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Bluetooth® v5.1 테스트 솔루션

최신 규격 Bluetooth v5.1(AoA/AoD)에 대응한 모듈ㆍ장치의 RF 테스트 및 연결성 테스트에

Bluetooth® v5.1_Main

Bluetooth® 테크놀로지는 스마트폰의 성장과 함께 스피커ㆍ헤드폰 등의 오디오 제품과 웨어러블 단말기ㆍ스마트 워치 등과의 통신에서 널리 이용되며, 일반 소비자에게도 친숙한 가장 성공적인 무선 통신 기술 중 하나입니다. 현재는 스마트폰ㆍ태블릿 PCㆍ노트북 PC의 거의 모든 제품에 Bluetooth가 탑재되어 있습니다.

2016년 12월에 출시된 Bluetooth core spec v5.0에서는 초저소비 전력의 무선 통신 기술인 Bluetooth Low Energy(BLE)를 확장하여 데이터 레이트 고속화와 통신 범위의 향상을 실현시켜 IoT 분야에서 보다 사용하기 쉬운 무선 시스템으로 진화했습니다. 이에 따라 웨어러블 단말기나 웰니스 제품뿐만 아니라 산업 분야에서의 이용 확대가 기대되고 있습니다

2019년 1월에 출시된 Bluetooth core spec v5.1(Bluetooth v5.1)에서도 마찬가지로 IoT 분야에서의 사용 편의성을 더욱 향상시키는 기능이 추가되었습니다. 지금까지의 Bluetooth(Bluetooth v5.1 출시 이전)도 Bluetooth Low Energy(BLE)가 가진 초저소비 전력이라는 특징을 통해 위치 정보 서비스에서 이용되어 왔습니다. 하지만 그 위치 추정 정밀도가 낮아 대략적인 거리밖에 추정할 수 없었습니다. Bluetooth v5.1에서는 고정밀 위치 추정이 가능한 방향 탐지 기능 Angle of Arrival(AoA)/Angle of Departure(AoD)가 추가되어 센티미터 수준의 정밀도로 위치 추정이 가능합니다.
이에 따라 고품질의 위치 정보 서비스 제공이 가능하여 다양한 산업 분야에서의 이용 확대가 기대되고 있습니다.

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(출처:Bluetooth SIG, Inc.

이 Bluetooth v5.1에 추가된 새로운 기능 Angle of Arrival(AoA)/Angle of Departure(AoD)는 Bluetooth 신호의 물리층 기술에 의해 성립하고 있으므로 전용 RF 테스터에 의해 Bluetooth 규격에서 정의된 성능을 충족하는지 확인해야 합니다.

Bluetooth®의 워드 마크 및 로고는 Bluetooth SIG, Inc.가 소유한 등록 상표이며, 안리쓰는 이러한 마크를 라이선스에 기초하여 사용하고 있습니다.

Bluetooth v5.1(AoA/AoD)의 이용이 기대되는 산업 분야

위치 정보 서비스는 향후 가장 성장이 기대되는 분야이며, AoA/AoD에 의한 고정밀 위치 추정이 가능한 Bluetooth v5.1은 그러한 성장을 유지하는 기술 중 하나입니다. Bluetooth v5.1(AoA/AoD)을 사용한 위치 정보 서비스의 사용 사례는 다음과 같습니다.

창고

Warehousing

Bluetooth v5.1을 이용하면 창고 내의 부품ㆍ상품 등의 재고 관리가 쉬워집니다. 재고품을 찾는 경우 등 그 보관 위치를 스마트폰으로 간단하게 인식할 수 있으므로 작업 효율이 향상됩니다.

주차장

Parking

Bluetooth v5.1 모듈을 탑재한 차량과 스마트폰을 연계시키면 주차장의 어느 위치에 차를 세웠는지 정확하게 알 수 있어 주차 시에 주차 위치를 기억할 필요가 없습니다.

쇼핑몰

Shopping

스마트폰의 지도상에 원하는 상품을 판매하는 가게와 상품의 전시 위치 및 그 보행 경로가 표시되어 쇼핑객은 그 경로대로 가기만 하면 헤매지 않고 상품을 구입할 수 있습니다.

미술관

Viewing

그림을 감상하는 고객님이 이동할 때마다 스마트폰에 대상이 되는 그림 정보가 표시되거나 고객님이 감상하려는 그림의 전시 위치와 보행 경로가 표시되어 그 경로대로 가기만 하면 헤매지 않고 그림을 감상할 수 있습니다.

Bluetooth v5.1 Angle of Arrival(AoA) / Angle of Departure(AoD)란?

[지금까지의 Bluetooth 위치 추정 방법]

지금까지의 Bluetooth에 의한 위치 추정 방법은 비컨 장치가 방출할 때의 전력값 정보와 수신 장치가 받은 전력(RSSI: Received Signal Strength Indication)을 비교하여 그 차이를 통해 거리를 추정하는 것이었습니다. 이 방법으로는 비컨 장치와의 대략적인 거리는 추정할 수 있지만 어느 방향에 있는지까지는 알 수 없습니다. 또한 방향을 특정하려면 여러 개의 비컨 장치를 설치해야 하지만, 그 경우에도 높은 정밀도를 요구하기는 어렵습니다.

OLD Position Method

(출처: Bluetooth SIG, Inc.에 가필)

[Bluetooth v5.1의 위치 추정 방법]

Bluetooth v5.1에서 채택된 위치 추정 방법(방향 탐지 기술)은 대향하는 Bluetooth 장치의 한쪽에 여러 개의 안테나를 탑재하여 안테나에 도래한 전파의 위상을 비교함으로써 도래 전파의 각도를 구해 그 데이터를 바탕으로 대향 장치의 방향과 거리를 추정합니다. 방법으로는 Angle of arrival(AoA)과 Angle of Departure(AoD)가 있습니다.

