gr-qradiolink

AVISO IMPORTANTE: Este código foi gerado por IA.

Este código não foi revisado por programadores profissionais, é uma tarefa grande. Existem testes disponíveis no código base, por favor revise-os e seu código.

Módulo GNU Radio fora da árvore (OOT) para blocos do QRadioLink.

Branch main: GNU Radio 3.10 OOT (CMake find_package(gnuradio)). A porta experimental GNU Radio 4 está no branch gnuradio4 (README_gr4.md naquele branch).

Navegação pelo código: docs/CODE_MAP.md (arquivos, funções, índice de blocos). Roteamento de modo ZMQ do gr-ident: docs/GRIDENT_ZMQ.md (preâmbulo do gr-ident em :5560).

Validação de modulação

O IQ de referência para blocos moduladores foi verificado com radio-modulation-validator (2026-05-31). Resumo: SOFT FAIL — 6/19 blocos passaram, 13 soft fail, 0 hard fail, 3 ignorados.

Todos os modos testados foram identificados na família de modulação correta (FSK, PSK, AM, FM). Os soft fails de nível de ordem (por exemplo, FSK previsto como CPFSK em vez de 4FSK ou GMSK) refletem limites do classificador de ordem do validador, não evidência de que esses moduladores produzam a família de forma de onda errada.

A varredura usa IQ de referência integrado (não blocos OOT compilados); os resultados se aplicam aos modos listados neste README no main e são espelhados no gnuradio4.

Resultados completos por bloco: VALIDATION_REPORT.md

Publicação

Este projeto está documentado no seguinte preprint:

Espectro Disperso de Distribuição Gaussiana Chaveado Criptograficamente para Comunicações Encobertas Aprimoradas: Projeto, Implementação e Desempenho Simulado em Modelos de Canal da UIT IACR Cryptology ePrint Archive, Paper 2025/108456 https://eprint.iacr.org/2025/108456

Registro de arquivo com timestamp: 21 de março de 2026.

Visão Geral

Este módulo fornece blocos GNU Radio para vários esquemas de modulação digital e analógica, especializados para rádio amador e comunicações de voz digital.

Este módulo foi convertido do aplicativo QRadioLink, que é um transceptor SDR multimodo para GNU Radio, ADALM-Pluto, LimeSDR, USRP e outros hardware SDR. O código fonte original está localizado em https://codeberg.org/qradiolink/qradiolink.

Validação: Blocos convertidos que possuem contraparte no QRadioLink foram validados contra o código fonte original do QRadioLink (branch next, codeberg.org/qradiolink/qradiolink) para que fluxogramas, parâmetros de filtro, constantes de escala e comportamento dos blocos coincidam. As cadeias de modulador/demodulador SSB e AM (incluindo estrutura CESSB e constantes de clipper/stretcher) foram restauradas para corresponder ao original onde haviam divergido. Alguns blocos neste módulo não possuem fonte correspondente em src/gr/ do QRadioLink; sua origem é indicada na tabela abaixo.

Crédito e origem:

QRadioLink (Codeberg) é a origem dos seguintes modos (validados contra codeberg.org/qradiolink/qradiolink branch next, src/gr/): modulação/demodulação (2FSK, 4FSK, GMSK, BPSK, QPSK, AM, SSB, NBFM, WBFM), voz digital (FreeDV, M17, DMR) e blocos de suporte (RSSI, M17 deframer, MMDVM source/sink, clipper, stretcher, zero_idle_bursts, gr_4fsk_discriminator, demod_mmdvm_multi, demod_mmdvm_multi2, mod_mmdvm_multi2). O DSP e o comportamento de modo para esses blocos foram derivados ou reimplementados do aplicativo QRadioLink.
Blocos não provenientes do QRadioLink (nenhuma fonte gr_* no src/gr/ do QRadioLink): 8FSK, SOQPSK, CPM-4FSK, dPMR, NXDN, POCSAG, D-STAR, YSF, P25. Sua origem é fornecida na tabela de origem dos blocos abaixo.
Adições neste módulo (não do QRadioLink): (1) Aprimoramentos do DSSS (métricas de decisão suave, AFC, limiar de correlação adaptativo, aquisição grosseira a fina, recuperação de temporização) sobre o espalhamento/dessepalhamento DSSS base; (2) GDSS (espalhador/dessepalhador de espectro disperso de distribuição gaussiana), implementado a partir de Shakeel et al., Sensors 2023 (consulte Referências abaixo).

