RF RTLS 의 개념

1. RTLS  개념 

주로 RF 통신기반으로 나오는 이야기 이며, 위치를 파악하는 기술이다. 

• RTLS(Real Time Location System, Real Time Tracking System)

RF에서 가끔 나오는 이야기이며, GPS 없이 위치를 파악하는 기능

  https://en.wikipedia.org/wiki/Real-time_locating_system

• AoA(Angle of Arrival)

최소 2개 이상의 Anthena를 이용하여 들어오는 신호 위상(Phase)차이를 이용하여 방향을 감지하는 방법이다.

Anthena 의 설계에 따라 다르겠지만, 좀 깊게 들어가면, Angle-Azimuth 와 Angle-Elevation 으로 2가지 방향으로 설계가 가능하며, Radar를 보면 쉽게 이해가 간다. 

  https://en.wikipedia.org/wiki/Angle_of_arrival

• Radar 의 AoA 이해 

Radar의 AoA를 이해를 하면  최근 BLE의 AoA도 금방이해가능하며, 구지 깊게 설명 

  https://ahyuo79.blogspot.com/2024/11/rf-radar-rf-comm.html

2. BLE의 RTLS 

최근에 TI가 Channel Sounding과 함께 Demo를 보여줘서 RTLS 부분을 간단히 정리한다.

아래에서 한글자료들을 찾았으며, 간단히 링크만 

RTLS의 기술발전

  https://m.blog.naver.com/rakisisj/221999685301?recommendTrackingCode=2

• RTLS의 용어 및 설명 

1. Angle of Arrival (AoA) -> Radar 거의 동일 
2. Time of Arrival (ToA)
3. Time Difference of Arrival (TDOA)  -> Time Sync를 어떻게 맞출지가? 
4. Received Signal Strength (RSS)      -> 거의 이제 잘 사용하지 않는 것 같음 
5. Time of Flight (ToF)                     -> Beacon Packet RTT 계산? 

  https://m.blog.naver.com/rakisisj/222089204414?recommendTrackingCode=2

• RTLS AoA BLE Beacon 기반으로 설명 

BLE기반으로 한글로 잘 설명해주셔 감사 

  https://m.blog.naver.com/rakisisj/222073090671

• TI Wireless connectivity->RTLS

1. AoA(Angle-of-Arrival):  RX의 Anthena 는 최소 2개 이상 , TX는 1개 (Radar 생각하면 쉽게 이해)
2. AoD(Angle of Departure):  TX는 최소 2개 이상 , RX 1개  
1. 아래 그림인 것 같은데, Beaforming으로 TX 다중 안테나를 이용하여 하는 것 같음

 

https://dev.ti.com/tirex/explore/node?node=A__AQ0TYkLXd7cPWtNUtMqjSw__com.ti.SIMPLELINK_ACADEMY_CC13XX_CC26XX_SDK__AfkT0vQ__LATEST

https://dev.ti.com/tirex/explore/node?node=A__AQ0TYkLXd7cPWtNUtMqjSw__com.ti.SIMPLELINK_ACADEMY_CC13XX_CC26XX_SDK__AfkT0vQ__LATEST

1. AoA(Angle-of-Arrival) :  수신측(RX) 기반으로 안테나 최소 2개 이상으로 RX에서 Angle 파악 
2. AoD(Angle of Departure): 송신측(TX) 기반으로 방향감지 Packet 전송에서 RX Angle 파악 

  https://www.rohde-schwarz.com/kr/solutions/wireless-communications-testing/wireless-standards/bluetooth/bluetooth-direction-finding/bluetooth-direction-finding_251246.html

AoA의 결론 

RX 의 안테나 최소 2개 이상으로, 아래와 같이 Radar 와 거의 동일하게 측정하는 것 같다.

https://dev.ti.com/tirex/explore/node?node=A__AQ0TYkLXd7cPWtNUtMqjSw__com.ti.SIMPLELINK_ACADEMY_CC13XX_CC26XX_SDK__AfkT0vQ__LATEST 

1.2 BLE 의 Channel Sounding (RTLS) 

Channel Sounding

BLE에서 2개가 통신을 하면서 Beacon 기반으로 Radar처럼 Range 와 방향을 찾는 기술인 것 같으나, 현재 TI 데모를 보면, Range만 측정가능  

  https://en.wikipedia.org/wiki/Channel_sounding

Channel Sounding Range 측정방법  

1. Phased-Based Ranging (PBR)
2. Round-Trip Time (RTT) 

아래에도 AoA의 언급이 없음 

Phased-Based Ranging (PBR)

Radar 처럼 Phase 차이로 Range를 측정(initiator 가 Range 파악)

https://www.bluetooth.com/learn-about-bluetooth/feature-enhancements/channel-sounding/

Round-Trip Time (RTT) 

https://www.bluetooth.com/learn-about-bluetooth/feature-enhancements/channel-sounding

• Phase 차이로 쉽게 Radar 처럼 Range 측정 (AoA 설명은 없음)

4 Bluetooth Channel Sounding Flow for Phase-Based Ranging

Appendix A: Basics of Phase Based Ranging and Multi-Carrier Phase Ranging

https://www.ti.com/lit/an/swra791/swra791.pdf

RTT

1. Initiator ToD -> Reflector ToA = ToF
2. Reflector ToD -> Initiator ToA = ToF

https://www.ti.com/lit/an/swra791/swra791.pdf

자세한 설명이 없어, BLE의 Phy칩에서 Beacon기반으로 상위 Refletor로 반사파를 보내주는 것으로 생각?? 

일단 Initiator 와 Refector 와 Sync를 어떻게 맞추는 지는 잘 모르겠으며, 상위 Channel Souding Draft Specfication 의 링크도 깨짐  

AoA까지 된다고 하면, RX 의 안테나 설계에 따라 방향도 감지가 가능할 꺼 같다.

아쉬운 점은 상위 TI에서도 RTLS의 AoA 를 문서로 남겼지만, BLE Channel Sounding에는 별도 언급이 없고,  Range만 측정가능한 걸로 보인다.   

• Channel Sounding 기술 시연

아래 기술시연을 보면, AoA는 아직 아닌 것 같으며, Range만 가능 

  https://www.ti.com/video/6363699718112