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11/15/2024

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


  • 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. 

  • Radar 의 AoA 이해 
Radar의 AoA를 이해를 하면  최근 BLE의 AoA도 금방이해가능하며, 구지 깊게 설명 



2. BLE의 RTLS 

최근에 TI가 Channel Sounding과 함께 Demo를 보여줘서 RTLS 부분을 간단히 정리한다.
아래에서 한글자료들을 찾았으며, 간단히 링크만 


  • RTLS의 용어 및 설명 
  1. Angle of Arrival (AoA)    -> Radar 와 거의 동일  
    1. N 개의 RX Anthena 를 이용하여, 도착시간의 차이를 Phase 차이로 계산 
  2. Time of Arrival (ToA)      -> Network Ping과 유사
    1. ToF라고도 하며, 왕복거리를 걸린 시간으로 나누면 됨 
  3. Time Difference of Arrival (TDOA)  -> Time Sync를 어떻게 맞출지가? 
    1. 2개 이상에서 Anchor들 사이 ToA or ToF 기반으로 위치 측정 , 삼각측량과 비슷 
  4. Received Signal Strength (RSS)      -> 거의 이제 잘 사용하지 않는 것 같음 
    1. 각 Channel의 RX 신호 세기
  5. Time of Flight (ToF)                     -> RF의 경우, Beacon Packet RTT 계산? 


  • RTLS AoA BLE Beacon 기반으로 설명 
BLE기반으로 한글로 잘 설명해주셔 감사 

  • TI Wireless connectivity->RTLS
  1. AoA(Angle-of-Arrival):  
    1. RX의 Anthena 는 최소 2개 이상필요하며, Radar 거의 유사 
    2. n개의 RX Anthena의 Phase 차이로 위치를 파악 
  2. AoD(Angle of Departure)
    1. TX의 Anthen 최소 2개 이상 필요  
    2. RX에서 아래 그림 같은 구조 
    3. Beaforming으로 TX 다중 안테나를 이용하여 하는 것 같음



  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 

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  


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 
댓글 없음 :
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8/01/2023

RF Information (자료수집, 글작성중)

1. Modem

통신(Communication)의 기본이며, 유선 Modem 안 사람은 쉽게 무선통신도 알게되어진다. 
이번 5G를 정리하면서 Radio 뿐만아니라, 각 RF 관련사항들을 정리하며, 아래의 링크 기반으로 자료수집후, 정리하도록 한다. 

아직 자료 수집 후에 글의 방향을 정하며, 5G가 아닌, 유선 or 무선 기본 글?? 정함!
이 부분은 삭제?? (각 Label을 대충 정해야함, RF-INFO?)

너무 많은 자료를 수집했으며, 관련부분을 정리하도록함 (시간될때!)
필요 없다면, 유선쪽 관련내용은 추후 전부 삭제 (필요 없을 것 같음~)  
필요없다면, 구지 Modem까지? 머리 아프게 나중에 다시 생각~~~~

  • 유선모뎀(이걸로 땜방?)
나중에 xDSL, DSLAM ,ATM까지 설명해야하니,


1.1 Radio Spectrum 

일반적인 Radio 관련자료로 시작해야 할 것 같다. 
유선을 넣으면???


1.2 WIFI 6 

이 부분은 추후 RF-WIFI 분리 후 다시 글을 Update 진행!! (아직 WIFI6 제대로 ㅋㅋ)
이 부분만, 별도로 분리해서 Label: ?? RF-WIFI

RF-WIFI

이 부분 좀 더 각 WIFI Spec에 맞게 비교분석하며, 기능별로 새로 자료 수집해야함.
머리가 나뻐서 자꾸 까먹어서 문제임

예전처럼 지인한테, WIFI Spec(협회에 가입해서,구입해야함) 구할필요는 없을 것 같다.  
요즘 인터넷에 자료가 넘쳐나서 , 옛날에는 거의 없었는데 

  • TWT(Target Wake Time, WIFI 6의 New Feature 기능)
배터리 or Low Power를 위해서 Target Wake Time을 두어 외부에서 Control하는 개념 

  • WIFI (802.11ax) 즉 WIFI 6 
각 비교가 잘되어 있어 아래부분 링크 
분명, 칩제조사별로 조금씩 다를 텐데, 그 부분까지는 파악하기가 좀 
 
OFDMA 그림과 WIFI6의 각 그림이 너무 좋음 

새로찾은 사이트

  • WIFI6 OFDM 와 OFDMA 차이 
내 경우는 OFDM 과 OFDMA 차이를 그냥 무선으로 생각한 나의 무식함!!!

