроид)
// QO-100 beacon DECODE (BPSK 400 бод, AO-40) — фронтенд + констелляция.
procedure SetBeaconDecode(On_: Boolean);
procedure SetBeaconDecodeAtHz(DisplayHz: Double); // навести узкий фильтр декодера
function BeaconDecodeEnabled: Boolean;
function BeaconDecodeFreqHz: Double; // частота наведения (для маркера)
procedure SetBeaconDecodeInvert(On_: Boolean); // зеркальный baseband вкл/выкл
function BeaconDecodeInvert: Boolean;
function GetBeaconScope(out S: TBeaconScope): Boolean;
function GetBeaconFrame(out Frame: TBeaconFrame; out RSErrors: Integer): Boolean;
// Отображение / приём
procedure SetCTun(On_: Boolean);
procedure SetDuplex(On_: Boolean);
@@ -596,6 +612,16 @@ begin
FBeaconLockHz := 0.0;
FBeaconLockOn := False;
// QO-100 beacon DECODE: фронтенд BPSK 400 бод (тап IQ в движке).
FBeaconDec := TBeaconDecoder.Create;
FBeaconDecOn := False;
// Тракт QO-100 (LNB+трансвертер) зеркалит спектр: проверено приборно (symMag ×4
// и prom 500-800 при invert=ON против шума при OFF, на наведении точно на маяк).
// Декодеру нужно сопряжение, чтобы наведённый offset доставлял маяк к DC.
FBeaconDecInvert := True;
FBeaconDec.SetInvert(FBeaconDecInvert);
FDSPEngine.SetBeaconDecoder(FBeaconDec);
// Audio out/in — объекты создаём сейчас, Open вызывается позже (после показа
// формы / при подключении устройства).
FAudioOut := TAudioOutput.Create(48000);
@@ -612,7 +638,13 @@ begin
end;
if Assigned(FAudioOut) then begin FAudioOut.Close; FreeAndNil(FAudioOut); end;
if Assigned(FAudioIn) then begin FAudioIn.Close; FreeAndNil(FAudioIn); end;
if Assigned(FDSPEngine) then begin FDSPEngine.Close; FreeAndNil(FDSPEngine); end;
if Assigned(FDSPEngine) then
begin
FDSPEngine.SetBeaconDecoder(nil);
FDSPEngine.Close;
FreeAndNil(FDSPEngine);
end;
if Assigned(FBeaconDec) then FreeAndNil(FBeaconDec);
end;
destructor TRadioController.Destroy;
@@ -1200,6 +1232,25 @@ procedure TRadioController.ServiceBeaconLock;
// лок не теряется; во время settle позицию не двигаем (FFT в транзиенте).
var win, pk, prom, cand, e, dLock: Double;
begin
// Beacon-декодер: ЦЕЛЬ — маяк на DC IQ-тапа (= центр RX-спектра, тот же сырой
// DDC-IQ). По умолчанию offset=0: пользователь ставит маяк в центр спектра
// (CTUN/перестройка), squaring-FFT acquisition доводит остаток. ТОЛЬКО когда
// beacon-lock реально захвачен (зелёный) — доверяем его оценке и сносим
// FBeaconTrackHz−FCenterFreq (авто-центровка). Развязано от сырого FBeaconTrackHz,
// т.к. при выключенном/несошедшемся локе он недостоверен.
// Декодер НЕ зависит от beacon-lock: lock физически ретюнит железо
// (ApplyBeaconLOError → PushNetworkState), что рвёт IQ-поток и сбивает петли
// декодера (Costas/FLL/Gardner), которым нужны секунды непрерывного сигнала.
// У декодера своя петля несущей — она точнее, чем display-FFT-lock. Поэтому
// offset = только явный клик-аим, иначе DC. Авто-offset от FBeaconTrackHz убран.
if FBeaconDecOn and Assigned(FBeaconDec) then
begin
if FBeaconDecHz > 0 then
FBeaconDec.SetOffsetHz(FBeaconDecHz - FCenterFreq) // наведённый узкий фильтр
else
FBeaconDec.SetOffsetHz(0); // иначе — центр/DC
end;
if not FBeaconLockOn then Exit;
if FCurrentXvtr < 0 then Exit; // только в трансвертер-режиме
if FBeaconSaveCooldown > 0 then Dec(FBeaconSaveCooldown);
@@ -1310,6 +1361,73 @@ begin
Result := FBeaconTrackHz;
end;
procedure TRadioController.SetBeaconDecode(On_: Boolean);
// Включает фронтенд-декодер маяка. Цель — маяк на DC (центр RX-спектра): стартуем
// с offset=0 (или явного клик-аима), дальше частоту держит петля несущей декодера.
