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A vueltas con las grabaciones.
Algunos aclaraciones al respecto.
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A vueltas con las grabaciones.

Ejemplo file 1...
Ejemplo file 2...

Vamos a hablar de grabaciones. De los problemas e inconvenientes que nos encontramos a diario, y de las posibilidades que ofrece la ultima versión de SA.

Hubo varias razones para desarrollar el cargador propietario de SA. Una de ellas fue que el formato I/Q esta siendo muy popular y, por extraño que parezca, la calidad de las grabaciones en este formato es muy baja.

En general, la baja calidad de las grabaciones es un problema global. Ya lo hemos mencionado aquí, por lo que no vamos a repetir lo mismo. Mi intención es centrarnos en algunos aspectos que nos son tan obvios.

Hay varias grabaciones I/Q en el sitio http://www.iw3aut.altervista.org/files/samples/index.php

Al cargar alguno de estos ficheros en SA (véase enlaces en la cabecera) es sorprendente el bajo nivel de las grabaciones.



Estas grabaciones deberían ser un ejemplo de la potencia y posibilidades de la tecnología SDR. Desafortunadamente, es todo lo contrario. No se puede considerar de ninguna manera un trabajo de calidad.

El nivel es tan bajo que al amplificarlo, la calidad conseguida es inferior a una grabación de 8 bits. Recordemos que las grabaciones de 8 bits no se consideran adecuada para el análisis de señal. Mas bien son útiles para digitalizar voz en banda estrecha.



El margen dinámico de tales “señales” es extremadamente bajo. Desde el punto de vista espectral, parecen aplanadas e insulsas. Yo las llamo grabaciones “mortecinas” ya que el ruido de fondo debido a la pobre digitalización es demasiado alto. Estas grabaciones son muy dudosas para llegar a un análisis e identificación adecuado, a pesar de que se supone que el formato I/Q es el ideal para estas tareas por su alta calidad.

Este problema es característico de los receptores SDR. Ya nos enfrentamos a él hace 4 años cuando comenzamos a analizar esas señales y nos dimos cuenta de la baja calidad de las grabaciones. Y según parece, el problema no ha sido solucionado todavía.

Es muy curioso observar la baja calidad de las grabaciones cuando la tecnología SDR está en plena expansión y los ADC han mejorado notablemente. El problema persiste y no parece que vaya a desaparecer.

Podría parecer que el fondo del problema reside en la insuficiente amplificación en los circuitos del receptor SDR. En DSP todo esta relacionado entre sí. Nada aparece ni desaparece por arte de magia.
Si la capacidad del procesado es de 16 bits y estos se usan en todo el margen para un ancho de 40 Mhz, tendremos una resolución de unos 600-620 Hz por haz. Eso quiere decir que si pretende seleccionar haces de unos 10 Khz a partir del anterior resultado, no se conseguirá ninguna mejora y los niveles de señal útiles serán solo 20-40.

Solo es un ejemplo pero refleja la realidad. Y solo es un problema de los asociados a los ADC usados en los receptores SDR.

Este problema se puede enmascarar usando filtros, aumentando la capacidad digital y usando aritmética de punto flotante después del ADC, pero eso no cambia la realidad de las cosas y fuerza a los desarrolladores a solucionar problemas nada sencillos.

There are lot of powerfull SDR recievers with powerfull ADC represented today, Hoy en día existen potentes receptores SDR con potentes ADC con salidas digitales en formatos de 24-32 bits. Podría parecer que de esta manera las grabaciones deberían ser siempre buenas, pero normalmente no es así.

El margen dinámico para 16 bits es de unos 96 Db. Para 24 bits de unos 145 Db y para 32 bits de unos 193 Db. Si consideramos los formatos usados actualmente para las señales, el margen dinámico de 32 bits en punto flotante seria de unos 700 Db, y de unos 7000-8000 Db en el caso de 64 bits. Estos valores tan fantásticos no son posible a la hora de presentar un espectro, ya que se convertiría en un caos de colores imposibles de interpretar. Ya es bastante difícil presentarlo con 16 bits de una manera clara, por lo que hacerlo y reproducir señales con 140 Db de margen dinámico es muy improbable.

Como aproximación al problema, un gran margen dinámico permitiría una buena calidad aunque no soluciona el problema, ya que la habilidad para usar todo el potencial del equipo radica en la persona. Y curiosamente no solo no se entiende esto sino que hay mucha gente que no quiere entenderlo, lo que no deja de ser sorprendente en general.



Se puede ver claramente que las interferencias de ruido impulsivo arruinan las ventajas de los 24 bits por lo que en esta grabación solo tenemos 5000-7000 niveles de los 16700000 posibles. La mayor parte del margen dinámico se desperdicia en presentar el ruido impulsivo en detrimento de los datos importantes. Y si consideramos que es una grabación de 96 Khz de ancho y las posibles señales a analizar tienen unos 3 Khz, las posibilidades de encontrarnos con los problemas descritos anteriormente son muy altas.

Este problema empeora dado que en numerosos casos y por diferentes razones, se requieren grabaciones de 16 bits y una conversión directa de formato solo agrava el problema. Generalmente se usan editores de sonido para esta conversión. El fichero se carga en 24-32 bits y se salva en 16. En este proceso se produce un escalado de la señal y los programas de conversión raramente dedican tiempo y esfuerzo a mantener el mayor parecido posible con la señal original.
En este caso, puede suceder que la señal original sea adecuada para el análisis, como sucede en el anterior ejemplo, al escala a 65000 niveles el ruido impulsivo, los niveles útiles de señal se reducen de unos 100000-300000 a solo 1200-1500 en el nuevo formato. Como resultado tenemos una excelente resolución para el ruido y una miserable para la señal de interés.

El modo de previsualización de SA permite escalar la señal antes de cargarla, permitiendo usar todo el margen dinámico para la señal de interés usando el artificio de recortar el ruido que no nos interesa, lo que como regla puede servir para casos de interferencias de ruido impulsivo.



Esta característica del SA esta pensada para formatos de 24 y 32 bits, en aritmética fija o de punto flotante, ya que los formatos de 8 y 16 bits suelen estar escalados adecuadamente, y en 24-32 bits el escalado y amplificación no mejoran la señal.

En la gran mayoría de los casos 16 bits es suficiente para digitalizar las señales, si se sigue la simple regla se usar todo el margen dinámico para la señal. Por “todo” hay que entender que nos referimos a un 70-80% del margen dinámico máximo, disponiendo así de una tolerancia para imprevistos sea cual sea el numero de bits usado.

Normalmente, hay problemas con los formatos de 16 bits cuando se digitalizan anchos de 10-100 Mh y se pretende despuéss extraer señales de unos Khz. Ciertamente, SA es un analizador universal y permite hacer muchas cosas con las grabaciones, pero no es un receptor offline, y no se recomienda para esas labores. SA trabaja con 50 Mhz o más, pero no se garantizan resultado si se pretende extraer y analizar señales de 5,10 o 100 kHz, a partir de 50 Mhz de ancho. Esto se debe hacer en el receptor durante la recepción. Esta tarea es una de las básicas de los receptores aunque a menudo se supone erróneamente que deberían efectuarla los analistas.

Realmente, estos problemas no son un secreto para nadie. Un gran porcentaje de grabaciones en la red van cambiando se sitio. Y no es raro encontrar grabaciones presuntamente modernas que ya hemos visto en otros sitios hace 5-6 años.

Suerte y al toro.
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Файл создан: 26 Mar 2010 20:09, посл. исправление: 06 Apr 2010 21:43
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