위치인식UWB 기술동향및응용사례 - Tistorycfs9.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle...정밀카운터연산 거리연산 TWR Finishup 정밀카운터연산 상위계층

2008. 7. 17.

오 정 열

차세대u-PAN연구팀

2008. 7. 17.

오 정 열

차세대u-PAN연구팀

위치인식 UWB 기술동향 및 응용사례

위치인식 UWB 기술동향 및 응용사례

2/50

목목 차차

위치인식 서비스 시나리오위치인식위치인식 서비스서비스 시나리오시나리오

위치인식 UWB 표준 : IEEE 802.15.4a위치인식위치인식 UWB UWB 표준표준 : IEEE 802.15.4a: IEEE 802.15.4a

맺음말맺음말맺음말

ETRI 무선측위/통신 시스템 개발 현황ETRI ETRI 무선측위무선측위//통신통신 시스템시스템 개발개발 현황현황

국내외 위치인식 UWB 개발 현황국내외국내외 위치인식위치인식 UWB UWB 개발개발 현황현황

3/50

위치인식위치인식 UWB UWB 필요성필요성

저속 위치인식 기반 응용 서비스에 대한 요구가 증대되고 있음

통신거리의 약 5% 이내 위치인식 정밀도를 요구하고 있음

예: 20m 통신거리에서 1m 이하급 위치인식 정밀도

어디에?누구?

802.15.4ZigBee

802.15.1Bluetooth 1

802.15.32.4GHz PHY

LR-WPAN

2004

Com

plex

ity

Pow

er c

onsu

mpt

ion

WPAN20Kbps

200Kbps

1Mbps

10Mbps

50Mbps

100Mbps

400Mbps

1Gbps

802.15.1Bluetooth 2

802.15.3a

UWB(400Mbps)

2006 2008 2010

802.15.4a위치인식UWB

4/50

IEEE 802.15.4a IEEE 802.15.4a 국제국제 표준표준

거리추정 정밀도 : 1m 이하의 정밀도

초광대역 펄스를 이용한 저속 위치기반 네트워크 표준으로써, 향후 대두되는

UWB UWB 표준표준 동향동향

2007년 3월 표준화 완료

국내 고속 UWB 통신용 주파수 분배안을 따름

유비쿼터스 환경에 기본이 되는 정밀한 위치인식/추적 기능을 주기 위한 기술 표준

2005년 3월 : 26개 제안서 통합 완성

주파수 : 3.1 ~ 10.6GHz

전송속도 : Device 1Kbps 급, Coordinator 1Mbps 급

동작거리 : 30m이내

재난방재, 지능형 로봇, 가정/빌딩 자동화 등 위치인식 기능을 필요로 하는 서비스에 응용

5/50

위치인식위치인식 UWB UWB 기술기술 국제국제 표준표준

임펄스 신호를 이용한 실내 1m 이하 정밀도를 갖는 무선 측위 및

통신 기능을 융합시킨 국제 표준 기술

- IEEE 802.15.4a (2007.3 제정)

[ IEEE 802.15.4a 기술 요구 사항 ]

SOP : 4개 이상

데이터전송률:수 Kbps~수 Mbps

통신거리: 실내 30m 이하

측위정밀도:1m 이하

전력소모: AA배터리로수개월이상

IEEE 802.15.4a무선측위 + 데이터 통신

융합기술

위치인식 무선 센서네트워크 핵심 기술

SOP : Simultaneous Operating SOP : Simultaneous Operating PiconetPiconet

6/50

실내실내 위치인식위치인식 기술기술

소형, 저전력화 관건(ETRI, TES, IMEC)

< 30m< 60cm• 2nS 의 임펄스 신호 사용• 정밀하고 신뢰도가 높음

IEEE802.15.4aIR-UWB

2.4GHz ISM 대역정밀도 낮음(nanotron]

비표준 주파수통신채널 부재

(Ubisense, Time Domain)

정밀도 낮음신뢰도 낮음

(TI, Ember 등]

정밀도 낮음신뢰도 낮음(MS, Intel 등)