// От beacon-lock декодер НЕ зависит (см. ServiceBeaconLock). Пользователь наводит
// клик на маяк либо центрирует его в спектре, acquisition/Costas доводят.
begin
FBeaconDecOn := On_;
if not Assigned(FBeaconDec) then Exit;
if not On_ then FBeaconDecHz := 0; // сброс наведения при выключении
if On_ then
begin
if FBeaconDecHz > 0 then
FBeaconDec.SetOffsetHz(FBeaconDecHz - FCenterFreq)
else
FBeaconDec.SetOffsetHz(0);
end;
FBeaconDec.SetEnabled(On_);
end;
procedure TRadioController.SetBeaconDecodeAtHz(DisplayHz: Double);
// Пользователь навёл узкий фильтр на маяк (клик по спектру). Запоминаем абсолютную
// частоту, сносим её к DC и переинициализируем петли (одноразовая грубая оценка
// заново). Снос держится в ServiceBeaconLock при перестройке/панораме.
begin
FBeaconDecHz := DisplayHz;
if Assigned(FBeaconDec) then
begin
FBeaconDec.SetOffsetHz(FBeaconDecHz - FCenterFreq);
FBeaconDec.Reseed;
end;
Changed(rfBeaconLock);
end;
function TRadioController.BeaconDecodeEnabled: Boolean;
begin
Result := FBeaconDecOn;
end;
function TRadioController.BeaconDecodeFreqHz: Double;
begin
Result := FBeaconDecHz;
end;
procedure TRadioController.SetBeaconDecodeInvert(On_: Boolean);
begin
FBeaconDecInvert := On_;
if Assigned(FBeaconDec) then FBeaconDec.SetInvert(On_);
Changed(rfBeaconLock);
end;
function TRadioController.BeaconDecodeInvert: Boolean;
begin
Result := FBeaconDecInvert;
end;
function TRadioController.GetBeaconScope(out S: TBeaconScope): Boolean;
begin
Result := Assigned(FBeaconDec);
if Result then FBeaconDec.GetScope(S)
else FillChar(S, SizeOf(S), 0);
end;
function TRadioController.GetBeaconFrame(out Frame: TBeaconFrame; out RSErrors: Integer): Boolean;
begin
Result := Assigned(FBeaconDec) and FBeaconDec.GetLastFrame(Frame, RSErrors);
end;
procedure TRadioController.ApplyModeFilter;
var
Lo, Hi, Half: Integer;
SpectrumView.pas
+30 -3
View File
@@ -77,6 +77,10 @@ type
FBeaconMarkActive: Boolean;
FBeaconRefFreq: Double; // опорная частота маяка (где ДОЛЖЕН быть)
FBeaconTrkFreq: Double; // отслеживаемый центроид маяка сейчас
// узкий фильтр-маркер декодера (наведение пользователем)
FBeaconDecActive: Boolean;
FBeaconDecFreq: Double;
FBeaconDecHalf: Double; // полуширина фильтра, Гц
// ── Spectrum buffer ───────────────────────────────────────────────────────
FSpectrumBuf: array[0..1023] of Single;
FSpectrumBufCount: Integer;
@@ -190,6 +194,7 @@ type
// QO-100 beacon-маркеры: опорная частота (зелёная) + позиция трекера (оранж).
// Спектр перерисовывается каждый кадр, поэтому отдельный invalidate не нужен.
