Bereits 2025 baute ein Projekt namens ESPARGOS ein Phased-Array aus vielen Patch-Antennen, die jeweils mit einem ESP32 WiFi-Mikrocontroller verbunden waren. Die Idee war, herauszufinden, woher WiFi-Signale kamen und eine Live-Heatmap zu erstellen, die die Signalstärke in Echtzeit anzeigte. Nun hat das ESPARGOS-Team etwas weitaus Seltsameres entdeckt: Mehrere ESP32-Chips können rohe Radiosignale nach Belieben erfassen, obwohl die Chips für WiFi und Bluetooth gedacht sind.
Die Entdeckung ist in einem Beitrag mit dem Titel „Various Projects Find Hidden SDR Capabilities in ESP32 Microcontrollers“ dokumentiert. Der Beitrag beschreibt, wie die ESP32-Firmware ihre üblichen Aufgaben umgehen und stattdessen Basisband-Samples aufzeichnen kann, wodurch die Chips als Software-Defined-Radios (SDRs) fungieren können. Mehrere ESP32-Modelle können den Bereich von 2,2–2,7 GHz abdecken, während der ESP32-C5 dies auf 4,8–6,0 GHz erweitert. Die Abtastraten erreichen 80 Millionen Samples pro Sekunde, mit einer analogen Bandbreite von 13 bis 54 Megahertz, je nach Chip.
Es gibt jedoch einen Haken. Für den allgemeinen Gebrauch ist die Ausgangsbandbreite zu klein, um kontinuierliche Daten an einen PC zu übertragen. Das bedeutet, dass das SDR nur als Spektrumanalysator und nicht als Gerät funktioniert, das Funksignale in Echtzeit decodieren kann. Eine Ausnahme bildet der neue ESP32-S31, der bis zu 16 Millionen Samples pro Sekunde über seine Gigabit-Ethernet-Schnittstelle überträgt. Ein SoapySDR-Treiber für GNU Radio und gqrx ist in Kürze verfügbar.
„Die Ausgangsbandbreite ist unzureichend, sodass nur Schnappschüsse von Daten an einen PC exportiert werden können.“
Was ESPARGOS entdeckte
ESPARGOS verwendete ursprünglich den ESP32, um WiFi- und Bluetooth-Signale zu verfolgen. Die neue Entdeckung ändert das. Eine phasengesteuerte IQ-Sample-Erfassung ist nun möglich, was bedeutet, dass die Hardware auf jedes Signal im 2,4-GHz-Band reagieren kann, nicht nur auf WiFi und Bluetooth. Das Team sagt, dass kohärente Übertragungen ebenfalls möglich wären, aber sie würden diese nicht bauen, da sie missbraucht werden könnten.
Das Team weist außerdem darauf hin, dass mindestens zwei andere Projekte zu ähnlichen Zeiten die gleichen oder ähnliche Funktionen entdeckt haben, wobei jedes ein anderes Problem lösen wollte. Eines ist auf Reddit zu finden, das andere auf GitHub. Beide Teams kamen unabhängig voneinander zu dieser Entdeckung.
Die Reddit-Entdeckung
Auf Reddit postete der Benutzer /u/h0m3us3r über den Fund derselben Funktion und lud sie am 26. September auf GitHub hoch. Er nahm ein Video auf, das einen ESP32-S3 zeigt, der als SDR mit einem FPGA als USB3-Front-End funktioniert. Im Gegensatz zu ESPARGOS streamt dieses Setup rohe IQ-Daten kontinuierlich an einen PC, anstatt in Momentaufnahmen. Das sollte eine vollständige Demodulation und Decodierung auf dem PC ermöglichen.
Es gibt jedoch einen Haken. Das aktuelle Prototyp-Design taktet den ESP32 über den FPGA, was zu schlechtem Phasenrauschen führt. Die Behebung dieses Problems würde es einen ESP32 in Kombination mit einem FPGA ermöglichen, zu einem Standard-Allzweck-SDR zu werden, wie dem RTL-SDR, aber mit einem größeren Frequenzbereich und höherer Bandbreite.
C5VRX und der FPV-Empfänger
Ein weiteres Projekt, C5VRX, nutzt eine ähnliche Erkenntnis für einen völlig anderen Zweck. Es wurde am 13. August auf GitHub hochgeladen und wandelt einen ESP32-C5 in einen 5,8-GHz-Echtzeit-FPV-Videoempfänger um. Das Projekt erfasst FPV-Signale mithilfe eines nicht dokumentierten IQ-Datenstroms, demoduliert sie an Bord und gibt analoges Composite-Video über einen einfachen Widerstands-Digitalwandler aus.
