１ はじめに
これは覚書がメインです。詳細は省いていますし細かい解説はありません。
また筆者はソフトウェア無線のプロでもなんでもありません。参考程度に読んでいただければ幸いです。（予防線）
GnuRadioでなにか作りたい、でもあちこちで紹介されているFMラジオ受信はあっさり成功したし、次になにか手頃に試せるものないかなと考えている人にはいいかもしれません。
気になることがあれば直接ツイッターで聞いてください。
２ 環境
Thinkpad13 + Ubuntu18.04LTS + Gnuradio + HackRF One
基本的にHackRFは仮想環境を噛ませるとうまく動かないので実機上に構築
環境構築はここでは扱いませんので割愛します。
２．１ ソフトウェア無線フロントエンド機器
使用するフロントエンド機器はHackRF Oneです。
秋月電子で本物を買うか、AliExpressでジェネリック品を買うのがいいかと思います。
楽天やアマゾンはなぜか高騰しているのでおすすめしません。
２．２ GnuRadio
ソフトウェア処理を担当するのはGnuRadioです。
ぶっちゃけ特小を聞きたいだけならSDR#とかでいいんだけど、勉強の意味を込めてこれを使います。
２．３ 特定小電力無線局
肝心の解析元の機器ですが、今回はどこのご家庭にも１〜２個は転がっているであろう特小無線機を使用します。
特小無線機とは、免許なしに誰でも購入、使用ができる簡易無線機の一種です。
安いものでは数千円で購入できます。
今回使用するのは特定小電力無線局の中でも無線電話用、いわゆるトランシーバーと呼ばれるやつだと思ってください
今回はたまたま手元にあったIC-4300Lを使います
３ フローグラフ
各ブロックの簡単な解説
osmocom_source：HackRfを直接制御し電波を受信
Throttle：CPU使用率を抑える
Low Pass Filter：受信した電波から必要な部分を切り出す
WX GUI FFT：受信状況の確認用
Simple Squelch：スケルチ
NBFM Recieve：FM復調
Multiply Const：音量調整
Audio sink：音声出力
HackRFはサンプルレートを下げすぎるとうまく動作しない感じなので、当初は1920KHzとして、そこからLPFでデシメーションして192KHzとし、最終的に復調時に48KHzまで下げています。
コード↓
#!/usr/bin/env python2
# -*- coding: utf-8 -*-
##################################################
# GNU Radio Python Flow Graph
# Title: Top Block
# Generated: Fri May 1 23:23:31 2020
##################################################
if __name__ == '__main__':
import ctypes
import sys
if sys.platform.startswith('linux'):
try:
x11 = ctypes.cdll.LoadLibrary('libX11.so')
x11.XInitThreads()
except:
print "Warning: failed to XInitThreads()"
from gnuradio import analog
from gnuradio import audio
from gnuradio import blocks
from gnuradio import eng_notation
from gnuradio import filter
from gnuradio import gr
from gnuradio import wxgui
from gnuradio.eng_option import eng_option
from gnuradio.fft import window
from gnuradio.filter import firdes
from gnuradio.wxgui import fftsink2
from gnuradio.wxgui import forms
from grc_gnuradio import wxgui as grc_wxgui
from optparse import OptionParser
import osmosdr
import time
import wx
class top_block(grc_wxgui.top_block_gui):
def __init__(self):
grc_wxgui.top_block_gui.__init__(self, title="Top Block")
_icon_path = "/usr/share/icons/hicolor/32x32/apps/gnuradio-grc.png"
self.SetIcon(wx.Icon(_icon_path, wx.BITMAP_TYPE_ANY))
##################################################
# Variables
##################################################
self.samp_rate = samp_rate = 48e3
self.freq = freq = 422.05e6
##################################################
# Blocks
##################################################
self._freq_text_box = forms.text_box(
parent=self.GetWin(),
value=self.freq,
callback=self.set_freq,
label='freq',
converter=forms.float_converter(),
)
self.Add(self._freq_text_box)
self.wxgui_fftsink2_0 = fftsink2.fft_sink_c(