procedure SetBeaconMarkers(Active: Boolean; RefHz, TrkHz: Double);
procedure SetBeaconDecMarker(Active: Boolean; FreqHz, HalfHz: Double);
// ── S-метр ────────────────────────────────────────────────────────────────
property LastSMeter: Double read GetLastSMeter write SetLastSMeter;
@@ -501,6 +506,13 @@ begin
FBeaconTrkFreq := TrkHz;
end;
procedure TSpectrumView.SetBeaconDecMarker(Active: Boolean; FreqHz, HalfHz: Double);
begin
FBeaconDecActive := Active;
FBeaconDecFreq := FreqHz;
FBeaconDecHalf := HalfHz;
end;
procedure TSpectrumView.DrawBeaconMarkers(C: TCanvas; W, H: Integer);
// Две вертикали: опорная частота маяка (зелёная пунктир) и отслеживаемый
// центроид (оранжевая сплошная). Расхождение видно глазом → понятно, сел ли
@@ -514,9 +526,24 @@ procedure TSpectrumView.DrawBeaconMarkers(C: TCanvas; W, H: Integer);
C.Pen.Color := Col; C.Pen.Width := 1; C.Pen.Style := Style;
C.MoveTo(x, 0); C.LineTo(x, H);
end;
var
xc, x1, x2: Integer;
begin
Vline(FBeaconRefFreq, clLime, psDot); // где маяк ДОЛЖЕН быть
Vline(FBeaconTrkFreq, TColor($000AA5FF), psSolid); // отслеживаемый центроид (оранж)
if FBeaconMarkActive then
begin
Vline(FBeaconRefFreq, clLime, psDot); // где маяк ДОЛЖЕН быть
Vline(FBeaconTrkFreq, TColor($000AA5FF), psSolid); // отслеживаемый центроид (оранж)
end;
// Узкий фильтр-маркер декодера: жёлтые грани полосы + центральная линия.
if FBeaconDecActive and (FSpanHz > 0) then
begin
xc := Round((FBeaconDecFreq - (FCenterFreq - FSpanHz / 2)) / FSpanHz * W);
x1 := Round((FBeaconDecFreq - FBeaconDecHalf - (FCenterFreq - FSpanHz / 2)) / FSpanHz * W);
x2 := Round((FBeaconDecFreq + FBeaconDecHalf - (FCenterFreq - FSpanHz / 2)) / FSpanHz * W);
BlendBand(x1, x2, H, $FF, $D0, $20, 48); // полупрозрачная полоса
C.Pen.Color := TColor($0020D0FF); C.Pen.Width := 1; C.Pen.Style := psSolid;
if (xc >= 0) and (xc < W) then begin C.MoveTo(xc, 0); C.LineTo(xc, H); end;
end;
C.Pen.Style := psSolid;
end;
@@ -975,7 +1002,7 @@ begin
end;
if FMarkerActive then DrawMarkerLine(C, W, H);
if FBeaconMarkActive then DrawBeaconMarkers(C, W, H);
if FBeaconMarkActive or FBeaconDecActive then DrawBeaconMarkers(C, W, H);
DrawADCOverloadOverlay(C, W, H);
if Assigned(FSampleRateOverlay) then
FSampleRateOverlay.DrawOverlay(FSpectrumBitmap, C, W, H);
SpectrumViewOpengl.pas
+12 -3
View File
@@ -668,8 +668,17 @@ procedure TSpectrumViewOpenGL.DrawBeaconMarkersGL(W, H: Integer);
DrawLine(x, 0, x, H, Col, 1, False);
end;
begin
Vline(FBeaconRefFreq, clLime); // где маяк ДОЛЖЕН быть
Vline(FBeaconTrkFreq, TColor($000AA5FF)); // отслеживаемый центроид (оранж)
if FBeaconMarkActive then
begin
Vline(FBeaconRefFreq, clLime); // где маяк ДОЛЖЕН быть
Vline(FBeaconTrkFreq, TColor($000AA5FF)); // отслеживаемый центроид (оранж)
end;
if FBeaconDecActive then
begin
Vline(FBeaconDecFreq - FBeaconDecHalf, TColor($0020D0FF)); // грань фильтра
Vline(FBeaconDecFreq + FBeaconDecHalf, TColor($0020D0FF));
Vline(FBeaconDecFreq, TColor($0020D0FF)); // центр наведения
end;
end;
procedure TSpectrumViewOpenGL.DrawADCOverlay(W, H: Integer);
@@ -797,7 +806,7 @@ begin
DrawAGCLines(W, H, DBmax, InvRange);
DrawSpectrumCurve(W, H, DBmax, InvRange);
DrawMarker(W, H);
if FBeaconMarkActive then DrawBeaconMarkersGL(W, H);
if FBeaconMarkActive or FBeaconDecActive then DrawBeaconMarkersGL(W, H);
DrawADCOverlay(W, H);
DrawCachedOverlays(W, H);
WDSPEngine.pas
+16
View File
@@ -25,6 +25,7 @@ interface
uses
Classes, SysUtils, Math, SyncObjs,
BeaconDecoder,
WDSP;
const
@@ -292,6 +293,7 @@ type
FMuted: Boolean;
FVolume: Double;
FLastError: string;
FBeaconDec: TBeaconDecoder; // не владеет; тап маяка в PushIQItemToDSP
function ModeToWDSP(Mode: Integer): Integer;
procedure ApplyDefaultFilter;
@@ -331,6 +333,9 @@ type
procedure Close;
procedure ChangeSampleRate(NewRate: Integer);
// QO-100 beacon-декодер: тап RX-IQ для демодуляции маяка (не владеет).
