概要
- ESPARGOS はESP32マイコンを用いた パッチアンテナのフェーズドアレイ システム
- ESP32 の未公開機能により IQベースバンドサンプルの取得 が可能
- 一部モデルで SDR（ソフトウェア無線） としての利用が実現
- PC接続型SDR としては帯域幅に制限あり
- 複数のプロジェクトが 同様の機能 を独自に発見・応用
ESPARGOSとESP32による新発見
- ESPARGOS は複数の パッチアンテナ をESP32で制御するフェーズドアレイシステム
- WiFi信号の 到来方向推定 や ARヒートマップ の作成が可能
- 最近、 ESP32チップ に未公開の機能を発見
- 固定WiFi/Bluetooth機能をバイパスし、 生のIQベースバンドサンプル を取得
- 対応モデル例
- 2.2–2.7 GHz（ほとんどのモデル）
- ESP32-C5では4.8–6.0 GHzも対応
- 最大 80 MS/s のサンプルレート、 13–54 MHz のアナログ帯域幅（チップ依存）
- PCへの連続データ出力は困難
- 出力帯域幅が不足し、 スナップショットデータのみPC転送
- スペクトラムアナライザ 用途に限定、連続的な無線データの復調・デコードは不可
- ESP32-S31 のみ例外
- Gigabit Ethernet 経由で最大16 MS/sの連続ストリーミングが可能
- SoapySDRドライバ （GNU Radio, gqrx対応）も近日公開予定
ESP-WebSDRによる体験とESPARGOSの進化
- ESP-WebSDRページ からブラウザ経由でファームウェア書き込みが可能
- ほとんどのESP32開発ボードで ライブスペクトラム＆ウォーターフォール表示 体験
- ESPARGOSハードウェアで 位相コヒーレントなIQサンプル取得 が実現
- 任意の2.4 GHz帯信号で 方向探知 が可能に
- 位相コヒーレント送信 も理論上可能だが、悪用防止のため未実装
他プロジェクトによる独立発見と応用
- Redditユーザー /u/h0m3us3r
- 同様の機能を発見し、GitHubに公開（2023年9月26日）
- FPGA をUSB3フロントエンドとして使用し、ESP32-S3からPCへ 連続IQデータストリーミング
- PC側での 完全な復調・デコード が可能
- 現状はFPGAクロックによる 位相ノイズ問題 あり、今後改善の余地
- 改善されれば、 RTL-SDR のような汎用SDRに近い性能を実現可能
- 2.2–2.8 GHzの周波数範囲、最大80 MHz帯域幅
- C5VRXプロジェクト
- 2023年8月13日にGitHub初公開
- ESP32-C5 を用いた5.8 GHzリアルタイムFPVビデオ受信機
- 未公開IQデータストリームを使い、 FPV信号のサンプリングとオンボード復調
- アナログコンポジットビデオを 抵抗DAC経由で出力
- まだ開発中で、長距離での安定動作は未達成
ESPARGOSの今後と展望
- ESP32 の未公開機能活用による SDR分野の可能性拡大
- 低コスト で高機能な無線解析・方向探知システムの実現
- 複数プロジェクト による応用例増加、今後の発展に期待
たくさんの$1のワイヤレスICが強力な「SDR」を持ってるけど、認証やコンプライアンス、輸出管理の理由で文書化されることはないんだよね。ここに挙げられているプロジェクトはRX専用に範囲を限定してるけど、Espressifが恣意的なTXも可能なら「パッチ」しなきゃいけなくなるかも（それが話題になり始めたら）。そうならないことを願ってるけど、RFからビットへの安価な選択肢が増えるのは大歓迎だね。技術的な観点から言うと、信号品質についてあまり情報が見つからない。位相雑音、イメージ、DCオフセットとか。手に入れてみないとね、ESP32-S31は期待できそう。