self.GetWin(),
baseband_freq=freq,
y_per_div=10,
y_divs=10,
ref_level=0,
ref_scale=2.0,
sample_rate=samp_rate * 10,
fft_size=1024,
fft_rate=15,
average=False,
avg_alpha=None,
title='FFT Plot',
peak_hold=False,
)
self.Add(self.wxgui_fftsink2_0.win)
self.osmosdr_source_0 = osmosdr.source( args="numchan=" + str(1) + " " + '' )
self.osmosdr_source_0.set_sample_rate(samp_rate * 40)
self.osmosdr_source_0.set_center_freq(freq, 0)
self.osmosdr_source_0.set_freq_corr(0, 0)
self.osmosdr_source_0.set_dc_offset_mode(0, 0)
self.osmosdr_source_0.set_iq_balance_mode(0, 0)
self.osmosdr_source_0.set_gain_mode(False, 0)
self.osmosdr_source_0.set_gain(10, 0)
self.osmosdr_source_0.set_if_gain(20, 0)
self.osmosdr_source_0.set_bb_gain(20, 0)
self.osmosdr_source_0.set_antenna('', 0)
self.osmosdr_source_0.set_bandwidth(0, 0)
self.low_pass_filter_0 = filter.fir_filter_ccf(10, firdes.low_pass(
1, samp_rate * 4, 6e3, 2e3, firdes.WIN_HAMMING, 6.76))
self.blocks_throttle_0 = blocks.throttle(gr.sizeof_gr_complex*1, samp_rate * 40,True)
self.blocks_multiply_const_vxx_0 = blocks.multiply_const_vff((0.5, ))
self.audio_sink_0 = audio.sink(48000, '', True)
self.analog_simple_squelch_cc_0 = analog.simple_squelch_cc(-50, 1)
self.analog_nbfm_rx_0 = analog.nbfm_rx(
audio_rate=48000,
quad_rate=192000,
tau=75e-6,
max_dev=5e3,
)
##################################################
# Connections
##################################################
self.connect((self.analog_nbfm_rx_0, 0), (self.blocks_multiply_const_vxx_0, 0))
self.connect((self.analog_simple_squelch_cc_0, 0), (self.analog_nbfm_rx_0, 0))
self.connect((self.blocks_multiply_const_vxx_0, 0), (self.audio_sink_0, 0))
self.connect((self.blocks_throttle_0, 0), (self.low_pass_filter_0, 0))
self.connect((self.low_pass_filter_0, 0), (self.analog_simple_squelch_cc_0, 0))
self.connect((self.low_pass_filter_0, 0), (self.wxgui_fftsink2_0, 0))
self.connect((self.osmosdr_source_0, 0), (self.blocks_throttle_0, 0))
def get_samp_rate(self):
return self.samp_rate
def set_samp_rate(self, samp_rate):
self.samp_rate = samp_rate
self.wxgui_fftsink2_0.set_sample_rate(self.samp_rate * 10)
self.osmosdr_source_0.set_sample_rate(self.samp_rate * 40)
self.low_pass_filter_0.set_taps(firdes.low_pass(1, self.samp_rate * 4, 6e3, 2e3, firdes.WIN_HAMMING, 6.76))
self.blocks_throttle_0.set_sample_rate(self.samp_rate * 40)
def get_freq(self):
return self.freq
def set_freq(self, freq):
self.freq = freq
self._freq_text_box.set_value(self.freq)
self.wxgui_fftsink2_0.set_baseband_freq(self.freq)
self.osmosdr_source_0.set_center_freq(self.freq, 0)
def main(top_block_cls=top_block, options=None):
tb = top_block_cls()
tb.Start(True)
tb.Wait()
if __name__ == '__main__':
main()