procedure SetBeaconDecoder(D: TBeaconDecoder);
// Подача 24-bit big-endian IQ из DDC пакета
// Buf — массив байт, DataOffset — смещение до IQ данных внутри Buf
procedure PushDDCPacket(const Buf: array of Byte;
@@ -1131,6 +1136,15 @@ begin
// Переинициализируем WDSP с новым rate
Open;
// Beacon-декодер пересчитывает децимацию/RRC под новый IQ-rate.
if FBeaconDec <> nil then FBeaconDec.Configure(FSampleRate);
end;
procedure TWDSPEngine.SetBeaconDecoder(D: TBeaconDecoder);
begin
FBeaconDec := D;
if (D <> nil) and (FSampleRate > 0) then D.Configure(FSampleRate);
end;
procedure TWDSPEngine.PushDDCPacket(const Buf: array of Byte;
@@ -1213,6 +1227,8 @@ begin
FeedDisplaySample(IR * SCALE, QR * SCALE);
if FBeaconDec <> nil then FBeaconDec.Feed(IR * SCALE, QR * SCALE);
FRXAccI[FRXAccPos] := IR * SCALE;
FRXAccQ[FRXAccPos] := QR * SCALE;
Inc(FRXAccPos);
ewsdr.lpi
+15 -2
View File
@@ -17,9 +17,9 @@
<UseVersionInfo Value="True"/>
<AutoIncrementBuild Value="True"/>
<MinorVersionNr Value="9"/>
<BuildNr Value="213"/>
<BuildNr Value="214"/>
</VersionInfo>
<MacroValues Count="25">
<MacroValues Count="26">
<Macro1 Name="LCLWidgetType" Value="qt6"/>
<Macro2 Name="LCLWidgetType" Value="qt6"/>
<Macro3 Name="LCLWidgetType" Value="qt6"/>
@@ -45,6 +45,7 @@
<Macro23 Name="LCLWidgetType" Value="qt6"/>
<Macro24 Name="LCLWidgetType" Value="qt6"/>
<Macro25 Name="LCLWidgetType" Value="qt6"/>
<Macro26 Name="LCLWidgetType" Value="qt6"/>
</MacroValues>
<BuildModes>
<Item Name="Debug" Default="True"/>
@@ -130,6 +131,18 @@
<Filename Value="WDSPEngine.pas"/>
<IsPartOfProject Value="True"/>
</Unit>
<Unit>
<Filename Value="BeaconDecoder.pas"/>
<IsPartOfProject Value="True"/>
</Unit>
<Unit>
<Filename Value="BeaconFEC.pas"/>
<IsPartOfProject Value="True"/>
</Unit>
<Unit>
<Filename Value="BeaconScopeForm.pas"/>
<IsPartOfProject Value="True"/>
</Unit>
<Unit>
<Filename Value="VfoOverlay.pas"/>
<IsPartOfProject Value="True"/>
fectest.lpr
+18
View File
@@ -0,0 +1,18 @@
program fectest;
{$MODE Delphi}
uses SysUtils, BeaconFEC;
var
fec: TBeaconFEC;
msg: string;
ok: Boolean;
begin
fec := TBeaconFEC.Create;
try
ok := fec.SelfTest(msg);
WriteLn('SelfTest: ', msg);
if ok then WriteLn('==> PASS') else WriteLn('==> FAIL');
finally
fec.Free;
end;
if not ok then Halt(1);
end.
fectest2.lpr
+104
View File
@@ -0,0 +1,104 @@
program fectest2;
{$MODE Delphi}
{
Валидация TBeaconFEC против эталонных тест-векторов gr-satellites
(python/components/deframers/qa_ao40_fec_deframer_*). Гоним поток мягких
символов через PushSoftSymbol и сверяем выданный 256-байтовый кадр с эталоном.