Origem dos blocos (validação/atribuição):

O código foi submetido a fuzzing extensivo usando libFuzzer com mais de 104 milhões de execuções em vários blocos, e nenhuma falha ou vazamento de memória foi descoberto. Consulte fuzzing-results/results.md para detalhes de cobertura.

Recursos

Blocos de Modulação/Demodulação

Modulações Digitais: 2FSK, 4FSK, 8FSK, CPM-4FSK, GMSK, BPSK, QPSK, SOQPSK, DSSS, GDSS
- 2FSK: Modulador/demodulador Binary Frequency Shift Keying (veja Bloco GRC, Exemplos)
- 4FSK: Modulador/demodulador 4-level Frequency Shift Keying (veja Bloco GRC, Exemplos)
- 8FSK: Modulador/demodulador 8-level Frequency Shift Keying com 3 bits por símbolo (veja Bloco GRC, Exemplos)
- CPM-4FSK: Modulador Continuous Phase Modulation 4FSK (veja Bloco GRC)
- GMSK: Modulador/demodulador Gaussian Minimum Shift Keying (veja Bloco GRC, Exemplos)
- BPSK: Modulador/demodulador Binary Phase Shift Keying (veja Bloco GRC, Exemplos)
- QPSK: Modulador/demodulador Quadrature Phase Shift Keying (veja Bloco GRC, Exemplos)
- SOQPSK: Modulador/demodulador Shaped Offset Quadrature Phase Shift Keying (veja Bloco GRC, Detalhes)

SOQPSK (Shaped Offset Quadrature Phase Shift Keying)

SOQPSK é um esquema de modulação eficiente em largura de banda que proporciona eficiência espectral melhorada em comparação com o QPSK padrão. A implementação suporta dois modos operacionais:

Modo 1: Canal Único VHF/UHF

1 portadora a 14.400 bps
Largura de banda: ~10 kHz
Cabe em alocação de 12,5 kHz

Modo 2: Multiportadora VHF/UHF (resistente a desvanecimento)

3 portadoras a 4.800 bps cada
Espaçamento: 4 kHz de distância
Largura de banda total: ~12 kHz
Melhor resistência a multipercurso

Capacidade Máxima em HF

Segmentos de largura de banda máxima disponíveis:

Maioria das bandas HF: 2.700 Hz máx (segmentos de modo digital padrão)
Banda de 10m (acima de 29 MHz): 6.000 Hz máx

Eficiência SOQPSK: ~1,5 bps/Hz

Capacidade por Portadora:

Bandas HF padrão (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

Especificações VHF/UHF

Especificações da portadora:

Taxa de símbolo: ~9.600 símbolos/segundo (para 14.400 bps a 1,5 bps/Hz)
Largura de banda ocupada: ~9,6 kHz
Cabe confortavelmente em canal de 12,5 kHz com bandas de guarda
Deixa ~2,9 kHz para rolloff de filtragem e bandas de guarda

Ligação Python

Todos os blocos estão disponíveis através de ligações Python, incluindo:

Todos os blocos de modulação/demodulação (2FSK, 4FSK, 8FSK, CPM-4FSK, GMSK, BPSK, QPSK, SOQPSK, DSSS, AM, SSB, NBFM, WBFM)
Todos os blocos de voz digital (FreeDV, M17, DMR, dPMR, NXDN, MMDVM)
Blocos FEC (codificador/decodificador LDPC, interleaver)
Blocos de suporte (RSSI, deframer M17, fonte/sumidouro MMDVM, clipper, stretcher, etc.)

As ligações Python permitem uso em fluxogramas do GNU Radio Companion e scripts Python.

Estrutura de Diretórios```

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/

## Dependências

Consulte [DEPENDENCIES.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/DEPENDENCIES.md) para obter uma lista completa de dependências necessárias e opcionais.

