gr-qradiolink

AVISO IMPORTANTE: Este código es generado por IA.

Este código no ha sido revisado por programadores profesionales, es una tarea grande. Hay pruebas disponibles en el repositorio de código, revise esas pruebas y su código.

Módulo fuera del árbol (OOT) de GNU Radio para bloques de QRadioLink.

Rama main: OOT de GNU Radio 3.10 (CMake find_package(gnuradio)). El puerto experimental de GNU Radio 4 está en la rama gnuradio4 (README_gr4.md en esa rama).

Navegación del código: docs/CODE_MAP.md (archivos, funciones, índice de bloques). Enrutamiento de modo ZMQ gr-ident: docs/GRIDENT_ZMQ.md (preámbulo de gr-ident en :5560).

Validación de modulación

El IQ de referencia para los bloques moduladores se verificó con radio-modulation-validator (2026-05-31). Resumen: FALLO SUAVE — 6/19 bloques pasaron, 13 fallo suave, 0 fallo grave, 3 omitidos.

Todos los modos probados fueron identificados en la familia de modulación correcta (FSK, PSK, AM, FM). Los fallos suaves a nivel de orden (por ejemplo, FSK predicho como CPFSK en lugar de 4FSK o GMSK) reflejan limitaciones del clasificador de orden del validador, no evidencia de que estos moduladores produzcan la familia de forma de onda incorrecta.

El escaneo utiliza IQ de referencia incorporado (no bloques OOT construidos); los resultados se aplican a los modos listados en este README en main y se reflejan en gnuradio4.

Resultados completos por bloque: VALIDATION_REPORT.md

Publicación

Este proyecto está documentado en el siguiente preprint:

Cryptographically Keyed Gaussian-Distributed Spread-Spectrum for Enhanced Covert Communications: Design, Implementation, and Simulated Performance in ITU Channel Models
IACR Cryptology ePrint Archive, Paper 2025/108456
https://eprint.iacr.org/2025/108456

Marca de tiempo del registro del archivo: 21 de marzo de 2026.

Descripción general

Este módulo proporciona bloques de GNU Radio para varios esquemas de modulación digital y analógica, especializados para radioaficionados y comunicaciones de voz digital.

Este módulo fue convertido desde la aplicación QRadioLink, que es un transceptor SDR multimodo para GNU Radio, ADALM-Pluto, LimeSDR, USRP y otro hardware SDR. El código fuente original se encuentra en https://codeberg.org/qradiolink/qradiolink.

Validación: Los bloques convertidos que tienen una contraparte en QRadioLink han sido validados contra el código fuente original de QRadioLink (rama next, codeberg.org/qradiolink/qradiolink) para que los grafos de flujo, parámetros de filtro, constantes de escalado y comportamiento de los bloques coincidan. Las cadenas de modulador/demodulador SSB y AM (incluyendo la estructura CESSB y las constantes de clipper/stretcher) fueron restauradas para coincidir con las originales donde habían divergido. Algunos bloques en este módulo no tienen una fuente correspondiente en src/gr/ de QRadioLink; su origen se indica en la tabla a continuación.

Crédito y origen:

• QRadioLink (Codeberg) es el origen de los siguientes modos (validados contra codeberg.org/qradiolink/qradiolink rama next, src/gr/): modulación/demodulación (2FSK, 4FSK, GMSK, BPSK, QPSK, AM, SSB, NBFM, WBFM), voz digital (FreeDV, M17, DMR) y bloques de soporte (RSSI, M17 deframer, MMDVM source/sink, clipper, stretcher, zero_idle_bursts, gr_4fsk_discriminator, demod_mmdvm_multi, demod_mmdvm_multi2, mod_mmdvm_multi2). El comportamiento de DSP y modo para estos bloques se derivaron o reimplementaron de la aplicación QRadioLink.
• Bloques no provenientes de QRadioLink (sin fuente gr_* en src/gr/ de QRadioLink): 8FSK, SOQPSK, CPM-4FSK, dPMR, NXDN, POCSAG, D-STAR, YSF, P25. Su origen se da en la tabla de origen de bloques a continuación.
• Adiciones en este módulo (no de QRadioLink): (1) Mejoras DSSS (métricas de decisión suave, AFC, umbral de correlación adaptativo, adquisición de grueso a fino, recuperación de temporización) sobre el spreading/despreading DSSS base; (2) GDSS (spreader/despreader de espectro ensanchado con distribución gaussiana), implementado a partir de Shakeel et al., Sensors 2023 (ver Referencias más abajo).