인식영역 협소,별도 통신채널

(MIT)

빛간섭, 비투과성,통신채널부재

(AT&T, Robotics)

비고

< 30m

< 30m

< 30m

< 100m

< 10m

< 수 m

거리

< 1m

기술명 기술내용 정밀도

적외선위치인식

• ID, Beacon 방식• 고정된 적외선 수신기

수 cm

초음파위치인식

• BS에서 주기적 RF 전송• TX 주기적 초음파 전송• RF와 초음파 TDOA 추정

10cm

WiFi위치인식

• RSSI 방식• 다중경로 채널에서정밀도의 한계

< 5m

ZigBee위치인식

• RSSI 방식• 정밀도의 한계

< 2~3m

비표준 UWB위치인식

• 대역폭 1GHz 이상 사용• 레퍼런스 노드간 동기

< 30cm

IEEE802.15.4aCSS

• 반송파 주파수의 스위핑• 2.4GHz Interference

7/50

IRIR--UWB UWB 신호의신호의 특징특징

FrequencyModulation

2.4 GHzNar

row

band

Nar

row

band

Com

mun

icat

ion

Com

mun

icat

ion

0 1 0 1

Time-domain behavior Frequency-domain behavior

ImpulseModulation

3 10 GHzfrequency

Ultr

awid

eban

dU

ltraw

ideb

and

Com

mun

icat

ion

Com

mun

icat

ion

time

1 0 1

(FCC Min=500Mhz)

수 nsec pulse 시간 분해능 우수, 거리측정에 유리

Low duty cycle 저전력

FCC Definition of UWB(1) Fractional Bandwidth (BW) > 20%(2) Absolute BW > 500MHz

8/50

IEEE 802.15.4a IEEE 802.15.4a 주파수주파수 운용운용 (1)(1)

UWB UWB 주파수주파수 운용운용

0, 3, 9번의 Mandatory 채널과 기타 Optional 채널

반드시 한 개의 Mandatory 채널을 구현해야 함

Sub-GHz band, Low-band, High-band 3개의 대역으로 나뉘어짐.

총 16개의 채널 할당

0번을 제외한 나머지 채널의 중심 주파수는 499.2MHz의 정수배임

나라마다 서로 다른 주파수 정책에 유연하게 대처할 수 있음

채널 4,7,11,15를 제외한 나머지 채널의 주파수 대역폭은 모두 499.2MHz 임

9/50

IEEE 802.15.4a IEEE 802.15.4a 주파수주파수 운용운용 (2)(2)

SubSub--GHz BandGHz Band

Material propagation Material propagation

There are options that the US FCC allows subThere are options that the US FCC allows sub‐‐GHz for position location GHz for position location applications: FCC allowed energy density applications: FCC allowed energy density ‐‐61dBm/MHz61dBm/MHz

3D position tracking 3D position tracking

Low frequencies have better propagation characteristics Low frequencies have better propagation characteristics Low frequencies experience less shadowing Low frequencies experience less shadowing Results in high accuracy first arrival detection Results in high accuracy first arrival detection

5 Partitions:5 Partitions:10dB advantages over low10dB advantages over low‐‐band!band!

text

text

Node A

Node B

Node ANode A‐‐B:B:5.2dB advantages over low5.2dB advantages over low‐‐band!band!

10/50

국내국내 UWB UWB 주파수주파수 분배분배

Cellular, GPS

PCS,무선랜Wibro, S-DMB

이동방송중계기

이동방송중계기,고정방송중계기,무선랜


1.61

2.7

3.63.4

3.1

5.15 7.1 10.5

-90

-85

-70

-41.3

UW

B E

IRP

Den

sity

, dB

m/M

Hz

UWB 주파수 분배High-band: 7.2~10.2 GHz

UWB 주파수 분배Low-band 3.1~4.8 GHz

0 Frequency (GHz)

국내 UWB 송신 출력 허용 레벨

4.2~4.8GHz(600MHz 대역폭)에서는 DAA 기술 적용을 2010년 6월까지 유예

Low-band에서는 간섭회피기술인 DAA (Detection and Avoid) 기술 적용

11/50

IEEE 802.15.4a IEEE 802.15.4a 주파수주파수 계획계획

이동방송중계기,고정방송중계기,무선랜


4.2

-70

-41.3

UW

B E

IRP

Den

sity

, dB

m/M

Hz High-band

DAA 미적용

Low-band DAA 적용

Frequency (GHz)