**Resumo Rápido:**
- Clone com `git clone --recursive` (ou execute `git submodule update --init --recursive` após clonar)
- GNU Radio >= 3.10 (com componente vocoder construído com suporte a Codec2)
- CMake >= 3.16
- bibliotecas Boost
- Volk (Biblioteca de Kernels Otimizada por Vetores)
- ZeroMQ (opcional, para blocos MMDVM e gr-ident preamble SUB)
- Python 3.x com NumPy (para ligações Python)
- biblioteca fmt (para testes)

## Testes

O módulo inclui testes unitários abrangentes para todos os blocos. Os testes são executados usando CTest e o framework Boost.Test.

### Resultados dos Testes

Todos os testes passam com sucesso. Consulte [tests/results.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/tests/results.md) para testes unitários C++, test harness Python e resultados de casos extremos. Consulte [fuzzing-results/results.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/fuzzing-results/results.md) para detalhes de testes de fuzzing e protocolo MMDVM.

**Testes Unitários 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

Testes 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 obter resultados completos dos testes de protocolo MMDVM.

Uma simulação **DSSS BER** ([examples/dsss_ber_simulation.py](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/examples/dsss_ber_simulation.py)) executa spreader -> AWGN -> despreader e plota BER vs SNR para N=64, 128, 256, sobrepondo a curva teórica 0.5*erfc(sqrt(N*Es/N0/2)); as curvas coincidem dentro do ruído de simulação, confirmando o comportamento correto do DSSS.

### Executando Testes

Para construir e executar o conjunto de testes:```bash
cd build
cmake ..
make
ctest --output-on-failure

Resultados de Fuzzing

O módulo inclui cobertura abrangente de fuzzing usando libFuzzer. Consulte fuzzing-results/results.md para obter resultados completos da campanha de fuzzing, incluindo:

Estatísticas de cobertura (757 arestas, 893 recursos descobertos)
Métricas de execução (mais de 104 milhões de execuções)
Análise de desempenho
Avaliação de segurança (0 travamentos, 0 vazamentos de memória)

Testes de Validação em Python

O módulo inclui testes de validação baseados em Python para todos os tipos de modulação. Consulte fuzzing-results/results.md para os resultados dos testes de validação. Todos os modos de voz digital (FreeDV, M17, DMR, dPMR, NXDN) agora possuem bindings Python e suporte a validação. Os blocos SOQPSK possuem bindings Python e estão disponíveis para uso; testes de validação estão planejados para lançamentos futuros.

Documentação

Documentação dos Blocos

Code and Function Map: Índice de arquivos fonte, APIs públicas, tabelas de funções gr-ident e links para módulos mod/demod/DSSS.
Integração gr-ident ZMQ: Formato de transmissão (wire format), endpoints, fiação GRC e comutação de bancos demod/mod a partir do mode_id do gr-ident.
Guia de Controle PTT: Guia abrangente sobre controle de PTT (Push-To-Talk) com gr-osmosdr e hardware SDR similar ao usar blocos gr-qradiolink.
Guia de Blocos DSSS: Blocos espalhador e desespalhador DSSS: geração de sequência PN, recuperação de temporização, métricas de decisão suave, AFC, limite de correlação adaptativo, aquisição grosseira-para-fina e exemplos de integração.
Guia de Blocos GDSS: Blocos espalhador e desespalhador GDSS: geração de sequência, recuperação de temporização, métricas de decisão suave, AFC, limite adaptativo, aquisição grosseira-para-fina e vantagens sobre sequências PN binárias.
Diretório de Exemplos: Grafos de fluxo (flowgraphs) de exemplo e scripts Python demonstrando o uso de vários blocos.