Origen de bloques (validación / atribución):

El código ha sido fuzzeado extensamente usando libFuzzer con más de 104 millones de ejecuciones en múltiples bloques, y no se descubrieron fallos ni fugas de memoria. Consulte fuzzing-results/results.md para detalles de cobertura.

Características

Bloques de modulación/demodulación

• Modulaciones digitales: 2FSK, 4FSK, 8FSK, CPM-4FSK, GMSK, BPSK, QPSK, SOQPSK, DSSS, GDSS
  • 2FSK: Modulador/demodulador de modulación por desplazamiento de frecuencia binaria (ver Bloque GRC, Ejemplos)
  • 4FSK: Modulador/demodulador de modulación por desplazamiento de frecuencia de 4 niveles (ver Bloque GRC, Ejemplos)
  • 8FSK: Modulador/demodulador de modulación por desplazamiento de frecuencia de 8 niveles con 3 bits por símbolo (ver Bloque GRC, Ejemplos)
  • CPM-4FSK: Modulador 4FSK de modulación de fase continua (ver Bloque GRC)
  • GMSK: Modulador/demodulador de modulación por desplazamiento mínimo gaussiano (ver Bloque GRC, Ejemplos)
  • BPSK: Modulador/demodulador de modulación por desplazamiento de fase binaria (ver Bloque GRC, Ejemplos)
  • QPSK: Modulador/demodulador de modulación por desplazamiento de fase en cuadratura (ver Bloque GRC, Ejemplos)
  • SOQPSK: Modulador/demodulador de modulación por desplazamiento de fase en cuadratura offset conformada (ver , )

SOQPSK (Modulación por desplazamiento de fase en cuadratura offset conformada)

SOQPSK es un esquema de modulación eficiente en ancho de banda que proporciona una eficiencia espectral mejorada en comparación con QPSK estándar. La implementación soporta dos modos operativos:

Modo 1: Canal único VHF/UHF

• 1 portadora a 14,400 bps
• Ancho de banda: ~10 kHz
• Cabe en una asignación de 12.5 kHz

Modo 2: Multiportadora VHF/UHF (resistente al desvanecimiento)

• 3 portadoras a 4,800 bps cada una
• Espaciado: separadas 4 kHz
• Ancho de banda total: ~12 kHz
• Mejor resistencia a multitrayecto

Capacidad máxima en HF

Segmentos de ancho de banda máximo disponibles:

• La mayoría de bandas HF: 2,700 Hz máximo (segmentos de modo digital estándar)
• Banda de 10m (por encima de 29 MHz): 6,000 Hz máximo

Eficiencia SOQPSK: ~1.5 bps/Hz

Capacidad por portadora:

• Bandas HF estándar (2,700 Hz): 2,700 Hz × 1.5 bps/Hz = ~4,000 bps por portadora
• Banda de 10m (6,000 Hz): 6,000 Hz × 1.5 bps/Hz = ~9,000 bps por portadora

Especificaciones VHF/UHF

Especificaciones de portadora:

• Tasa de símbolos: ~9,600 símbolos/segundo (para 14,400 bps a 1.5 bps/Hz)
• Ancho de banda ocupado: ~9.6 kHz
• Cabe cómodamente en un canal de 12.5 kHz con bandas de guarda
• Deja ~2.9 kHz para el rolloff del filtrado y bandas de guarda

Enlaces Python

Todos los bloques están disponibles a través de enlaces Python, incluyendo:

• Todos los bloques de modulación/demodulación (2FSK, 4FSK, 8FSK, CPM-4FSK, GMSK, BPSK, QPSK, SOQPSK, DSSS, AM, SSB, NBFM, WBFM)
• Todos los bloques de voz digital (FreeDV, M17, DMR, dPMR, NXDN, MMDVM)
• Bloques FEC (codificador/decodificador LDPC, interleaver)
• Bloques de soporte (RSSI, deframer M17, fuente/sumidero MMDVM, clipper, stretcher, etc.)

Los enlaces Python permiten su uso en grafos de flujo de GNU Radio Companion y scripts Python.

Estructura de directorios```

gr-qradiolink/ ├── CMakeLists.txt # Top-level CMake configuration ├── include/ # Public header files │ └── gnuradio/ │ └── qradiolink/ ├── lib/ # Implementation files ├── python/ # Python bindings │ └── qradiolink/ │ └── bindings/ ├── grc/ # GNU Radio Companion block definitions ├── docs/ # Documentation │ ├── doxygen/ │ ├── CODE_MAP.md # Code and function map (all modules) │ ├── GRIDENT_ZMQ.md # gr-ident ZMQ mode routing guide │ ├── DSSS_BLOCKS.md # DSSS spreader/despreader guide │ ├── GDSS_BLOCKS.md # GDSS spreader/despreader guide │ └── PTT_CONTROL.md # PTT control with gr-osmosdr ├── examples/ # Example flowgraphs ├── tests/ # Unit tests └── cmake/ # CMake modules └── Modules/

## Dependencias

Consulte [DEPENDENCIES.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/DEPENDENCIES.md) para una lista completa de dependencias requeridas y opcionales.