3.1 4.8 7.2 10.2

3.1GHz~4.8GHz 간섭회피 및 경감기술 기술기준 (DAA) 제외조항

: 연속송신시간은 5mS 이하이고, 휴지 시간은 1초 이상일 것 (IR-UWB)

12/50

[ 송신부 ]

[ 수신부 ]

패킷 경계Timing 검출

데이터복조

1차오류복구

2차오류복구

정보비트

TimingTracking

PHR 첫번째펄스 검출

측위정보검출

IEEE 802.15.4a IRIEEE 802.15.4a IR--UWB UWB 시스템시스템

임펄스 디지털 신호처리 모뎀임펄스임펄스 디지털디지털 신호처리신호처리 모뎀모뎀 SFD : Start Frame DelimiterSFD : Start Frame Delimiter

13/50

IEEE 802.15.4a IEEE 802.15.4a 임펄스임펄스 신호신호 (1)(1)

IEEE 802.15.4a Baseband Reference 펄스

Root Raised Cosine (RRC) 펄스: (Tp=2nS, roll-off factor=0.6)

IRIR--UWB SignalUWB Signal

IEEE 802.15.4a 주파수 운용 및 Transmit PSD mask에 맞는 IR-UWB waveform

fc-centered 500MHz band-limited signal (-41.3dBm/MHz]

임펄스

통신

시간영역 수 nsec 펄스 시간 분해능 우수

펄스의 전파 시간 측정으로 거리추정 가능

건물, 벽, 비금속 칸막이 등 투과성 우수

저전력 데이터 통신

실내/음영지역 무선측위 및통신가능

14/50

IEEE 802.15.4a IEEE 802.15.4a 임펄스임펄스 신호신호 (2)(2)UWB PulseUWB Pulse

Reference pulse인 RRC 펄스와 Cross correlation 취한 결과가 1nsec동안

0.8 이상을 만족하여야 함

[ex: 8th order Butterworth pulse] [Reference RRC pulse] [Cross correlation 결과]

생성방식: 아날로그 방식 v.s. 디지털 방식

15/50

IEEE 802.15.4a IEEE 802.15.4a 임펄스임펄스 생성생성

IRIR--UWB waveformUWB waveform

fc-centered band-limited signal 생성방법 예

1. Baseband pulse 생성 후 Up-conversion

디지털 방식으로 직접 생성 방식

아날로그 펄스 생성 방식

cos(2 )ftπ

[1. Up-conversion 방식][2. 디지털 직접 생성 방식]

16/50

IEEE 802.15.4a IRIEEE 802.15.4a IR--UWB UWB 변조방식변조방식

00

Positive pulse

01

10

Negative pulse

11

[ 1 Preamble 심볼: Ternary code를 이용한 변조 신호]

[ 1 데이터 심볼: BPM+BPSK를 이용한 변조 신호 ]

16 pulse로 이루어져 있음(확산이득)

17/50

IEEE 802.15.4a IEEE 802.15.4a 거리추정거리추정

UWB RangingUWB Ranging

Ranging 방식: TWR 기반의 TOA (or TOF) 추정

IEEE 802.15.4a 표준의 Ranging 요구 규격

1m 이하 정밀도@500MHZ BW

roundAT replyBT

pt

pt2

roundA replyBp

T Tt

−=

TOA :

TWR : TwoTWR : Two‐‐Way RangingWay RangingTOA : TimeTOA : Time‐‐ofof‐‐ArrivalArrivalTOF : TimeTOF : Time‐‐ofof‐‐FlightFlight

18/50

삼각측량을삼각측량을 이용한이용한 위치측정위치측정

Mobile (xm,ym)

Anchor 2 (xA2,yA2)

Anchor 3 (xA3,yA3)

