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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 
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