unetstack - 我如何将 JANUS 信号记录为 wav 文件？

Question

我正在测试调制解调器之间的互操作性。我的一个调制解调器确实支持 JANUS，我相信基于 UnetStack 的 Subnero 调制解调器 Phy[3]也支持JANUS。我如何发送和记录 JANUS 信号，我可以将其用于其他调制解调器的初步测试？有人可以提供基本的片段吗？

Answer 1

UnetStack 确实有一个 JANUS 的实现，默认情况下，配置在 phy[3] 上。
您可以在调制解调器上进行检查(此处的示例输出来自 unet audio SDOAM，因此您的调制解调器参数可能会有所不同):

> phy[3]
« PHY »

[org.arl.unet.phy.PhysicalChannelParam]
  fec = 7
  fecList ⤇ [LDPC1, LDPC2, LDPC3, LDPC4, LDPC5, LDPC6, ICONV2]
  frameDuration ⤇ 1.1
  frameLength = 8
  janus = true

[org.arl.yoda.FhbfskParam]
  chiplen = 1
  fmin = 9520.0
  fstep = 160.0
  hops = 13
  scrambler = 0
  sync = true
  tukey = true

[org.arl.yoda.ModemChannelParam]
  modulation = fhbfsk
  preamble = (2400 samples)
  threshold = 0.0

(为了保持输出简洁，我删除了一些与此处讨论无关的参数)
需要注意的关键参数:

modulation = fhbfsk 和 janus = true 为 JANUS 设置调制

fmin = 9520.0 , fstep = 160.0 和 hops = 13 是 JANUS

要求设置 fhbfsk 的调制参数

fec = 7 根据 JANUS

的要求从 ICONV2 中选择 fecList

threshold = 0.0 表示禁止接收 JANUS 帧

注意:如果您的调制解调器是 Subnero M25 系列，则标准 JANUS 频带超出了调制解调器的 ~20-30 kHz 操作频带。在这种情况下，JANUS 方案会自动配置为更高的频率(您将在调制解调器中看到 fmin)。请注意，此频率对于与任何其他可能在更高频段支持 JANUS 的调制解调器进行互操作很重要。
要启用 JANUS 接收，您需要:

phy[3].threshold = 0.3

为了避免来自 CONTROL 和 DATA 数据包的任何其他检测，我们可能希望禁用这些:

phy[1].threshold = 0
phy[2].threshold = 0

此时，您可以通过键入 phy << new TxJanusFrameReq() 进行传输，并在调制解调器旁边放置一个水听器，将传输的信号记录为 wav 文件。
但是，我假设您更愿意在调制解调器上进行录音，而不是使用外部水听器。为此，您可以在调制解调器上启用环回模式，并设置调制解调器记录接收到的信号:

phy.loopback = true       # enable loopback
phy.fullduplex = true     # enable full duplex so we can record while transmitting
phy[3].basebandRx = true  # enable capture of received baseband signal
subscribe phy             # show notifications from phy on shell

现在，如果您进行传输，您应该会看到带有捕获信号的 RxBasebandSignalNtf:

> phy << new TxJanusFrameReq()
AGREE
phy >> RxFrameStartNtf:INFORM[type:#3 rxTime:492455709 rxDuration:1100000 detector:0.96]
phy >> TxFrameNtf:INFORM[type:#3 txTime:492456016]
phy >> RxJanusFrameNtf:INFORM[type:#3 classUserID:0 appType:0 appData:0 mobility:false canForward:true txRxFlag:true rxTime:492455708 rssi:-44.2 cfo:0.0]
phy >> RxBasebandSignalNtf:INFORM[adc:1 rxTime:492455708 rssi:-44.2 preamble:3 fc:12000.0 fs:12000.0 (13200 baseband samples)]

该通知以基带复合格式显示您的信号。您可以将其保存到文件中:

save 'x.txt', ntf.signal, 2

要转换为 wav 文件，您需要加载此信号并转换为通带。下面是一些用于执行此操作的示例 Python 代码:

import numpy as np
import scipy.io.wavfile as wav
import arlpy.signal as asig

x = np.genfromtxt('x.txt', delimiter=',')
x = x[:,0] + 1j * x[:,1]
x = asig.bb2pb(x, 12000, 12000, 96000)
wav.write('x.wav', 96000, x)

注意:您需要用调制解调器 fd 中的 fc 和 12000 字段分别替换 fs 的 fc 和 RxBasebandSignalNtf 。对于 Unet 音频，两者都是 12000，但对于 Subnero M25 系列调制解调器，它可能是 24000。
现在您的 wav 文件速度为 96 kSa/s!
您还可以绘制频谱图来检查您是否想要:

import arlpy.plot as plt
plt.specgram(x, fs=96000)