Anchor 1 (xA1,yA1)( ) ( )

( ) ( )( ) ( )22

3

222

221

33

22

11

MAMA

MAMA

MAMA

yyxxD

yyxxD

yyxxD

−+−=

−+−=

−+−=

321~,~,~ DDD

Measurements Estimated Position

MM yx ~,~

TOA를 이용한 위치측정

3개의 TOA 정보를 이용하여 2D 위치측정을 위해서는 3개의위치정보를 알고 있는 Anchor 노드가 필요

19/50

IEEE 802.15.4a Ranging (1)IEEE 802.15.4a Ranging (1)

Ranging counterRanging counter를를 이용한이용한 TOA TOA 추정추정

Ranging counterRanging counterTimestamp for precise instant that Timestamp for precise instant that RMARKERsRMARKERs are transmitted and received are transmitted and received

roundAT replyBT

pt

pt

Running at 64GHz Running at 64GHz resolution: 16 resolution: 16 psecpsec, , 3232‐‐bit counterbit counter 0~68msec0~68msec

20/50

IEEE 802.15.4a Ranging (2)IEEE 802.15.4a Ranging (2)

Ranging counter timestampRanging counter timestamp

Timestamp를 언제 찍어야 하는가?

송신: RMARKER의 정확한 위치를 알 수 있음

수신: Leading edge detection (Direct path에 해당)이 되는 지점

21/50

Ranging Accuracy (1)Ranging Accuracy (1)

1. 1. 펄스의펄스의 대역폭대역폭

Multipath resolving 능력 증가

펄스의 대역폭 대역폭이 넓을수록 Multipath 환경에서 accuracy 증가

( IEEE 802.15.4a CM1 Multipath profile @ 500MHz 펄스]

IEEE 802.15.4a에서는 BW가 500MHz, 1.3GHz에 해당하는 펄스를 사용할 수 있음

( Multipath 환경:

시간상에서 짧은 폭을 가지는 펄스가 유리]

Direct path

2nd path

3rd pathUWB Tx UWB Rx

22/50

0 5 10 15 20 25 30 350

5

10

15

20

25

30

35Multipath profile : 17th --> Lock point

|cor

rela

tion|

[ LOS 환경 ]

0 5 10 15 20 25 30 351

2

3

4

5

6

7

8

9

10


|cor

rela

tion|

[철문 옆]

0 5 10 15 20 25 30 350

2

4

6

8

10

12


|cor

rela

tion|

[철판 장애물]

[ 무선환경 실측 수신 신호의 1 nsec Resolution Multipath Profile ]


500MHz BW 펄스: 시간에서 짧은 임펄스를 사용하므로 Multipath Resolving이 우수함

데이터 통신을 위한 Lock Point (Max. 값)와 First Peak (Leading Edge)와의 간격차 존재

보통 간격차가 수 nsec 이므로 이를 보정하지 않으면 1nsec당 30cm 오차 발생

임펄스 수신신호의 1nsec Multipath Profile을 획득하는 블록을 개발하고, 이로부터 First

Peak를 찾는 알고리즘 수행

실측 Multipath Profile실측실측 Multipath ProfileMultipath Profile

23/50


2. Clock offset2. Clock offset

두 노드간 Clock offset TOA 계산시 오차 발생

roundAT replyBT

pt

pt

1ˆ ( )2p p replyB A Bt t t e e− ≈ −

Clock offset

SDS-TWR (Symmetric double-sided TWR)의 도입 필요

200 ns200 ns100 ns100 ns50 ns50 ns5 ns5 ns5 ms5 ms

4 ns4 ns2 ns2 ns1 ns1 ns0.1 ns0.1 ns100 us100 us

80 80 ppmppm40 40 ppmppm20 20 ppmppm2 2 ppmppmttreplyBreplyB(e(eAA‐‐eeBB))

SDSSDS‐‐TWR : Symmetric Double Sided TWRTWR : Symmetric Double Sided TWR

4replyBroundBreplyAroundA

p

ttttt

−+−=

24/50


2. Clock offset2. Clock offset

두 디바이스간 Clock offset으로 인한 Mis-sampling

Leading edge detection 시 오차 발생 accuracy 저하

Signal tracking loop (Digital or analog)이 필요

[ Clock offset으로 인한 수신신호 샘플링의 영향 ]