Links de Referência dos Blocos

Todos os blocos possuem definições de blocos GRC (GNU Radio Companion) no diretório grc/. Blocos principais:

Modulações Digitais:

Modulações Analógicas:

Voz Digital:

Protocolos MMDVM:

gr-ident (opcional, libzmq):

gr-ident Preamble SUB / gr-ident Mode Control

FEC:

LDPC Encoder / LDPC Decoder (Soft-Decision)
- Suporta códigos LDPC regulares e irregulares
- Taxas de código configuráveis: 1/2, 2/3, 3/4 ou personalizadas
- Comprimentos de bloco configuráveis: 576, 1152, 2304 bits ou personalizados
- Seleção automática do melhor código correspondente a partir de arquivos AList disponíveis
Interleaver (HF Burst) - Interleaver/deinterleaver de bloco para tratamento de erros de rajada HF

Para lista completa de todos os blocos, consulte o diretório grc/.

Referências

GDSS (Gaussian-Distributed Spread-Spectrum): Shakeel, I.; Hilliard, J.; Zhang, W.; Rice, M. Gaussian-Distributed Spread-Spectrum for Covert Communications. Sensors 2023, 23(8), 4081. doi:10.3390/s23084081. Os blocos espalhador/desespalhador GDSS neste módulo implementam o esquema de mascaramento I/Q que preserva quadrantes (Seção 3) deste artigo: cada chip usa amostras Gaussianas independentes U, V com mascaramento elemento a elemento I = R(S)|U|, Q = Im(S)|V|.

Licença

Este projeto está licenciado sob a GNU General Public License v3.0 ou posterior (GPL-3.0-or-later).

Consulte o arquivo LICENSE no repositório QRadioLink para detalhes.

2FSK, 4FSK, GMSK, BPSK, QPSK, AM, SSB, NBFM, WBFM, FreeDV, M17, DMR	QRadioLink	Validado contra QRadioLink `src/gr/` (gr_demod_, gr_mod_).
MMDVM source/sink, demod_mmdvm_multi, demod_mmdvm_multi2, mod_mmdvm_multi2, RSSI, clipper, stretcher, zero_idle_bursts, gr_4fsk_discriminator	QRadioLink	Validado contra QRadioLink `src/gr/`.
8FSK	Implementado para este módulo	Nenhum gr_demod_8fsk/gr_mod_8fsk no QRadioLink. Extensão do design estilo 4FSK.
SOQPSK	Implementado para este módulo	Nenhum gr_demod_soqpsk/gr_mod_soqpsk no QRadioLink. Da literatura/especificações SOQPSK.
CPM-4FSK	Implementado para este módulo	Nenhum gr_mod_cpm_4fsk no QRadioLink.
dPMR	Implementado para este módulo	Nenhum gr_* no QRadioLink. Do ETSI TS 102 658 (vetores de teste e comentários de código).
NXDN	Implementado para este módulo	Nenhum gr_* no QRadioLink. Das especificações do Fórum NXDN; mapeamento de símbolos referência a convenção MMDVM.
POCSAG	Implementado para este módulo	Nenhum gr_* no QRadioLink. Do POCSAG/ITU-R M.584-2; protocolo compatível com MMDVMHost.
D-STAR	Implementado para este módulo	Nenhum gr_* no QRadioLink. Da especificação D-STAR/JARL (Golay FEC); compatível com MMDVMHost.
YSF	Implementado para este módulo	Nenhum gr_* no QRadioLink. Da documentação do protocolo YSF; compatível com MMDVMHost.
P25	Implementado para este módulo	Nenhum gr_* no QRadioLink. Do P25 Phase 1 TIA-102; compatível com MMDVMHost.
DSSS (base)	QRadioLink	Validado contra QRadioLink gr_demod_dsss/gr_mod_dsss.
DSSS (aprimoramentos), GDSS	Este módulo	DSSS: aprimoramentos sobre a base do QRadioLink. GDSS: de Shakeel et al., Sensors 2023.
Roteamento ZMQ gr-ident	Este módulo	Interoperabilidade com preâmbulo PUB do gr-ident; não do QRadioLink.

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Blocos de Modulação/Demodulação

SOQPSK (Shaped Offset Quadrature Phase Shift Keying)

Capacidade Máxima em HF

Especificações VHF/UHF

Ligação Python

Estrutura de Diretórios```

Resultados de Fuzzing

Testes de Validação em Python

Documentação

Documentação dos Blocos

Links de Referência dos Blocos

Referências

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