1. WIFI Sensing 과 RTLS
RF Communication 과 RF Radar 비교
WIFI Sensing
설명이 잘되어 있음
RF Radar
FMCW 의 Radar 를 이해 와 Anthena 이해
2. WIFI Sensing Array
Radar의 Cascade 처럼, 각 Clock을 맞추어 여러 ESP32 기반으로 Anthena 구성 후, 이를 Radar 처럼,
WIFI Sensing Array 가 어떻게 동작하는지 이해가 되지 가 않아 정리만 한다.
개인적으로 RTLS 관련 사항을 보다가, 이걸 보고 많이 충격이었으며,
많은 부분이 이해 안 가지만, 아래와 같이 간단히 정리하면서 더 지켜보도록 하겠다.
이유는 WIFI 뿐만 아니라, C-V2X/BLE/5G 에도 관심이 있기 때문이다.
2.1 H/W Boards 구성
- Radar Antenna 구조이해
TI Radar 의 Antenna 구조 와 Virtual Array 자료분석
Radar부분을 이해하면 쉽게 이해가 가능하다
- Sensor Board (2.5GHz 기반으로 Antenna 설계)
- λ / 2 antenna spacing (60mm)
- 8×RHCP ceramic patch antennas
- U.FL / SMA (not placed) reference signal input
2.5Ghz Lamda/2 를 구하면, Lamda = (3e8/2.5e9)/2 = 0.12m= 120mm -> Lamda/2 = 60mm
Patch 안테나도 사용별도 사용하는 듯하다.
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| https://espargos.net/setup/ |
- Controller Board
- U.FL / SMA (not placed) reference signal output
분명히 Controller Board가 각 Clock 싱크도 관여를 할텐데, 이 부분도 알 수 있다 추후~~
RF Calibration 과 밀접하므로 이 부분은 WIFI Clock Sync에서 자세히 알아 보도록하자.
- ESP32 의 구성 설명
처음에는 ESP32(WIFI)는 내부에 I/Q Mixer 가 없는 줄 알았으나, 아닌가 보다,
이 부분 때문에 ESP32 Reference Design Guide 부터 각 Datasheet 여러 부분을 봤는데, 아래 내용은 없다.
- WIFI Sensing Array(8)x4 확장 구조
ESP32x8 개 WIFI Sensing Array를 4개 씩 묶어서 더 확장하여 사용한다.
- Sensor Board(WIFI Sensing Array)
- Control Board
- Clock + Phase Reference Generator: PA가 있음 (WIFI Phy?)
- -3dB : 아마 50옴 일듯 (Signal Reflection 제거)
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- WIFi Sensing Array x 4 확장 Python 소스
32= 8x4개로 묶어서 상위와 같이 구조로 구성
- ESP32의 외부 Phy 확장사용여부 파악 (PA/LNA)
PA를 외부에서 연결되어 공급해서 하는 것 같은데 좀 이해가 되지 않아, 내부 이미 PA가 있을텐데, 구조가 좀 이해가 되지 않아,
외부에 별도의 Phy(Tranceiver)를 가 있는 회로도 or 구조도 가 있나 해서 구해봤는데 인터넷에서 찾았다.
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| https://www.crowdsupply.com/bison-science/esp32-m1-reach-out |
2.2 WIFI Clock Sync
- TI Radar Cascade 구조 및 분석
Radar에서 Cascade에서 Clock Sync가 중요하므로 이 부분 참조
각 Clock 동기화이며, 추후 이 부분 좀 더 자세히
- Clock distribution
기본 8개로 ESP32 로 WIFI Sensing Array 구성
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| https://www.youtube.com/watch?v=sXwDrcd1t-E |
- Clock distribution and Phase Sync
즉 Phase Sync 맞추기 위해서 별도로 1개 필요하지만, 나중에 TEST 시 필요가 없는 듯 (Power on/off 할 때마다 왠지 필요 할 듯 하다)
- Calibration Python 소스
2.3 WIFI 의 RTLS
- RF RTLS 와 BLE의 Channel Sounding
TI Demo BLE5.x Channel Sounding 의 경우, Radar 처럼 1개가 아니라 2개의 BLE Device 로 Range를 측정 (가장 비슷하니라 본다?)
- TDOA(Time Difference of Arrival)
- AoA(Angle-of-Arrival)
- AoD(Angle of Departure)
- RF Radar 와 RF Communication(WIFI/BLE) 비교
MIMO의 AoA를 이해하고 Antena 구조도 이해
- TDOA Python 소스
TDOA(Time Difference of Arrival)
TDOA를 좀 깊게 보면, 기본이 삼각측량이 기반인 것 같으며, 최소 3/4개 이상의 Anchor 기반으로 측정하는 듯하다.
또한 2개 가지고는 위치파악은 힘들 것 같으며, 3개 사용하면 삼각측량이며, 4개 사용하면 좀 더 정확해질 것이다. (아마 3D?)
현재 여기서 데모를 보면, Anchor를 여러개 사용했을 때만 사용하는 듯 하다
- AoA Python 소스
AoA(Angle-of-Arrival) 각 Phase 차이를 어떻게 보는지 이며, 이것을 어떻게 사용하는지가 가장 궁금하다.
Phase over Time으로 하면, 각 Packet 도착시 Phase 차이 시간축으로 보느냐?
Phase over Space으로 하면, 각 Packet 도착시 Phase 차이 공간축으로 보느냐?
- TDoA/AoA 기반으로 동작기반의 MUSIC 알고리즘 사용
이미 각 시간들을 시간 오차를 계산을 한 듯 하다(TDoA)
각 위치가 있으니 ESP32 위치 배열이 있으니 (AoA)
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| https://www.youtube.com/watch?v=sXwDrcd1t-E |
- Demo 확인
AoA(Angle-of-Arrival) 사용
근데,AoD(Angle of Departure)의 언급이 없어 이부분 사용여부도 좀 궁금?
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| https://www.youtube.com/watch?v=sXwDrcd1t-E |
- 상위 개발 사이트
상위 관련 사이트
아래를 봐도 동시에 WIFI 8 Channel 의 CSI 로 I/Q 시그널 기반으로 분석 하는 듯 하다
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| https://espargos.net/setup/ |
- WIFI Sensing Array Experiment Setup
- Experiment Setup : RADAR의 Reflector 와 비슷
- Receiver Array Setup : 공개
- Point Cloud : 거의 4D RADAR 와 비슷하게 할 거 같은데,
- Github 기반 소스
Github 의 Python 기반으로 각 테스트 소스 제공
- 추후 반드시 다시 봐야 할 것
일단 아래의 알고리즘 부터 동작 원리를 이해를 해야 할 듯하다
이외 아직 아래 부분들은 이해를 못해 링크만
Channel Chartering
나중에 시간이 되면 , 더 보도록 하겠으며, 이를 링크만
MUSIC(Multiple Signal Classification)
Anthena Arrary로 신호 방향을 추정하는 알고리즘