El equipo ESPARGOS, conocido por su proyecto de arreglo faseado para búsqueda de dirección de señales WiFi, descubrió recientemente que varios chips de microcontrolador ESP32 contienen una característica no documentada que permite al firmware omitir la funcionalidad estándar de WiFi y Bluetooth. En su lugar, estos chips pueden capturar muestras baseband IQ (en fase y en cuadratura) crudas directamente desde el frontend de radio. Esta capacidad permite que el ESP32 funcione como un radio definido por software interno sin requerir hardware de RF externo, convirtiendo efectivamente un módulo WiFi común de $2 en un analizador de espectro rudimentario.
Según sus hallazgos, diferentes modelos de ESP32 soportan rangos de frecuencia variables: la mayoría cubre de 2,2 a 2,7 GHz, mientras que el ESP32-C5 se extiende de 4,8 a 6,0 GHz. Los chips pueden muestrear a tasas de hasta 80 millones de muestras por segundo (MS/s) con un ancho de banda analógico que varía entre aproximadamente 13 y 54 MHz según el modelo específico. Sin embargo, para usar el ESP32 como un SDR de propósito general conectado a una PC, el ancho de banda de salida resulta insuficiente para transferencia continua de datos, limitando la mayoría de los sistemas basados en ESP32 a exportar solo instantáneos de datos. Esta restricción significa que funcionan principalmente como analizadores de espectro en lugar de permitir la demodulación o decodificación en tiempo real de señales de radio continuas cuando están conectados a una computadora; la excepción notable es el modelo más reciente ESP32-S31, que presenta una interfaz Ethernet Gigabit capaz de transmitir datos IQ de forma continua hasta 16 MS/s, con desarrollo en curso para controladores SoapySDR que soporten GNU Radio y gqrx.
Esta imagen ilustra la capacidad del modelo ESP32-S31 para transmitir datos IQ de forma continua a una PC para su uso con aplicaciones SDR como SDR++.
Proyectos independientes han demostrado enfoques complementarios: el diseño del usuario de Reddit h0m3us3r utiliza una FPGA como frontend USB3 para transmitir datos IQ crudos continuamente a una PC, permitiendo demodulación y decodificación completas, aunque las primeras versiones sufrían de ruido de fase debido a problemas de reloj de la FPGA que luego se resolvieron usando el cristal del ESP32 como referencia de reloj. Otro proyecto, C5VRX, reutiliza el ESP32-C5 como un receptor de video FPV en tiempo real de 5,8 GHz aprovechando el flujo IQ no documentado para muestreo y demodulación de señales a bordo hacia video compuesto analógico. Aunque estos descubrimientos abren posibilidades emocionantes para aplicaciones SDR de ultra bajo costo, quedan importantes obstáculos técnicos, incluida la naturaleza no documentada de la característica (que podría cambiarse o eliminarse en futuras versiones de firmware), desafíos con ruido de fase, desplazamiento DC y rechazo de imagen que normalmente se manejan en hardware SDR de propósito específico, y la necesidad de más desarrollo de software para lograr recepción estable y de amplio ancho de banda.