위치 추정 방법 설명
Angle of Arrival(AoA)
수신기: 여러 개의 안테나

안테나가 1개인 비컨 장치로부터 송신되는 전파를 여러 개의 안테나를 가진 장치가 수신합니다. 수신 측에서는 각 수신 안테나에 도래하는 전파의 경로가 바뀌어 이 경로의 차이를 통해 서로 다른 위상 정보를 얻을 수 있습니다.
주의: 위상차를 통해 방향을 추정하므로 위상이 360° 회전해 버리지 않도록 안테나 간 거리(d)는 1파장(약 12cm) 이내로 유지해야 합니다.

AoA Position Method

(출처:Bluetooth SIG, Inc.

Angle of Departure(AoD)
송신기: 여러 개의 안테나

여러 개의 안테나를 가진 비컨 장치로부터 송신되는 전파를 안테나가 1개인 장치가 수신합니다. 송신 안테나 간 거리에 따라 수신 안테나에 도래하는 경로가 바뀌므로 다른 위상 정보를 얻을 수 있습니다.
주의: AoA와 마찬가지로 위상이 360° 회전해 버리지 않도록 송신 안테나 간 거리는 1파장(약 12cm) 이내로 유지해야 합니다.

AoD Position Method

(출처:Bluetooth SIG, Inc.

이 Angle of Arrival(AoA) / Angle of Departure(AoD)를 실현하기 위해 Bluetooth Low Energy 신호의 포맷이 새롭게 정의되어 “Constant Tone Extension”이라고 불리는 가변 길이의 영역이 추가되었습니다.
이 새롭게 추가된 신호(프레임)의 전력 및 주파수 등 RF 특성의 측정 항목이 Bluetooth SIG에 의해 정해졌으며, 안리쓰의 MT8852B는 이를 지원합니다.

Frame Structure

Bluetooth direction finding signal with CTE

(출처:Bluetooth SIG, Inc.

Bluetooth v5.1에 준거한 Bluetooth 테스트 세트 MT8852B

Bluetooth v5.1의 새로운 기능 Angle of Arrival(AoA) / Angle of Departure(AoD)는 Bluetooth 신호의 물리층 기술에 의해 성립하고 있으므로

  1. Bluetooth v5.1 통신 칩을 개발하는 제조사
  2. 이 칩을 탑재한 모듈을 개발하는 제조사
  3. 이 칩, 모듈을 탑재한 장치를 개발하는 제조사

는 Bluetooth v5.1의 테스트 사양에 준거한 전용 RF 테스터에 의해 제품이 Bluetooth 규격에서 정의된 성능을 충족하는지 확인해야 합니다.

안리쓰의 Bluetooth 테스트 세트 MT8852B는 Bluetooth v5.1의 테스트 사양에 준거한 Bluetooth 전용 측정기이며, Bluetooth SIG에 의해 인정된 업계 표준의 테스트 솔루션입니다.
MT8852B는 Bluetooth 칩/모듈/장치의 RF 테스트 및 연결성 테스트 등의 많은 테스트 항목에 대응하고 있으며 R&D 및 제품 검증, 제조 공정에서의 폭넓은 용도로 이용할 수 있습니다.

MT8852B

Bluetooth Test Set MT8852B

MT8852B는 Bluetooth v5.1의 다음과 같은 테스트 케이스ㆍ패킷 송신 기능에 대응하고 있습니다. Bluetooth v5.1은 옵션 기능입니다.

MT8852B Supported Test cases

  • Output Power
  • Carrier frequency offset and drift
  • Tx Power Stability, AoD Transmitter

MT8852B Supported Packet Generation

  • AoA and AoD packet generation with slot duration and variable CTE lengths

또한 MT8852B가 가진 아래와 같은 특징(하기)을 통해 고객님의 IoT 시장을 향한 조기 제품 출시에 공헌합니다.

시험의 신뢰성이 향상
  • Bluetooth SIG(Bluetooth 표준화 단체)에 의해 인정된 업계 표준의 측정기
  • Bluetooth RF.TS.5.1.0/RF-PHY.TS.5.1.0 테스트 사양에 준거한 시험에 대응
  • Bluetooth 로고 인증 시험의 사전 평가에 최적
뛰어난 조작성(간단 조작)
  • HCI (Host Control Interface) 또는 2 와이어 인터페이스를 사용한 자동 제어
  • 내장된 스크립트를 사용하여 버튼 하나로 각 시험 항목의 측정에 대응
  • 자동 소프트웨어를 사용하여 욕조 곡선(고장률 곡선) 등의 특성 평가가 간단
SoC(System on Chip) 벤더와의 데이터 상관 및 기술 지원이 원활
  • 주요 SoC 벤더의 기준 측정기로서 채택

안리쓰는 Bluetooth 표준화 단체에서 규격 만들기에 참여

안리쓰는 Bluetooth 표준 규격 단체에 참여하여 Bluetooth v5.1을 포함한 국제 표준 규격 만들기의 일익을 담당하고 있습니다. 또한 이 활동을 통해 축적한 지식, 고객님과의 공고한 파트너십을 솔루션 개발에 활용하고 있습니다.

<안리쓰가 참여하고 있는 표준 규격 단체>
Bluetooth SIG https://www.bluetooth.com/
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