[ SDS TWR 메시지 교환]

25/50


3. 3. 수신수신 방식방식

비동기식 펄스의 Energy detection에 근거하므로 잡음의 영향을 많이 받음

동기방식의 수신기에서 정확한 Multipath profile을 구할 수 있어 Multipath 환경에서도Ranging 성능이 좋음

수신 방식 동기식 방식이 비동기식 방식보다 accuracy 2배 이상 향상

Leading edge detection 시 비동기식 보다 Accuracy 증가

[ IR-UWB PHY 동기/비동기 Reference 수신기 구조 ]

수신임펄스

2nsec

펄스검출

임펄스 탬플릿

수신임펄스

펄스 에너지 검출

수 nsec

Coherent 수신 Noncoherent 수신

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동기식 IR-UWB동기식 IR-UWB

거리추정 정밀도 수십cm급거리추정 정밀도 수십cm급

SOP 구성 및 SFD 검출 용이SOP 구성 및 SFD 검출 용이

비동기식 IR-UWB비동기식 IR-UWB

거리추정 정밀도 1~2m급 이상거리추정 정밀도 1~2m급 이상

SOP 구성 불가 및 SFD 검출 확률 저하SOP 구성 불가 및 SFD 검출 확률 저하

<

<

비동기 대비 6dB 이득(통신거리 20m향상) 비동기 대비 6dB 이득(통신거리 20m향상) 채널코딩이득, 확산이득 불리채널코딩이득, 확산이득 불리 <


[ 비동기식 IR-UWB 수신기 구조 ]

[ 동기식 IR-UWB 수신기 구조 ]

27/50

DATAMeasure.request

ACK

Setup

DATA

ACK

DATA

ACK

Measure.confirm

Response.request

Response.confirm

Indication(Measure)Indication

(Measure)

Indication

정밀카운터연산

거리연산

TWR

Finishup

정밀카운터연산

Rng계층 Rng계층 상위계층상위계층

IEEE 802.15.4a IEEE 802.15.4a 위치인식위치인식 MACMAC

IEEE 802.15.4a MAC

- 기본적으로 IEEE 802.15.4 MAC을 따름

- Ranging을 위한 절차, 파라미터 및 프리

미티브가 추가 되었음(채널 Sounding,

Self Calibration, 동적 프리앰블 선택)

측위 절차

- MN (Mobile Node)와 RN (Reference

Node) 사이의 Ranging 절차 Setup 과정

- TWR (Two Way Ranging) 사용

- 64GHz 급 Ranging 카운터 연산 수행

- 노드에서 측정된 카운터 값을 거리 연산

을 위해서 취합하는 Finishup 과정

- 두 노드의 카운터 값을 취합한 거리연산

28/50

목목 차차






29/50

TES TES 사사 개발개발 현황현황 (1)(1)

IEEE 802.15.4a 표준 부합, Noncoherent 방식의 IP 확보

RF front-end 칩 제작: 0.25um SiGe 공정

Source : Source : ““UWBUWB‐‐LDR with SubLDR with Sub‐‐meter rangingmeter ranging”” TES Electronic Solutions,2007. 2 Rev. 1/V1TES Electronic Solutions,2007. 2 Rev. 1/V1

30/50


RF front-end IC 0.25um SiGe technology

UWB Front-end IC

31/50


Modem is targeted on a FPGA platformThe power consumption of future integrated solution can be estimated to be 200mW at 2.5V With appropriate MAC strategy and normal sensor activity can be less than 20% of peak power consumption.

