ZigBee 기반 실내 무선측위를 위한 경로 손실 측정

이정규o, 성유석, 박주현, 김성철

서울대학교 전파 및 무선통신연구실*

(minishao, sfamily, gongbi81, sckim)@maxwell.snu.ac.kr

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요 약

본 논문에서는 ZigBee 기반 실내 무선 측위에 필요현 경로 손실 모델을 구하기 위해 일반적인 사무실 실내 환경에서 상용 ZigBee 칩셋을 이용하여 경로 손실을 측정하였다.

1. 서 론

지금까지 위치 측정은 GPS가 중심을 차지하고 있지만 실내와 같은 GPS 음영지역에서는 ZigBee와 같은 새로운 무선 통신을 이용한 측위 기술에 대한 연구가 이루어지고 있다. ZigBee는 저가이며 노드를 사용자가 원하는 데로 설치할 수 있다는 장점이 있다. 실내 환경에서는 일반적으로 RSSI를 이용한 거리 추정값으로부터 위치를 계산하게 된다. 본 논문에서는 상용 ZigBee 칩셋을 이용하여 일반적인 사무실 실내 환경에서의 경로 손실을 측정하였다.

2. 본 론

ZigBee 칩셋을 이용하여 RSSI 값을 측정하였다. 측정환경은 [그림 1]과 같이 실내 중앙에 송신단이 위치하고 수신지점에 총 16개이다. 한 수신지점에서는 1000번씩 5회 측정이 이루어졌고, 송신단과 수신단의 높이는 1m이며, 모두 가시경로(LOS)가 확보되었다. RSSI는 [표 1]의 수식을 따르는 것을 가정하였다.

[그림 1] 측정 환경

RSSI 측정 결과는 [그림 2]과 같으며 이로부터 최소제곱법으로 구한 경로 손실 지수 a = 2.2001와 같다.

측정을 통해 얻은 경로 손실 모델에 실제 수신된 RSSI 값을 넣음으로써 추정 거리를 계산하였다. 이 값과 실제 거리와의 오차를 계산한 결과는 [표 2]와 같다.

실험 장소	9.2m * 7.4m 실내 오피스 환경
실험 소자	IEEE 802.15.4 기반 - CC2431DK
RSSI 판별	[eqn: P _{l} =P _{o} -10 TIMES a TIMES log _{10} ( {d _{n}} over {d _{o}} )`+` sigma _{l}]
측정 파라미터	경로 손실 지수 : a 기준 1m의 수신파워:[eqn: P _{0} `=-55dBm]

[표 1] 측정 파라미터

[그림 2] RSSI 측정 결과

추정 거리 오차 평균	분산
1.075m	0.954

[표 2] 측정 결과에 따른 거리 오차 및 분산

3. 결 론

이 측정 실험을 통해 실내 오피스 환경에서의 신호 특성을 알아볼 수 있었다. 이 실험의 중요성은 ZigBee소자를 통해 측정된 경로 손실 지수를 바탕으로 비슷한 환경에서의 채널 특성을 알 수 있기 때문이다. 이를 이용하면 비슷한 환경의 ZigBee 시스템을 구성하는 데에 많은 도움이 있을 것으로 판단한다. 실내에서의 측정은 그 측정 범위가 좁기 때문에 보다 적은 오차 범위를 갖는 것이 중요하다. 차후 연구를 통해 이런 문제점을 해결해야 할 것이다.

이 논문은 두뇌한국21사업에 의하여 지원되었음

참 고 문 헌

[1] Shahin Farahani, Zigbee Wireless Networks and Transceivers, Elsevier, 2008

[2] Francesco Sottile, "Design, Deployment and Performance of a Complete Real-time Zigbee Localization System", IEEE CNF, pp. 24-27, Nov. 2008