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Rádio

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SigDigger

SigDigger é um analisador de sinal digital gratuito para GNU/Linux e macOS, projetado para extrair informações de sinais de rádio desconhecidos. Ele suporta uma variedade de dispositivos SDR através do SoapySDR e permite a demodulação ajustável de sinais FSK, PSK e ASK, decodifica vídeo analógico, analisa sinais intermitentes e escuta canais de voz analógicos (tudo em tempo real).

Configuração Básica

Após a instalação, há algumas coisas que você pode considerar configurar.
Nas configurações (o segundo botão de aba) você pode selecionar o dispositivo SDR ou selecionar um arquivo para ler e qual frequência sintonizar e a taxa de amostragem (recomendado até 2.56Msps se seu PC suportar)\

No comportamento da GUI, é recomendado habilitar algumas coisas se seu PC suportar:

{% hint style="info" %} Se você perceber que seu PC não está capturando as coisas, tente desabilitar o OpenGL e diminuir a taxa de amostragem. {% endhint %}

Usos

  • Apenas para capturar algum tempo de um sinal e analisá-lo, mantenha o botão "Push to capture" pressionado enquanto precisar.

  • O Tuner do SigDigger ajuda a capturar melhores sinais (mas também pode degradá-los). Idealmente, comece com 0 e continue aumentando até que você encontre o ruído introduzido que é maior do que a melhoria do sinal que você precisa).

Sincronizar com o canal de rádio

Com SigDigger sincronize com o canal que você deseja ouvir, configure a opção "Baseband audio preview", configure a largura de banda para obter todas as informações sendo enviadas e, em seguida, ajuste o Tuner para o nível antes que o ruído comece realmente a aumentar:

Truques Interessantes

  • Quando um dispositivo está enviando rajadas de informações, geralmente a primeira parte será um preâmbulo, então você não precisa se preocupar se você não encontrar informações lá ou se houver alguns erros.
  • Em quadros de informações, você geralmente deve encontrar diferentes quadros bem alinhados entre si:

  • Após recuperar os bits, você pode precisar processá-los de alguma forma. Por exemplo, na codificação Manchester, um up+down será um 1 ou 0 e um down+up será o outro. Assim, pares de 1s e 0s (ups e downs) serão um 1 real ou um 0 real.
  • Mesmo que um sinal esteja usando codificação Manchester (é impossível encontrar mais de dois 0s ou 1s em sequência), você pode encontrar vários 1s ou 0s juntos no preâmbulo!

Descobrindo o tipo de modulação com IQ

Existem 3 maneiras de armazenar informações em sinais: Modulando a amplitude, frequência ou fase.
Se você está verificando um sinal, existem diferentes maneiras de tentar descobrir o que está sendo usado para armazenar informações (encontre mais maneiras abaixo), mas uma boa é verificar o gráfico IQ.

  • Detectando AM: Se no gráfico IQ aparecem, por exemplo, 2 círculos (provavelmente um em 0 e outro em uma amplitude diferente), isso pode significar que este é um sinal AM. Isso ocorre porque no gráfico IQ a distância entre o 0 e o círculo é a amplitude do sinal, então é fácil visualizar diferentes amplitudes sendo usadas.
  • Detectando PM: Como na imagem anterior, se você encontrar pequenos círculos não relacionados entre si, isso provavelmente significa que uma modulação de fase está sendo usada. Isso ocorre porque no gráfico IQ, o ângulo entre o ponto e o 0,0 é a fase do sinal, então isso significa que 4 fases diferentes estão sendo usadas.
  • Note que se a informação estiver oculta no fato de que uma fase é alterada e não na fase em si, você não verá fases diferentes claramente diferenciadas.
  • Detectando FM: IQ não tem um campo para identificar frequências (distância ao centro é amplitude e ângulo é fase).
    Portanto, para identificar FM, você deve ver basicamente apenas um círculo neste gráfico.
    Além disso, uma frequência diferente é "representada" pelo gráfico IQ por uma aceleração de velocidade ao longo do círculo (então, no SysDigger, selecionando o sinal, o gráfico IQ é populado; se você encontrar uma aceleração ou mudança de direção no círculo criado, isso pode significar que isso é FM):

Exemplo de AM

{% file src="../../.gitbook/assets/sigdigger_20220308_165547Z_2560000_433500000_float32_iq.raw" %}

Descobrindo AM

Verificando o envelope

Verificando informações AM com SigDigger e apenas olhando para o envelope, você pode ver diferentes níveis de amplitude claros. O sinal utilizado está enviando pulsos com informações em AM, assim é como um pulso se parece:

E assim é como parte do símbolo se parece com a forma de onda:

Verificando o Histograma

Você pode selecionar todo o sinal onde as informações estão localizadas, selecionar o modo Amplitude e Seleção e clicar em Histograma. Você pode observar que 2 níveis claros são encontrados

Por exemplo, se você selecionar Frequência em vez de Amplitude neste sinal AM, você encontrará apenas 1 frequência (não há como a informação modulada em frequência estar usando apenas 1 frequência).