  • 아래그림으로 OFDM 과 OFDMA 차이를 쉽게이해 
현재 내 생각으로 OFDM에 MU-MIMO를 넣은 것으로 보임 
정확히 말하면, OFDM(FDM)에 TDM을 섞은거라고 봐야 할 것 같은데, TDM이라고 하기에는 뭔가 찜찜하고 애매함.
아래를 보면, OFDM은, User Bandwith는 고정이며, OFMDA 시간에 따라 변경(고정이아님)
이걸 TDM (CDMA 비교?)해야하나?, 나중에 정확히? 보자.
  https://blogs.cisco.com/networking/wi-fi-6-ofdma-resource-unit-ru-allocations-and-mappings


  • 802.11ac 와 802.11ax(WIFI6) 비교 
아래의 문서에 자세히 설명해주고 있음 
3 Key Technologies of 802.11ax  (각 용어정의 확인)
3.2 MU-MIMO : Multi User MIMO 설명 과 OFDMA 이해 
3.2.1 DL MU-MIMO
3.2.2 UL MU-MIMO

추후 5G 강의와 비교해야 함 
  https://www.zte.com.cn/content/dam/zte-site/res-www-zte-com-cn/mediares/zte/files/pdf/white_book/Wi-Fi_6_Technology_and_Evolution_White_Paper-202009232125.pdf




  • OFDMA 의 절차 및 설명 필요 여부??? 
왜 OFDMA의 사용하는가? 
이유는 간단하다. 모든 모듈레이션을 사용하고 싶으며, 2개의 Multiplexing을 같이 사용하고 싶어서다. 
QAM이 AM 과 PM의 합성이고, 이 전체 Channel들을 Multiplexing하면, FDM 와 TDM 좀 같이 사용할 방법을 찾아서 OFDMA을 사용한다. 
더불어 Guard Band도 필요 없으니, 전체 Bandwith도 줄어든다. 
  1. 송신  S/P -> IFFT or IDFT -> P/S -> add  CP -> Channel
  2. 수신  remove CP  -> S/P  -> DFT -> P/S

Python 예제 
내가 이것으로 변경해서 만들어도 될 듯하다


  • Beamforming
주파수가 높아질수록, 전파는 직진성으로 가게되어지는데, 이를 이용하는 기술이다. 
이전에 낮은 주파수 대역을 사용할때, 사용을 못하고, 주파수가 높아지니, 
전파를 직접적으로 Control 하고 싶어하는 것이다. 
아래에 한글로 너무 잘 설명되어 있으니, 한번 나중에 이를 정리?


  • Wireshark
비싼장비를 이용하여 분석하면 좋겠지만, Wireshark 같이 무료 Tool 기반으로 분석할수 있는 방법을 모색 

이전에 내가 정리한 Wireshark

Wireshark 802.11 Packet 직접 분석 
Ethernet으로 Converting 된것이 아니며, 이를 WIFI Packet Sniffing  
보통 MLME를 걸침, 상위 RF-WIFI 참고하시길  

역시 O'Reilly 설명!!

Wireshart 세부 Filter 설정 

다만 WIFI의 경우, Chip 제조사에서 Sniffer를 제공해줘야 함 
(Broadcom은 제공안해주는 것으로 기억하며, 모드도 단순함)

  • WIFI support monitor mode
기본적으로 WIFI Driver가 monitor mode(sniffing)가 지원되어야 하며, 지원이 안되는 Device Driver 들이 많다.
Ethernet Converting 부분이전에서 sniffing 지원을 해줘야함 

상위부분은 요즘 WIFi Device Driver을 개발을 안하니,~~추후 삭제? or 방법?


1.4 C-V2X

이전에 내가 가장 주의 깊게 봤던 것으로, 이 부분의 승자가 누가 될지와 법이 어떻게 될지도? 
이 부분은 추후 C-V2X를 다룬다음에 다시, DSRC말고 
이 부분만, 별도로 분리해서 Label: ?? RF-DSRC 대신 C-V2X ?

