Лабораторная 8.22 — Пакетная CSS-синхронизация и PER¶

Цель¶

Расширить CSS-детектор из Labs 8.20/8.21 до детерминированного пакетного приёмника:

обнаружить преамбулу из повторяющихся upchirp и оценить начало пакета;
проверить sync word из двух символов и два downchirp;
оценить целую и дробную составляющие CFO;
скорректировать CFO перед решением payload-символов;
измерить SER, PER, пропуски обнаружения и ложные срабатывания;
проверить чувствительность к sample-rate offset.

Сигнал по-прежнему называется CSS/LoRa-like, а не LoRa-compatible: модель намеренно не реализует LoRa header, whitening, coding, interleaving и CRC.

Структура пакета¶

шумовой префикс | 8 upchirp | sync 18,52 | 2 downchirp |
16 payload-символов | шумовой суффикс

Timing metric выполняет dechirp каждого кандидата преамбулы, суммирует мощность FFT-bin по повторяющимся chirp и сравнивает сильнейший bin со средней мощностью. Sync word и downchirp подтверждают, что высокий metric относится к ожидаемой структуре пакета.

Оценка CFO¶

FFT-пик преамбулы даёт целое смещение в bin, а поворот фазы этого пика между соседними upchirp — дробную часть:

CFO = целое смещение FFT-bin + phase_step / (2π)

По умолчанию вносится CFO 1,25 bin. Без коррекции все payload-пакеты ошибочны; после синхронизации и коррекции контрольная точка -6 dB имеет нулевой PER для фиксированного seed.

Запуск¶

python blocks/block_08_modulation_and_synchronization/python/lab_8_22_css_packet_sync_per.py

Артефакты¶

docs/assets/lab822_css_timing_metric.png
docs/assets/lab822_css_per_vs_snr.png
docs/assets/lab822_css_sro_sensitivity.png
docs/assets/lab822_css_packet_metrics.json

Статистический объём¶

1000 пакетов на каждую точку SNR;
16 000 payload-символов на точку;
1000 независимых noise-only испытаний false alarm;
200 пакетов на каждую точку sample-rate offset.

Нулевой результат — конечный тест, а не доказательство сколь угодно малого PER. Для 1000 пакетов без ошибок приближённая верхняя 95%-граница равна 3/1000.

Критерии приёмки¶

начало примера, sync word и downchirp восстановлены;
ошибка CFO меньше 0,05 bin;
corrected PER ниже uncorrected PER в контрольной точке;
присутствуют missed-detection и false-alarm statistics;
SRO sweep показывает деградацию и предел коррекции пересэмплированием.