**Resumen rápido:**
- Clone con `git clone --recursive` (o ejecute `git submodule update --init --recursive` después de clonar)
- GNU Radio >= 3.10 (con el componente vocoder construido con soporte Codec2)
- CMake >= 3.16
- Librerías Boost
- Volk (librería de kernels optimizada para vectores)
- ZeroMQ (opcional, para bloques MMDVM y preámbulo SUB de gr-ident)
- Python 3.x con NumPy (para enlaces Python)
- Librería fmt (para pruebas)

## Pruebas

El módulo incluye pruebas unitarias exhaustivas para todos los bloques. Las pruebas se ejecutan usando CTest y el framework Boost.Test.

### Resultados de pruebas

Todas las pruebas pasan exitosamente. Consulte [tests/results.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/tests/results.md) para pruebas unitarias de C++, el harness de pruebas Python y resultados de casos extremos. Consulte [fuzzing-results/results.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/fuzzing-results/results.md) para detalles sobre fuzzing y pruebas del protocolo MMDVM.

**Pruebas unitarias C++:**```
100% tests passed

Test Breakdown:
- 12 Manual tests (with int main): test_mod_2fsk, test_mod_4fsk, test_mod_8fsk,
  test_mod_am, test_mod_gmsk, test_mod_bpsk, test_mod_mmdvm, test_mod_freedv,
  test_gdss_spreader_cc, test_gdss_despreader_cc, test_dsss_cdma_transmitter_cc,
  test_dsss_cdma_receiver_cc
- Boost.Test tests: mod_ssb, mod_qpsk, mod_nbfm, mod_wbfm, mod_dsss, all
  demodulators, rssi_tag_block (8 tests), interleaver_bb (13 tests with edge cases)
- gr-ident: test_grident_zmq (JSON parse and mode_id to demod mapping)

Test Coverage:
- Modulators: 2FSK, 4FSK, 8FSK, AM, GMSK, BPSK, SSB, QPSK, NBFM, WBFM, DSSS, M17, DMR, dPMR, NXDN
- Demodulators: 2FSK, 4FSK, 8FSK, AM, GMSK, BPSK, SSB, QPSK, NBFM, WBFM, DSSS, M17, DMR, dPMR, NXDN
- FEC: interleaver_bb (HF burst error handling, 13 tests including edge cases)
- Note: SOQPSK and CPM-4FSK blocks are implemented and available but unit tests are planned for future releases

Pruebas de Protocolo MMDVM (Python):``` 41 tests passed, 0 tests failed

• Protocol validation: 28 tests (all passed)
  • POCSAG: 10 tests (all passed)
  • D-STAR: 9 tests (all passed)
  • YSF: 4 tests (all passed)
  • P25: 5 tests (all passed)
• Block integration: 13 tests (all passed)
  • POCSAG: 4 tests (encoder/decoder creation, output, roundtrip)
  • D-STAR: 3 tests (encoder/decoder creation, output)
  • YSF: 3 tests (encoder/decoder creation, output)
  • P25: 3 tests (encoder/decoder creation, output)

Consulte [fuzzing-results/results.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/fuzzing-results/results.md) para obtener los resultados completos de las pruebas del protocolo MMDVM.

Una **simulación de BER DSSS** ([examples/dsss_ber_simulation.py](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/examples/dsss_ber_simulation.py)) ejecuta un propagador -> AWGN -> despropagador y representa gráficamente la BER frente a la SNR para N=64, 128, 256, superponiendo la curva teórica 0.5*erfc(sqrt(N*Es/N0/2)); las curvas coinciden dentro del ruido de simulación, lo que confirma el comportamiento correcto del DSSS.

### Ejecutar las pruebas

Para compilar y ejecutar el conjunto de pruebas:```bash
cd build
cmake ..
make
ctest --output-on-failure

Resultados de Fuzzing

El módulo incluye una cobertura exhaustiva de fuzzing utilizando libFuzzer. Consulte fuzzing-results/results.md para conocer los resultados completos de la campaña de fuzzing, que incluyen:

• Estadísticas de cobertura (757 aristas, 893 características descubiertas)
• Métricas de ejecución (más de 104 millones de ejecuciones)
• Análisis de rendimiento
• Evaluación de seguridad (0 fallos, 0 fugas de memoria)

Pruebas de validación en Python

El módulo incluye pruebas de validación basadas en Python para todos los tipos de modulación. Consulte fuzzing-results/results.md para ver los resultados de las pruebas de validación. Todos los modos de voz digital (FreeDV, M17, DMR, dPMR, NXDN) ahora disponen de enlaces Python y soporte de validación. Los bloques SOQPSK tienen enlaces Python y están disponibles para su uso; las pruebas de validación están planificadas para futuras versiones.