Решает вопрос конвенции Viterbi (libfec [0x6D,0x4F] vs AO-40 [0x4F,-0x6D]).
}
uses SysUtils, Classes, BeaconFEC;
const
GR = '/home/vladimir/Документы/source/gr-satellites/python/components/deframers/';
SymPath = GR + 'qa_ao40_fec_deframer_symbols.f32';
// qa_ao40_fec_deframer.py: финальный кадр (256 байт)
FrameRef: array[0..255] of Byte = (
137, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 31, 204, 0, 206, 2, 209, 0, 0,
7, 8, 9, 9, 0, 0, 5, 1, 1, 0, 64, 19, 47, 200, 242, 92,
143, 52, 35, 243, 186, 11, 93, 98, 116, 81, 199, 234, 250,
105, 74, 154, 159, 0, 9, 239, 160, 31, 244, 167, 234, 74,
198, 143, 17, 64, 17, 30, 16, 247, 1, 62, 32, 100, 0, 215,
139, 248, 215, 148, 200, 147, 168, 42, 218, 82, 166, 14, 88,
14, 200, 15, 78, 1, 29, 32, 90, 0, 219, 148, 168, 170, 138,
152, 19, 172, 105, 10, 166, 168, 16, 230, 16, 146, 15, 184,
1, 80, 32, 100, 0, 215, 150, 168, 193, 139, 72, 37, 171, 169,
202, 206, 157, 16, 118, 15, 201, 16, 85, 1, 58, 32, 90, 0, 215,
151, 41, 8, 140, 72, 79, 169, 106, 90, 242, 164, 16, 57, 15,
123, 15, 134, 1, 73, 32, 100, 0, 215, 148, 8, 208, 138, 216,
42, 173, 106, 90, 126, 180, 14, 83, 14, 155, 14, 183, 1, 9, 32,
90, 0, 219, 153, 168, 242, 143, 232, 56, 175, 170, 138, 194,
158, 14, 222, 15, 72, 14, 49, 1, 49, 32, 90, 0, 206, 155, 200,
255, 136, 104, 27, 178, 106, 90, 202, 167, 15, 195, 14, 116, 14,
88, 1, 52, 32, 90, 0, 215, 155, 57, 27, 151, 184, 197, 176, 43,
58, 214, 181, 1, 107, 0, 106, 2, 158, 0, 3, 32, 19, 0);
type
TFrameChecker = class
Got: Boolean;
Match: Boolean;
NErr: Integer;
RSErr: Integer;
procedure OnFrame(const Frame: TBeaconFrame; RSErrors: Integer);
end;
procedure TFrameChecker.OnFrame(const Frame: TBeaconFrame; RSErrors: Integer);
var i, e: Integer;
begin
if Got then Exit; // берём первый кадр
Got := True;
RSErr := RSErrors;
e := 0;
for i := 0 to 255 do
if Frame[i] <> FrameRef[i] then Inc(e);
NErr := e;
Match := (e = 0);
end;
var
fec: TBeaconFEC;
chk: TFrameChecker;
fs: TFileStream;
n, i: Integer;
buf: array of Single;
begin
if not FileExists(SymPath) then
begin
WriteLn('symbols file not found: ', SymPath); Halt(2);
end;
fs := TFileStream.Create(SymPath, fmOpenRead);
try
n := fs.Size div 4;
SetLength(buf, n);
fs.ReadBuffer(buf[0], n * 4);
finally
fs.Free;
end;
WriteLn('loaded ', n, ' soft symbols');
chk := TFrameChecker.Create;
fec := TBeaconFEC.Create;
try
fec.OnFrame := chk.OnFrame;
for i := 0 to n - 1 do
fec.PushSoftSymbol(buf[i]);
WriteLn('frames decoded: ', fec.Frames);
if not chk.Got then
begin
WriteLn('==> FAIL: no frame decoded (sync not found / RS uncorrectable)');
Halt(1);
end;
WriteLn(Format('frame: %d/256 byte mismatches, RS errors=%d', [chk.NErr, chk.RSErr]));
if chk.Match then
WriteLn('==> PASS: frame matches gr-satellites reference')
else
begin
WriteLn('==> FAIL: frame does not match reference');
Halt(1);
end;
finally
fec.Free;
chk.Free;
end;
end.