Antenna designThe developed antennas on the special textile fabric have size of 20x25mm2

The working frequencies range 6‐9GHz

UWB monipole antenna UWB dipole antenna

32/50

First 90nm CMOS digital UWB transmitter IC for IEEE 802.15.4a

3~10GHz Frequency Range의 모든 UWB 신호 발생 가능

Core size 220 X 300 um Time domain and spectrum

IMEC IMEC 사사 개발개발 현황현황 (1)(1)

Source : Source : ““0.65 to 1.4nJ/burst 3 t0 10GHz UWB 0.65 to 1.4nJ/burst 3 t0 10GHz UWB DigitaDigita TxTx in 90nm CMOS in 90nm CMOS ”” ISSCC 2007ISSCC 2007

33/50

Title : The up‐date version of IP‐Rx1VGA filter with 6 programmable gain settingprecise digital DC offset compensation system inserted9 bit current‐steering DAC inserted

Source : Source : ““UWB Radio Transceivers For UWB Radio Transceivers For Ultra Low Power and Low Data Rate Ultra Low Power and Low Data Rate CommunicationsCommunications”” IEEE ICUWB 2007IEEE ICUWB 2007

IMEC IMEC 사사 개발개발 현황현황 (2)(2)

34/50

국내외국내외 개발개발 동향동향

프랑스 TES사프랑스프랑스 TESTES사사

벨기에 IMEC사벨기에벨기에 IMECIMEC사사

기타기관기타기관기타기관

Ubisense, MSSI 등: 비표준

무선측위 시스템 개발

- 통신기능 부재

- 정밀한 노드간 Sync. 필요

국내연구기관 및 업체:

Noncoherent 수신 방식 기

반의 플랫폼 형태로 개발.

동기방식 개발 시작 단계

현재, 국내외에서 IEEE 802.15.4a 표준

무선측위/통신용 PHY/MAC 개발을 하고 있으나

칩 Release 사례 없음

IEEE 802.15.4a 위치인식 시스템IEEE 802.15.4a 위치인식 시스템

IEEE 802.15.4a 표준부합 송

수신부 RF-IC 발표(2007.2)

모뎀은 FPGA 단계 개발

모뎀은 비동기 수신 기술로

성능 저하

IEEE 802.15.4a 표준 디지털

송신 칩 발표[2007.2)

IEEE 802.15.4a 표준 디지털

수신 칩 발표[2007.9)

모뎀은 FPGA 단계 개발

35/50

목목 차차






36/50

ETRI IRETRI IRPSPS 개발개발 현황현황(1)(1)

< ETRI IRPS 시스템 규격 >

TSMC CMOS 0.13um RF/Mixed-signal 1P8M

ASIC 공정

사용주파수 3494.4, 3993.6, 4492.8MHz

채널 대역폭 499.2MHz

변조방식 BPM+BPSK

UWB 펄스 499.2MHz BW의 RRC

프리앰블 길이 64

전송속도 0.85Mbps

Chip rate 499.2MHz

채널 코딩 RS 코드, 길쌈 코드

확산 이득 12dB

지원 SOP수 6

수신기 방식 Coherent

대상 규격 IEEE 802.15.4a

[IR-UWB 모뎀/MAC 검증용 보드] [IR-UWB RF 모듈]

[ IR-UWB 모뎀/MAC 칩 및 RF 칩: 2007년 12월 ]

[ 모뎀/MAc 칩 및 RF 칩 시험 플랫폼 ]

37/50

ETRI IRPS ETRI IRPS 개발개발 현황현황(2)(2)

ADC

DAC

RF SPI

Digital Transmitter

Digital Receiver

MCU SPIPHY Sync. AGCCH estimation

Localization& Tracking

PLL MACH/W

ETRI IRPS 모뎀/MAC 2차 칩 형상(2008년 8월)

ETRI IRPS SiP 3차 칩 형상(2008년 12월)

38/50

ETRI IRPS 칩을 이용한 Ranging 시연ETRI IRPS ETRI IRPS 칩을칩을 이용한이용한 Ranging Ranging 시연시연

ETRI IRETRI IRPSPS 개발개발 현황현황(3)(3)

MCUMCU

ModemModem

RFRF

MCUMCU

ModemModem

RFRF

MCUMCU

ModemModem

RFRF

MCUMCU

ModemModem

RFRF

39/50

Preamble 구간 TX 신호Preamble Preamble 구간구간 TX TX 신호신호

[Preamble 구간]