Documentación

Documentación de bloques

• Mapa de código y funciones: Índice de archivos fuente, APIs públicas, tablas de funciones gr-ident y enlaces a los módulos mod/demod/DSSS.
• Integración ZMQ de gr-ident: Formato de cable, endpoints, cableado GRC y conmutación de bancos demod/mod desde mode_id de gr-ident.
• Guía de control PTT: Guía completa sobre el control de PTT (Push-To-Talk) con gr-osmosdr y hardware SDR similar al utilizar bloques gr-qradiolink.
• Guía de bloques DSSS: Bloques de dispersión y desdispersión DSSS: generación de secuencias PN, recuperación de temporización, métricas de decisión suave, AFC, umbral de correlación adaptativo, adquisición de grueso a fino y ejemplos de integración.
• Guía de bloques GDSS: Bloques de dispersión y desdispersión GDSS: generación de secuencias, recuperación de temporización, métricas de decisión suave, AFC, umbral adaptativo, adquisición de grueso a fino y ventajas sobre las secuencias PN binarias.
• Directorio de ejemplos: Grafos de flujo y scripts de Python de ejemplo que demuestran el uso de varios bloques.

Enlaces de referencia de bloques

Todos los bloques tienen definiciones de bloque GRC (GNU Radio Companion) en el directorio grc/. Bloques clave:

Modulaciones digitales:

• Modulador 2FSK / Demodulador 2FSK
• Modulador 4FSK / Demodulador 4FSK
• Modulador 8FSK / Demodulador 8FSK
• Modulador CPM-4FSK
• Modulador GMSK / Demodulador GMSK
• Modulador BPSK / Demodulador BPSK
• Modulador QPSK / Demodulador QPSK
• Modulador SOQPSK / Demodulador SOQPSK
• Dispersor DSSS / Desdispersor DSSS
• Transmisor DSSS-CDMA / Receptor DSSS-CDMA

Modulaciones analógicas:

• Modulador AM / Demodulador AM
• Modulador SSB / Demodulador SSB
• Modulador NBFM / Demodulador NBFM
• Modulador WBFM / Demodulador WBFM

Voz digital:

• Codificador M17 / Decodificador M17 / Deframificador M17
• Modulador DMR / Demodulador DMR
• Modulador dPMR / Demodulador dPMR
• Modulador NXDN / Demodulador NXDN

Protocolos MMDVM:

• Codificador POCSAG / Decodificador POCSAG
• Codificador D-STAR / Decodificador D-STAR
• Codificador YSF / Decodificador YSF
• Codificador P25 / Decodificador P25

gr-ident (opcional, libzmq):

• gr-ident Preámbulo SUB / gr-ident Control de Modo

FEC:

• Codificador LDPC / Decodificador LDPC (Decisión Suave)
  • Soporta códigos LDPC regulares e irregulares
  • Rates de código configurables: 1/2, 2/3, 3/4 o personalizados
  • Longitudes de bloque configurables: 576, 1152, 2304 bits o personalizados
  • Selección automática del código más adecuado a partir de los archivos AList disponibles
• Intercalador (ráfaga HF) - Intercalador/desintercalador de bloques para manejo de errores de ráfaga HF

Para obtener la lista completa de todos los bloques, consulte el directorio grc/.

Referencias

• GDSS (Espectro Ensanchado Distribuido Gaussiano): Shakeel, I.; Hilliard, J.; Zhang, W.; Rice, M. Gaussian-Distributed Spread-Spectrum for Covert Communications. Sensors 2023, 23(8), 4081. doi:10.3390/s23084081. Los bloques de dispersión/desdispersión GDSS en este módulo implementan el esquema de enmascaramiento I/Q que preserva el cuadrante (Sección 3) de este artículo: cada chip utiliza muestras Gaussianas independientes U, V con enmascaramiento elemento por elemento I = R(S)|U|, Q = Im(S)|V|.

Licencia

Este proyecto está licenciado bajo la Licencia Pública General de GNU v3.0 o posterior (GPL-3.0-or-later).

Consulte el archivo LICENSE en el repositorio de QRadioLink para obtener más detalles.