gr-qradiolink

重要通知：此代码由AI生成。

此代码尚未经过专业程序员审查，它是一个大型项目。代码库中有可用的测试，请审查这些测试及其代码。

用于QRadioLink块的GNU Radio外部（OOT）模块。

分支 main： GNU Radio 3.10 OOT（CMake find_package(gnuradio)）。实验性的GNU Radio 4移植版本位于分支**gnuradio4**（该分支上的README_gr4.md）。

代码导航： docs/CODE_MAP.md（文件、函数、块索引）。gr-ident ZMQ模式路由： docs/GRIDENT_ZMQ.md（在:5560端口上的gr-ident前导码）。

调制验证

使用radio-modulation-validator（2026-05-31）检查了调制器块的参考IQ。总结：SOFT FAIL — 19个块中6个通过，13个软失败，0个硬失败，3个跳过。

所有测试模式均被识别为正确的调制族（FSK、PSK、AM、FM）。阶数级别的软失败（例如FSK被预测为CPFSK而不是4FSK或GMSK）反映了验证器阶数分类器的局限性，而不是这些调制器产生错误波形族的证据。

扫描使用内置参考IQ（而非构建的OOT块）；结果适用于本README中main分支上列出的模式，并镜像在**gnuradio4**分支上。

完整的逐块结果：VALIDATION_REPORT.md

发表

本项目在以下预印本中有所描述：

用于增强隐蔽通信的密码学密钥高斯分布扩频：设计、实现及ITU信道模型中的仿真性能
IACR Cryptology ePrint Archive，Paper 2025/108456
https://eprint.iacr.org/2025/108456

档案记录时间戳：2026年3月21日。

概述

本模块提供了用于各种数字和模拟调制方案的GNU Radio块，专为业余无线电和数字语音通信设计。

本模块从QRadioLink应用程序转换而来，该应用程序是一个用于GNU Radio、ADALM-Pluto、LimeSDR、USRP和其他SDR硬件的多模式SDR收发机。原始源代码位于https://codeberg.org/qradiolink/qradiolink。

验证： 与QRadioLink相对应的转换块已针对原始QRadioLink源代码（分支next，codeberg.org/qradiolink/qradiolink）进行了验证，以确保流图、滤波器参数、缩放常数和块行为匹配。SSB和AM调制器/解调器链（包括CESSB结构和限幅器/拉伸器常数）已恢复以匹配原始版本，因为它们之前有所偏离。本模块中的某些块在QRadioLink的src/gr/中没有对应来源；其来源在下表中说明。

致谢和来源：

QRadioLink (Codeberg) 是以下模式的来源（已验证与codeberg.org/qradiolink/qradiolink分支next，src/gr/一致）：调制/解调（2FSK、4FSK、GMSK、BPSK、QPSK、AM、SSB、NBFM、WBFM）、数字语音（FreeDV、M17、DMR）及支持块（RSSI、M17解帧器、MMDVM源/宿、限幅器、拉伸器、zero_idle_bursts、gr_4fsk_discriminator、demod_mmdvm_multi、demod_mmdvm_multi2、mod_mmdvm_multi2）。这些块的DSP和模式行为源自或重新实现自QRadioLink应用程序。
非来自QRadioLink的块（QRadioLink src/gr/中没有gr_*来源）：8FSK、SOQPSK、CPM-4FSK、dPMR、NXDN、POCSAG、D-STAR、YSF、P25。其来源在下文的块来源表中给出。
本模块新增内容（非来自QRadioLink）：(1) DSSS增强（软判决度量、AFC、自适应相关阈值、粗到细捕获、定时恢复）基于基础DSSS扩频/解扩；(2) GDSS（高斯分布扩频扩频器/解扩器），根据Shakeel等人Sensors 2023（见参考文献）实现。

块来源（验证/归属）：

该代码已使用libFuzzer进行了广泛的模糊测试，超过1.04亿次执行，涉及多个块，未发现崩溃或内存泄漏。请参阅fuzzing-results/results.md了解覆盖率详情。

特性

调制/解调块

数字调制: 2FSK、4FSK、8FSK、CPM-4FSK、GMSK、BPSK、QPSK、SOQPSK、DSSS、GDSS
- 2FSK: 二进制频移键控调制器/解调器（参见GRC块、示例）
- 4FSK: 4电平频移键控调制器/解调器（参见GRC块、示例）
- 8FSK: 8电平频移键控调制器/解调器，每符号3比特（参见GRC块、示例）
- CPM-4FSK: 连续相位调制4FSK调制器（参见GRC块）
- GMSK: 高斯最小频移键控调制器/解调器（参见GRC块、示例）
- BPSK: 二进制相移键控调制器/解调器（参见GRC块、示例）
- QPSK: 正交相移键控调制器/解调器（参见GRC块、示例）
- SOQPSK: 成形偏移正交相移键控调制器/解调器（参见GRC块、详情）
- DSSS: 直接序列扩频，带有增强的扩频器/解扩器块、PN序列生成（m序列、Gold码）、定时恢复、锁定检测、软判决度量、AFC支持、自适应相关阈值和粗到细捕获（参见DSSS块指南、GRC块）