Der Mechanismus sieht anders aus als bei den anderen, aber das Ergebnis ist ähnlich: ein ESP32, der Radiosignale nach Belieben aufzeichnet. Das Projekt ist noch in Bearbeitung und funktioniert noch nicht zuverlässig über große Entfernungen.
Was das für SDRs bedeutet
Der ESP32 wurde nie als SDR-Plattform vermarktet. Er wurde für WLAN und Bluetooth entwickelt, und seine versteckten Fähigkeiten waren offenbar bis jetzt niemandem außerhalb des ESPARGOS-Teams unbekannt. Das macht die Entdeckung ungewöhnlich.
Die Tatsache, dass drei separate Teams unabhängig voneinander dieselben oder ähnliche Funktionen gefunden haben, ist die eigentliche Geschichte. Jedes Team näherte sich dem Problem aus einem anderen Blickwinkel – Richtungsmessung, kontinuierliches Streaming und FPV-Videoempfang – und fand jedes Mal dieselbe zugrunde liegende Fähigkeit im Chip.
Die Auswirkungen für Hobbyisten und Bastler sind erheblich. Ein ESP32, der mit 80 Millionen Samples pro Sekunde läuft, kostet deutlich weniger als ein dediziertes SDR, und die Möglichkeit, Daten an einen PC zu streamen, eröffnet Echtzeitverarbeitung. Die phasengesteuerte Aufnahme bedeutet außerdem, dass Anwendungen zur Richtungsmessung, wie z. B. die ursprüngliche Heatmap von ESPARGOS, jetzt in Reichweite sind.
Für ernsthafte Nutzer ist die Snapshot-Begrenzung eine echte Hürde. Kontinuierliches Streaming erfordert den Ethernet-fähigen ESP32-S31, ein neueres Modell, das nicht überall verfügbar ist. Der FPGA-Workaround auf Reddit verspricht zwar etwas, aber das Phasenrauschen-Problem bedeutet, dass er noch nicht für den Produktionseinsatz bereit ist.
Die Straße vor uns
Der SoapySDR-Treiber für GNU Radio und gqrx auf dem ESP32-S31 steht kurz vor der Fertigstellung. Das wird die Streaming-Version des SDR mit Standard-Open-Source-Software nutzbar machen. Die ESP-WebSDR-Seite ermöglicht es Nutzern, die Firmware direkt über ihren Browser auf die meisten ESP32-Entwicklerboards zu flashen, was die Einstiegshürde erheblich senkt.
Das C5VRX-Projekt ist nach wie vor ein fortlaufendes Projekt. Sein analoger Composite-Ausgang ist ein cleverer Hack, aber die Unzuverlässigkeit über große Entfernungen bedeutet, dass es noch keine produktionsreife Lösung ist.
Der FPGA-Ansatz des Reddit-Projekts ist der vielversprechendste Weg nach vorne. Sobald das Phasenrauschen-Problem behoben ist, könnte ein ESP32 in Kombination mit einem FPGA tatsächlich zu einem Standard-Allzweck-SDR werden.
Warum das wichtig ist
Die Entdeckung ist bemerkenswert, weil sie zeigt, wie tiefgehend ein einzelner Chip verstanden werden kann. Der ESP32 gibt es schon seit Jahren, und seine nicht dokumentierten Fähigkeiten blieben bis jetzt verborgen. Die Tatsache, dass mehrere Teams sie unabhängig voneinander gefunden haben, bestätigt den Eindruck, dass die Funktion real ist.
Die größere Lektion ist, dass Hardware oft mehr enthält als ihren beworbenen Zweck. Der ESP32 wurde für WLAN und Bluetooth entwickelt, verfügt aber auch über die Fähigkeit, Funksignale zu erfassen. Die Teams, die diese Fähigkeit entdeckt haben, taten dies, weil sie danach suchten, nicht weil es offensichtlich war.
Der Beitrag dokumentiert etwas wirklich Überraschendes. Ein WLAN-Chip, der seit Jahrzehnten für seinen vorgesehenen Zweck verwendet wird, erwies sich stillschweigend als fähig zu etwas völlig anderem. Das ist die Art von Entdeckung, die in ausgereiften Technologien selten vorkommt, und sie verdient es, gefeiert zu werden.
Das Ethernet-Streaming des ESP32-S31 ist die Zukunft dieser Arbeit. Der FPGA-Ansatz ist die Gegenwart. Die Snapshot-Begrenzung ist die aktuelle Beschränkung. Alle drei Pfade sind es wert, beobachtet zu werden, und alle drei weisen auf dieselbe Schlussfolgerung hin: Der ESP32 ist nicht mehr nur ein WLAN-Chip.
„Verschiedene Projekte entdecken versteckte SDR-Fähigkeiten in ESP32-Mikrocontrollern“, rtl-sdr.com.
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