1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0- 0 . 8

- 0 . 6

- 0 . 4

- 0 . 2

0

0 . 2

0 . 4

0 . 6

0 . 8

ETRI IRPS ETRI IRPS 기저대역기저대역 파형파형 (1)(1)

40/50

SFD 및 BPM-BPSK Payload 구간 TX 신호SFD SFD 및및 BPMBPM--BPSK Payload BPSK Payload 구간구간 TX TX 신호신호

6 . 8 6 . 9 7 7 . 1 7 . 2 7 . 3 7 . 4 7 . 5 7 . 6 7 . 7 7 . 8

x 1 0 4

- 1

- 0 . 8

- 0 . 6

- 0 . 4

- 0 . 2

0

0 . 2

0 . 4

0 . 6

0 . 8

1

ETRI IRPS ETRI IRPS 기저대역기저대역 파형파형 (2)(2)

SFD : Start Frame Delimiter

41/50

2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6

x 109

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

Frequency

dB

CH1CH2CH3

[IR-UWB Tx 출력 신호]

ETRI IRPS ETRI IRPS 송신신호송신신호 파형파형

42/50

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1 2 3 4

실제거리(cm)

측위거리(cm)

오차(cm)

표준편차(cm)

80.0

90.0

100.0

110.0

96.2

89.7

83.3

76.9

70.5

64.1

57.7

51.3

44.9

38.5

32.1

25.6

19.2

12.8

6.4

0.0

‐6.4

‐12.8

‐19.2

‐25.6

‐32.1

‐38.5

‐44.9

‐51.3

‐57.7

‐64.1

IR‐UWB 주파수옵셋테스팅

ETRI IRPS Ranging ETRI IRPS Ranging 시연시연 결과결과

통신

거리

(cm

)

43/50

[ RF 칩 + 모뎀칩을 이용한 PHY 시스템으로 부터 얻은 무선환경 Multipath Profile ]

ETRI IRPS ETRI IRPS 다중경로다중경로 프로파일프로파일

44/50

목목 차차






45/50

위치인식위치인식 시나리오시나리오(1)(1)

46/50

- 실내 주차장 위치인식 시스템

- 실내 네비게이션 시스템

- 전시회 안내시스템 등


47/50


산업환경 위험지역알림 시스템

선박내위치인식 시스템

u-Eco City구현

휴대폰과 연계한실내주차장안내시스템

산업체 도시환경

중공업 융합산업

임펄스

무선측위/

통신 칩 기반

응용시스템

48/50


Medical Patient monitoringMedical equipment Tracking

IndustrialManufacturingsafety production processing

Security Fire FightingPolice, Military

AMRAutomatic Meter Reading System

49/50

목목 차차






50/50

맺음말맺음말

임펄스 기반 UWB 위치인식 기술은 시간 분해능이 우수하여 정확한

거리측정이 가능하고 저전력 특성이 우수함

IEEE 802.15.4a UWB 표준과 국내 UWB 주파수 분배안

총 16개의 채널중 국내에서는 0, 5, 6, 7번을 사용할 수 없음

1, 2, 3 채널(Low-Band) 의 경우 DAA 기술 적용 관계 없이 사용이 가능함

IR-UWB 방식에서 Ranging 정밀도에 영향을 주는 요인은 신호 대역폭,

클럭옵셋, 수신방식 이다.

국내외 여러 기관에서 표준에 부합하는 무선측위/통신 시스템을 개발하고

있으나 현재까지 칩 Release 한 사례는 없음

ETRI에서는 2007년 표준에 부합하는 1차 IRPS를 CMOS 칩으로 개발하였고,

2008년에는 2차 및 3차 IRPS를 Single-chip, SiP 칩으로 개발할 예정임

향후 2~3년 이내 표준 규격의 상용제품이 출시될 것으로 예상됨

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위치인식UWB 기술동향및응용사례 - Tistorycfs9.tistory.com/upload_control/download.blog?fhandle...정밀카운터연산 거리연산 TWR Finishup 정밀카운터연산 상위계층