SOQPSK（成形偏移正交相移键控）

SOQPSK是一种带宽高效的调制方案，相比标准QPSK提供了改善的频谱效率。该实现支持两种操作模式：

模式1：VHF/UHF单载波

1个载波，14400 bps
带宽：~10 kHz
适合12.5 kHz分配

模式2：VHF/UHF多载波（抗衰落）

3个载波，每个4800 bps
间隔：4 kHz
总带宽：~12 kHz
更好的多径抵抗能力

HF最大能力

可用的最大带宽段：

大多数HF频段：2700 Hz最大值（标准数字模式段）
10m频段（29 MHz以上）：6000 Hz最大值

SOQPSK效率：~1.5 bps/Hz

每载波容量：

标准HF频段（2700 Hz）：2700 Hz × 1.5 bps/Hz = ~4000 bps 每载波
10m频段（6000 Hz）：6000 Hz × 1.5 bps/Hz = ~9000 bps 每载波

VHF/UHF规格

载波规格：

符号率：~9600符号/秒（对于14400 bps，1.5 bps/Hz）
占用带宽：~9.6 kHz
舒适地适合12.5 kHz信道并带有保护频带
留下约2.9 kHz用于滤波滚降和保护频带

Python绑定

所有块都可通过Python绑定使用，包括：

所有调制/解调块（2FSK、4FSK、8FSK、CPM-4FSK、GMSK、BPSK、QPSK、SOQPSK、DSSS、AM、SSB、NBFM、WBFM）
所有数字语音块（FreeDV、M17、DMR、dPMR、NXDN、MMDVM）
FEC块（LDPC编码器/解码器、交织器）
支持块（RSSI、M17解帧器、MMDVM源/宿、限幅器、拉伸器等）

Python绑定使得可以在GNU Radio Companion流图和Python脚本中使用这些块。

目录结构```

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/

## 依赖项

请参阅 [DEPENDENCIES.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/DEPENDENCIES.md) 获取所需和可选依赖项的完整列表。

**快速概要：**
- 使用 `git clone --recursive` 克隆（或者在克隆后运行 `git submodule update --init --recursive`）
- GNU Radio >= 3.10（其中 vocoder 组件需支持 Codec2 编译）
- CMake >= 3.16
- Boost 库
- Volk（向量优化内核库）
- ZeroMQ（可选，用于 MMDVM 块和 gr-ident 前导 SUB）
- Python 3.x 及 NumPy（用于 Python 绑定）
- fmt 库（用于测试）

## 测试

该模块包含所有块的全面单元测试。测试使用 CTest 和 Boost.Test 框架运行。

### 测试结果

所有测试均成功通过。请参阅 [tests/results.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/tests/results.md) 查看 C++ 单元测试、Python 测试框架及边界案例结果。请参阅 [fuzzing-results/results.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/fuzzing-results/results.md) 查看模糊测试和 MMDVM 协议测试详情。

**C++ 单元测试：**```
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

MMDVM 协议测试（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)

有关完整的MMDVM协议测试结果，请参见 [fuzzing-results/results.md](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/fuzzing-results/results.md)。

一个 **DSSS BER 仿真** ([examples/dsss_ber_simulation.py](https://github.com/supermagnum/gr-qradiolink/blob/HEAD/examples/dsss_ber_simulation.py)) 运行 spreader -> AWGN -> despreader，并绘制 N=64, 128, 256 时 BER 与 SNR 的关系图，叠加理论曲线 0.5*erfc(sqrt(N*Es/N0/2))；两条曲线在仿真噪声范围内匹配，确认了正确的 DSSS 行为。

### 运行测试

要构建并运行测试套件：```bash
cd build
cmake ..
make
ctest --output-on-failure

模糊测试结果

该模块包含使用 libFuzzer 的全面模糊测试覆盖。参见 fuzzing-results/results.md 获取完整的模糊测试活动结果，包括：

覆盖统计（发现 757 条边，893 个特征）
执行指标（1.04 亿次以上执行）
性能分析
安全评估（0 次崩溃，0 次内存泄漏）

Python 验证测试

该模块包含所有调制类型的基于 Python 的验证测试。参见 fuzzing-results/results.md 获取验证测试结果。所有数字语音模式（FreeDV、M17、DMR、dPMR、NXDN）现在都有 Python 绑定和验证支持。SOQPSK 模块具有 Python 绑定并可供使用；验证测试计划在未来版本中提供。

