Interactive UWB Textbook · 802.15.4z

빛의 시간으로 재는 거리,
UWB의 모든 것

휴대폰이 잃어버린 태그를 화살표로 가리키고, 주머니 속 휴대폰으로 차 문이 열린다. 그 뒤에는 몇 나노초짜리 펄스와 15.65 피코초 눈금의 시계, 그리고 “보내고, 답을 받고, 걸린 시간을 반으로 나누기”가 있다. 펄스와 대역폭, 499.2 MHz 채널과 −41.3 dBm/MHz 규제, 프레임과 STS, 양방향 거리 측정, 다중 경로와 첫 경로, 위상으로 재는 각도, 삼변 측량과 TDoA, FiRa 세션과 디지털 키까지. 원문 표준 대신 Android UWB 스택과 Decawave·Zephyr의 공개 코드, 공개 법령으로 값을 확인하고 그 코드의 시험 값으로 계산을 검증하며 배우는 UWB 교과서입니다.

15개 챕터33개 시뮬레이터공개 구현 코드로 근거 표기uwb-core 시험 값으로 검증한 거리 계산사전 지식 불필요설치 없이 브라우저에서
기기를 누르면 해당 장으로 이동합니다 · 움직이는 점은 거리 측정 프레임

UWB는 펄스에서 위치까지 쌓은 탑이다

아래층은 펄스와 프레임, 가운데는 시각을 찍어 거리와 각도를 재는 일, 위층은 그것들을 엮어 위치를 구하고 세션을 굴리는 일입니다. 층을 누르면 해당 장으로 갑니다.

디지털 키 · 정밀 찾기 · 13장 실내 측위 설계 · 14장 BLE·전력·공존 · 12장 FiRa 세션·라운드·UCI · 11장 STS·중계 방어 · 10장 재기 TWR · 6장 첫 경로 · 7장 AoA · 8장 위치·TDoA · 9장 PHY 펄스·대역폭 · 2장 채널·규제 · 3장 프레임·STS · 4장 시계·타임스탬프 · 5장
그림 0-1. UWB 계층과 이 책의 장. 802.15.4z가 PHY·MAC과 STS를, FiRa가 세션과 상호 운용을, CCC가 자동차 키를 정한다.

숫자로 보는 UWB

이 책을 끝내면 아래 숫자가 왜 그 값인지, 서로 어떻게 얽혀 있는지 설명할 수 있게 됩니다. 모두 공개 코드나 공개 법령, 그것으로 검증한 계산에서 확인한 값입니다.

499.2 MHz모든 것의 기준. 채널 중심도, 칩 시간 2.003 ns도, 시계 눈금도 이 수에서 나온다
15.65 ps타임스탬프 한 눈금 = 빛으로 4.7 mm. 40비트라 17초마다 한 바퀴
−41.3 dBm/MHzFCC의 평균 방사 한도. 채널 전체로 약 37 µW
1 ns = 30 cm시간 오차가 곧 거리 오차. 20 ppm × 500 µs = 1.5 m
(R − P) ÷ 2단방향 TWR의 비행시간. 공개 라이브러리의 시험 값으로 검증
λ/2 ≈ 1.9 cm9번 채널 각도 측정용 안테나 간격. 넓으면 모호해진다
2,400 RSTUAndroid 기본 슬롯 = 2 ms. 25슬롯 라운드, 200 ms 간격
> 10 dB받은 세기와 첫 경로 세기의 차이가 이보다 크면 NLOS로 본다

이 책을 읽는 방법

수식이나 전문 지식 없이도 따라올 수 있도록 만들었습니다. 각 장은 같은 흐름으로 진행됩니다.

비유박수로 이해하기짧은 손뼉은 도착 순간이 또렷하다(펄스), 손뼉으로 왕복하면 거리를 안다(TWR), 메아리보다 먼저 온 소리를 듣는다(첫 경로), 두 귀의 시차로 방향을 안다(AoA), 매번 바뀌는 비밀 박자는 흉내 낼 수 없다(STS). 익숙한 장면으로 먼저 감을 잡습니다.
SIMULATOR직접 만지기태그를 옮기고, 벽을 세우고, 앵커를 깔아 보세요. “예측해 보기”로 먼저 짐작하고 시뮬레이터로 확인합니다. 거리 계산은 Decawave uwb-core의 자체 시험 타임스탬프로, 프레임 시간·각도·NLOS 판단은 공개 드라이버의 식으로 자동 검증합니다.
근거코드로 확인하기원문 표준 대신 표준을 구현한 공개 코드와 공개 법령을 근거로 삼고, 수치마다 FiraParams.java나 47 CFR §15.519 같은 출처를 달았습니다. 장 끝의 핵심 정리와 퀴즈, 마지막 장의 용어집과 종합 퀴즈로 복습합니다.

추천 학습 경로

처음부터 순서대로 읽는 것이 가장 좋지만, 관심사에 따라 골라 읽어도 됩니다.

전체 목차

모든 장에 직접 조작하는 시뮬레이터가 들어 있습니다.

이 책은 ConnectivityBook 서재의 한 권이며, 구성과 설명 방식은 Books · 인터랙티브 교과서 시리즈를 따릅니다. UWB를 깨우는 BLE는 BluetoothBook, 같은 6 GHz를 나눠 쓰는 와이파이는 WiFiBook과 함께 읽으면 좋습니다.