В CUDA_spectrum добавлен модуль восстановления TDMA-структуры сигнала по огибающей мощности

Прямое продолжение предыдущего разбора инструментария перехвата TETRA - в репозитории добавлен пример идентификации стандарта по временной структуре кадров без демодуляции и без знания ключа. На демонстрационном захвате сигнала TETRA (несущая 431,350 МГц) показан двухступенчатый разбор: спектральный портрет на крупном БПФ и восстановление временной структуры методом «БПФ от огибающей».

Спектральный портрет - БПФ 16 миллионов точек (бин 0,60 Гц, накопление 1,68 с):
📡 Опорная несущая 431,350 МГц
📡 Дискретные спектральные линии в полосе - следствие повторяющихся обучающих последовательностей
📡 Характерные «плечи» сглаживания фильтром приподнятого косинуса по краям полосы
📡 Занимаемая полоса 25 кГц - соответствует стандарту TETRA (одночастотная π/4-DQPSK, 36 ксимв/с)

Восстановление кадровой структуры. В системах с временным разделением каналов (TDMA) передача идёт пакетами в строго заданных временных слотах. Если построить временной ряд огибающей мощности сигнала и применить к нему второе БПФ, периоды повторения слотов и кадров проявятся чёткими линиями во «вторичном» спектре - на гармониках частоты повторения кадра.

Конвейер обработки:
1️⃣ cuda_spectrum на малом БПФ (65 536 точек) - для высокого временного разрешения: 1,638 мс на кадр, около 610 кадров в секунду
2️⃣ Из каждого кадра извлекается суммарная мощность в полосе сигнала - получается временной ряд огибающей длительностью 180 с (примерно 110 тыс. отсчётов)
3️⃣ К этому временному ряду применяется второе БПФ - спектр периодичности

Что видно на спектре периодичности TETRA:
📡 55,147 мс - кадр TETRA (паспортное значение 56,67 мс, расхождение 2,7 %)
📡 221,4 мс = 4 кадра, выраженный максимум
📡 443,0 мс = 8 кадров (мультикадр)
📡 147,9 / 88,2 / 73,6 мс - кратные периоды синхрослотов и каналов сигнализации

Прикладной смысл для РТР. Метод не требует знания структуры модуляции и демодуляции - информация о периодичности живёт в огибающей мощности, а не в фазе несущей. Поэтому конвейер универсален для любой передачи с импульсным или слотовым включением передатчика: TETRA, DMR, TETRAPOL, VDL2, HFDL, GSM, а также для частоты повторения импульсов (ЧПИ) обзорных РЛС. Меняется только таблица соответствия пиков паспортным периодам - цепочка обработки одна и та же.

В привязке к разобранному ранее инструментарию TETRA(ранее писали про "2TETRA:2BURST", демо и tetra-rtlsdr) это закрывает первый этап работы: до перехвата голоса в telive-2 и подбора ключа в TEAtime сеть надо найти и опознать в эфире. Совпадение измеренных периодов с паспортной решёткой стандарта (55 / 221 / 443 мс для TETRA) - однозначный маркер при широкополосном сканировании, не требующий запуска тяжёлого декодера на каждой подозрительной несущей.

з.ы.: Два скрипта, объединяемые через канал: extract_power_envelope.py и find_periodicity.py - пока не добавлены в каталог /examples репозитория.

⭐️Полезная Нагрузка

В CUDA_spectrum добавлены примеры - слепой разбор импульсной РЛС в диапазоне 30 МГц

В каталог /examples репозитория CUDA_spectrum(ранее рассказывали здесь и здесь) выложен пример идентификации параметров неизвестной РЛС без априорных данных о её типе. Материал - две записи квадратурных отсчётов с SigIDWiki на частоте около 30,74 МГц(прикладываем ниже) с пометкой каталога «нерегулярная ЧПИ», сделанные с интервалом в одну минуту.

Двухступенчатый разбор тем же конвейером, что применялся к TETRA в предыдущей публикации:
1️⃣ Спектральный портрет (БПФ 524 288 точек, бин 0,18 Гц): огибающая шириной ~30 кГц - интегральная полоса ЛЧМ-импульса; плотная гребенчатая структура из боковых составляющих с неравномерным шагом - спектральная подпись систематически вобулированной ЧПИ, а не случайной нерегулярности.
2️⃣ Анализ периодичности по огибающей мощности (второе БПФ от временного ряда мощности в полосе сигнала): в обеих записях - устойчивый набор из 5 периодов вобуляции в диапазоне 90-150 мс (ЧПИ 6,7-11 Гц). Наиболее стабильный период 101,5 мс совпал между записями с точностью до 0,3 мс. Полный цикл вобуляции - 225-286 мс.

Один конвейер - три класса сигнала, три подписи:
📡 TETRA (временное разделение): огибающая мощности, один период с гармониками - кадр и мультикадр
📡 «Контейнер» (непрерывная ЛЧМ): спектральная гребёнка боковых с равномерным шагом, равным частоте повторения
📡 Неизвестная импульсная РЛС с вобулированной ЧПИ: огибающая мощности, набор из нескольких устойчивых периодов

Меняется только проекция: для пакетной или импульсной коммутации передатчика работает анализ временной огибающей, для непрерывного излучения с быстрой ЛЧМ-перестройкой - спектральная гребёнка боковых. Структура сигнала восстановима без демодуляции, если выбрана область, в которой инвариант сигнала проявлен.

Систематическая вобуляция ЧПИ - типовая мера разрешения дальностной неоднозначности в импульсно-доплеровских РЛС и одновременно противодействие ответным помехам: момент следующего импульса по предыдущему интервалу не предсказывается.

Конкретный отпечаток вобуляции - 5 периодов, 101,5 мс как самый устойчивый - служит идентификатором конкретной РЛС: при повторном появлении сигнала в эфире распознавание сводится к сравнению измеренной решётки периодов с эталонной, без запуска демодулятора. Метка «irregular PRF» в каталоге SigIDWiki - следствие наблюдения без декомпозиции; сигнал не случаен, а строго детерминирован.

⭐️Полезная Нагрузка