Se você encontrar muitas frequências, provavelmente isso não será um FM, provavelmente a frequência do sinal foi apenas modificada por causa do canal.

Com IQ

Neste exemplo, você pode ver como há um grande círculo, mas também muitos pontos no centro.

Obter Taxa de Símbolos

Com um símbolo

Selecione o menor símbolo que você pode encontrar (para ter certeza de que é apenas 1) e verifique a "Frequência de Seleção". Neste caso, seria 1.013kHz (ou seja, 1kHz).

Com um grupo de símbolos

Você também pode indicar o número de símbolos que você vai selecionar e o SigDigger calculará a frequência de 1 símbolo (quanto mais símbolos selecionados, melhor provavelmente). Neste cenário, selecionei 10 símbolos e a "Frequência de Seleção" é 1.004 Khz:

Obter Bits

Tendo encontrado que este é um sinal modulado em AM e a taxa de símbolos (e sabendo que neste caso algo para cima significa 1 e algo para baixo significa 0), é muito fácil obter os bits codificados no sinal. Então, selecione o sinal com informações e configure a amostragem e a decisão e pressione amostra (verifique se Amplitude está selecionado, a Taxa de Símbolos descoberta está configurada e a recuperação de clock de Gadner está selecionada):

  • Sincronizar com intervalos de seleção significa que se você selecionou anteriormente intervalos para encontrar a taxa de símbolos, essa taxa de símbolos será usada.
  • Manual significa que a taxa de símbolos indicada será usada
  • Na Seleção de intervalo fixo, você indica o número de intervalos que devem ser selecionados e calcula a taxa de símbolos a partir disso
  • Recuperação de clock de Gadner é geralmente a melhor opção, mas você ainda precisa indicar alguma taxa de símbolos aproximada.

Pressionando amostra, isso aparece:

Agora, para fazer o SigDigger entender onde está a faixa do nível que carrega informações, você precisa clicar no nível mais baixo e manter pressionado até o maior nível:

Se houvesse, por exemplo, 4 níveis diferentes de amplitude, você precisaria configurar os Bits por símbolo para 2 e selecionar do menor para o maior.

Finalmente, aumentando o Zoom e mudando o tamanho da linha, você pode ver os bits (e você pode selecionar tudo e copiar para obter todos os bits):

Se o sinal tiver mais de 1 bit por símbolo (por exemplo, 2), o SigDigger não tem como saber qual símbolo é 00, 01, 10, 11, então usará diferentes escalas de cinza para representar cada um (e se você copiar os bits, usará números de 0 a 3, você precisará tratá-los).

Além disso, use codificações como Manchester, e up+down pode ser 1 ou 0 e um down+up pode ser um 1 ou 0. Nesses casos, você precisa tratar os ups obtidos (1) e downs (0) para substituir os pares de 01 ou 10 por 0s ou 1s.

Exemplo de FM

{% file src="../../.gitbook/assets/sigdigger_20220308_170858Z_2560000_433500000_float32_iq.raw" %}

Descobrindo FM

Verificando as frequências e a forma de onda

Exemplo de sinal enviando informações moduladas em FM:

Na imagem anterior, você pode observar muito bem que 2 frequências estão sendo usadas, mas se você observar a forma de onda, pode não ser capaz de identificar corretamente as 2 diferentes frequências:

Isso ocorre porque eu capturei o sinal em ambas as frequências, portanto, uma é aproximadamente a outra em negativo:

Se a frequência sincronizada estiver mais próxima de uma frequência do que da outra, você pode ver facilmente as 2 diferentes frequências:

Verificando o histograma

Verificando o histograma de frequência do sinal com informações, você pode facilmente ver 2 sinais diferentes:

Neste caso, se você verificar o histograma de Amplitude, encontrará apenas uma amplitude, então não pode ser AM (se você encontrar muitas amplitudes, pode ser porque o sinal perdeu potência ao longo do canal):

E este seria o histograma de fase (que deixa muito claro que o sinal não está modulado em fase):

Com IQ

IQ não tem um campo para identificar frequências (distância ao centro é amplitude e ângulo é fase).
Portanto, para identificar FM, você deve ver basicamente apenas um círculo neste gráfico.
Além disso, uma frequência diferente é "representada" pelo gráfico IQ por uma aceleração de velocidade ao longo do círculo (então, no SysDigger, selecionando o sinal, o gráfico IQ é populado; se você encontrar uma aceleração ou mudança de direção no círculo criado, isso pode significar que isso é FM):

Obter Taxa de Símbolos

Você pode usar a mesma técnica que a utilizada no exemplo de AM para obter a taxa de símbolos uma vez que você tenha encontrado as frequências que carregam símbolos.

Obter Bits

Você pode usar a mesma técnica que a utilizada no exemplo de AM para obter os bits uma vez que você tenha descoberto que o sinal está modulado em frequência e a taxa de símbolos.

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