  • V2X 관련사항 정리
이전에 정리하다 말았으며, 추후 시간될때 


2. LR(Long Range)-WPAN (Thread 와 Matter 때문에)

Zigbee 기반이라고 하며, Thread라는 새로운  것이 나왔는데, 정확한 기능 부분 좀 더 
Thread 와 Matter 의 연결 확장성 도 역시 확인 
  1. Microchip 사에서는 WIFI가 아닌 BLE기반으로 연결하여 확장 
  2. Espressif 사는 Matter 와 함께 IPv6기반으로 제공, (Thread) 

추후 시간이 될때 상위 자료를 보완하여, RF-WIFI or RF-BLE로 별도로 분리
요즘 예전부터 정리하던 것도 빨리 정리해야함 
아직 쓰던것도 많이 남아 있어 이부분도 같이 정리해야함 


2.1 Smarthing Develop

Samsung이 밀고 있는 것이며, LG는 내가 보기에는 별로라서 이 부분은 세부적으로 확인

이부분도 현재 RF보다는 추후 글을 분리해서 업데이트해야함!!!!!(아직 글이 부족함) 
이 부분만, 별도로 분리해서 Label: ?? IoT-Smartthing ?

Samsung 의 Smartthing 개발방법

1. SDK 기반의 Matter 직접 Device이용
Device가 직접 Matter를 지원되는 경우, 이를 이용

2. Samsung의 Station 에 연결 
Device가 Samsung에서 제공하는 Station에 연결사용 (Zigbee 

3. Cloud 기반의 Lamda 이용하여 Hook 방식

4. Automation :  상위 기능들을 묶는 기술 



3. RF 의 일반적인 지식들?

RF에 관련된 지식이나, 기본적으로 H/W에 대해 어느정도 지식이 있어야 이해가 가능하며,
Modem에 대충은 알고 있어야 있어야 한다.

구지 깊게 팔 생각도 없거니와, 나중에 이해가 가지 않을 경우에만 다시오도록 하자.
이 부분만, 별도로 분리해서 Label: RF-INFO 로만 하고???,  

  • RF Wireless World 
내가 좋아하는 사이트이며, 적당히 설명되고, 깊게말고, 


Multiplexing 
통신의 기본인 Multiplexing FDM TDM 을 설명?? 그냥 통신책봐도 이해가 될 듯. 
FDM 과 OFDM 차이 

OFDM 와 OFDMA 차이 
지금까지, OFDM 유선  OFDMA 무선으로 만 생각했는데, 좀 나의 상식이 깨짐 

SISO 와 MIMO의 차이
기본개념은 간단하며, MIMO가 되면 Channel 이 등장하며, Multiplexing 어떻게 하냐가 관건이다.

FDMA vs TDMA vs CDMA
FDMA 와 TDMA는 알겠지만, CDMA이는 예전에도 그랬지만, 정확한 차이를 이해하기가?
이 부분은 예제를 찾아야함 (Code를 PM방식으로 기억?, 하여튼 나중에~)

TDD vs FDD
상위에서 Multiplexing 하면 반대 Duplexing 하여 각 Channel을 분리하는 방법


  • LoRAWan 
이전에 직접 LoRa Gateway 와 KCMVP를 Reversing Engineering으로 하여 HW 암호화로 직접 개발해봤기에, 이부분도 나중에 세부 정리?? 
구지, 정리까지??? 나중에


WIFI

WIMAX
오래전에 잠깐 Device Driver로만 여러번 만들었으나, 요즘은 거의 안쓰는 것 같음. (죽은통신!)


Anthena 
안테나의 기본내용은 알아아야 할꺼 같으며, 관련부분 도 가능하다면 자료 수집 


  • RF관련정보 (좀 더 많은 정보) 
개인적으로 옛날 일본 HW 책들을 좋아하며, 전자회도도 더 쉽게 설명을 해놓았다.   
요즘은 자료가 넘쳐나니, 아래에서 다 해결해도 될 듯 하다.

Study-> RF 기초강의실 
세세한 부분을 이해를 못하겠으나,대충 개념은 그때~~
세부적으로 이해 필요 할때 다시오도록하자. 구지? 머리아프게

Study-> RF Database
Study-> RF Database -> 시스템 잡음지수 계산 (Cascade Noise Figure)
직렬화이며, 이부분은 나중에 

Study->RF & 통신
다시 세부적으로 들어갈 생각은 없으며, 개념만 

Study->RF Tools
Tools 종류를 더 알아보도록 하며, 사용할 경우, 이를 별도로??

Study->초청강의실->I-Lab
이외 RF관련부분 내용을 좀 더 알고 싶다면, 아래의 사이트에서 확인하자. 
L/C 와 R 주로 임피던스 매칭 과 종단저항의 이해?(저항으로 Signal Reflection 막음?, RF만 아님)

Study->초청강의실->통신시스템의 기초 
NI의 Labview

Information -> RF books
책으로 볼경우, 구지 책까지?

Study-> RF 기초강의실 -> 안테나

추후 시간된다면, TI Anthena 부분 별도자료수집 확인 
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