文档

模块文档

代码与功能映射：源文件索引、公共 API、gr-ident 函数表，以及调制/解调/DSSS 模块链接。
gr-ident ZMQ 集成：有线格式、端点、GRC 接线，以及从 gr-ident mode_id 切换解调/调制组。
PTT 控制指南：使用 gr-qradiolink 模块时，通过 gr-osmosdr 及类似 SDR 硬件控制 PTT（一键通）的综合指南。
DSSS 模块指南：DSSS 扩频器和解扩模块：PN 序列生成、定时恢复、软判决度量、AFC、自适应相关阈值、粗到细捕获及集成示例。
GDSS 模块指南：GDSS 扩频器和解扩模块：序列生成、定时恢复、软判决度量、AFC、自适应阈值、粗到细捕获，以及相对于二进制 PN 序列的优势。
示例目录：展示各种模块使用的示例流程图和 Python 脚本。

模块参考链接

所有模块在 grc/ 目录中都有 GRC（GNU Radio Companion）模块定义。关键模块：

数字调制：

模拟调制：

数字语音：

MMDVM 协议：

gr-ident（可选，libzmq）：

gr-ident Preamble SUB / gr-ident Mode Control

FEC：

LDPC Encoder / LDPC Decoder (Soft-Decision)（软判决）
- 支持规则和不规则 LDPC 码
- 可配置码率：1/2、2/3、3/4 或自定义
- 可配置块长度：576、1152、2304 位或自定义
- 自动从可用的 AList 文件中选择最佳匹配码
Interleaver (HF Burst) - 用于 HF 突发错误处理的块交织器/解交织器

有关所有模块的完整列表，请参见 grc/ 目录。

参考文献

GDSS（高斯分布扩频）： Shakeel, I.; Hilliard, J.; Zhang, W.; Rice, M. Gaussian-Distributed Spread-Spectrum for Covert Communications. Sensors 2023, 23(8), 4081. doi:10.3390/s23084081. 本模块中的 GDSS 扩频器/解扩模块实现了该论文中的象限保持 I/Q 掩蔽方案（第 3 节）：每个码片使用独立的 Gaussian 样本 U、V，逐元素掩蔽 I = R(S)|U|, Q = Im(S)|V|。

许可证

本项目采用 GNU 通用公共许可证 v3.0 或更高版本（GPL-3.0-or-later）授权。

详细信息请参见 QRadioLink 仓库中的 LICENSE 文件。

2FSK、4FSK、GMSK、BPSK、QPSK、AM、SSB、NBFM、WBFM、FreeDV、M17、DMR	QRadioLink	已验证与QRadioLink `src/gr/`（gr_demod_、gr_mod_）一致。
MMDVM源/宿、demod_mmdvm_multi、demod_mmdvm_multi2、mod_mmdvm_multi2、RSSI、限幅器、拉伸器、zero_idle_bursts、gr_4fsk_discriminator	QRadioLink	已验证与QRadioLink `src/gr/`一致。
8FSK	为本模块实现	QRadioLink中没有gr_demod_8fsk/gr_mod_8fsk。基于4FSK风格设计的扩展。
SOQPSK	为本模块实现	QRadioLink中没有gr_demod_soqpsk/gr_mod_soqpsk。来自SOQPSK文献/规范。
CPM-4FSK	为本模块实现	QRadioLink中没有gr_mod_cpm_4fsk。
dPMR	为本模块实现	QRadioLink中没有gr_*。来自ETSI TS 102 658（测试向量和代码注释）。
NXDN	为本模块实现	QRadioLink中没有gr_*。来自NXDN论坛规范；符号映射参考MMDVM惯例。
POCSAG	为本模块实现	QRadioLink中没有gr_*。来自POCSAG/ITU-R M.584-2；协议与MMDVMHost兼容。
D-STAR	为本模块实现	QRadioLink中没有gr_*。来自D-STAR/JARL规范（Golay FEC）；与MMDVMHost兼容。
YSF	为本模块实现	QRadioLink中没有gr_*。来自YSF协议文档；与MMDVMHost兼容。
P25	为本模块实现	QRadioLink中没有gr_*。来自P25 Phase 1 TIA-102；与MMDVMHost兼容。
DSSS（基础）	QRadioLink	已验证与QRadioLink gr_demod_dsss/gr_mod_dsss一致。
DSSS（增强）、GDSS	本模块	DSSS：在QRadioLink基础之上的增强。GDSS：来自Shakeel等人，Sensors 2023。
gr-ident ZMQ路由	本模块	与gr-ident前导码PUB互操作；非来自QRadioLink。

gr-qradiolink

最受欢迎

gr-qradiolink

调制验证

发表

概述

特性

调制/解调块

SOQPSK（成形偏移正交相移键控）

HF最大能力

VHF/UHF规格

Python绑定

目录结构```

模糊测试结果

Python 验证测试

文档

模块文档

模块参考链接

参考文献

许可证