KR100768100B1 - 모바일 ｒｆⅰｄ 리더의 태그 신호 수신 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태그로부터 수신한 신호에 대하여 디지털 ASK 복조를 수행하고 상기 복조된 태그 신호와의 동기를 맞추어 복호화를 수행함으로써 태그 데이터를 획득하기 위한 모바일 RFID 리더의 태그 신호 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 RFID 리더의 태그신호 수신장치로서,리더 안테나를 통해 수신되어 AD 컨버터에서 디지털 신호로 변환된 I 채널 태그 신호 및 Q 채널 태그 신호에 대하여 음의 데이터는 음수로 변환하는 SQR(Square Root) 신호 변환을 통해 ASK 복조를 수행하는 디지털 복조부, 및 상기 복조된 신호에 대하여 수행되는 적분을 이용하여 에지 위치정보를 검출하고, 상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 신호를 복호화하는 디코딩부를 포함한다. 상기 디지털 복조부는 상기 AD 컨버터로부터 출력되는 I 채널과 Q 채널의 태그 신호 가운데 신호 레벨이 작은 채널의 태그 신호를 위상 반전하는 위상 반전기, 상기 위상 반전된 태그 신호 및 신호 레벨이 큰 채널의 태그 신호에 대하여 SQR 신호변환을 수행하는 신호 변환기, 및 상기 변환된 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호를 합산하는 합산기를 포함한다. 또한, 상기 디코딩부는 상기 복조된 신호의 에지 위치정보를 검출하는 에지정보 검출기, 상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 신호에 대하여 신호상관(correlation)을 수행하는 상관기, 및 상기 신호상관 수행결과를 이용하여 비트 데이터를 결정하는 비트 데이터 결정기를 포함한다.

본 발명은 모바일 기기에 탑재되어 RFID 리더의 기능을 수행하기 위한 MRF SoC에서 디지털적으로 구현되어 태그로부터 수신한 신호에 대하여 디지털 ASK 복조를 수행하고 상기 복조된 태그 신호와 동기를 맞추어 태그 데이터를 획득하는 모바일 RFID 리더의 태그 신호 수신 장치 및 방법을 제공한다.

모바일 RFID, ASK(Amplitude Shift Keying), FM0(Frequency Modulation 0), Miller-modulated subcarrier

Description

모바일 ＲＦⅠＤ 리더의 태그 신호 수신 장치 및 방법{Appratus and Method for Receiving Tag Signal in Mobile RFID Reader}

도 1은 본 발명에 따른 모바일 RFID 리더가 장착된 무선통신단말기의 일실시예 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 태그 신호 수신 장치를 구비하는 모바일 RFID 리더의 일실시예 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 모바일 RFID 리더의 태그 신호 수신 장치의 일실시예 구성도,

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 ASK 복조부의 동작을 설명하기 위한 도면,

도 5는 본 발명에 따른 에지 정보 검출기의 일실시예 구성도,

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

310 : 디지털 ASK 복조부 320 : 채널 레벨 비교기

330 : SQR 신호 변환기 360 : 신호 합산기

350 : 디코딩부 360 : 에지 정보 검출기

365 : timing lock 모듈 370 : 상관기

380 : Bit data 결정기 390 : Preamble 검출기

본 발명은 모바일 RFID 리더의 태그 신호 수신 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태그로부터 수신한 신호에 대하여 디지털 ASK 복조를 수행하고 상기 복조된 태그 신호와의 동기를 맞추어 복호화를 수행함으로써 태그 데이터를 획득하기 위한 모바일 RFID 리더의 태그 신호 수신 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선주파수인식(RFID: Radio Frequency IDentification)은 무선 주파수를 사용하여 고유한 식별 정보를 가지고 있는 태그로부터 비접촉식으로 정보를 독출하거나 기록함으로써 태그가 부착된 물건이나 동물, 사람 등을 인식, 추적, 및 관리할 수 있도록 하는 기술이다. RFID 시스템은 고유한 식별정보를 지니고 물건이나 동물 등에 부착되는 다수의 태그(electronic tag 또는 transponder; 이하 간단히 '태그'라 한다)와 상기 태그의 정보를 읽거나 쓰기 위한 RFID 리더(Reader 또는 Interrogator)로 구성된다. 이러한 RFID 시스템은 리더와 태그 사이의 상호 통신 방식에 따라 상호 유도 방식과 전자기파 방식으로 구분되고, 태그가 자체 전력으로 동작하는지 여부에 따라 능동형과 수동형으로 구분되며, 사용하는 주파수에 따라 장파, 중파, 단파, 초단파, 및 극초단파형으로 구분된다. 그리고 상기와 같은 구분에 따라 다양한 종류의 규격이 제정되거나 제정 준비 중에 있다.

한편, 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network: USN)라 함은 필요한 모든 곳에 RFID 태그를 부착하여 상기 태그가 부착된 사물의 인식정보는 물론 주변의 환경정보까지 탐지하고 이를 실시간으로 네트워크에 연결하여 관리하는 것을 의미한다. 궁극적으로 유비쿼터스 센서 네트워크란 모든 사물에 컴퓨팅 및 통신 기능을 부여함으로써 언제(anytime) 어디서나(anywhere) 네트워크, 디바이스, 서비스 종류에 관계없이 통신 가능한 환경을 구현하기 위한 것이다.

그리고 이러한 RFID/USN 무선 설비의 주파수 대역으로는 UHF(Ultra-High Frequency; 극초단파)(860-960MHz) 대역이 널리 활용될 것으로 예상된다. 국내 수동형 RFID/USN 무선 설비는 908.5~914MHz 범위에서 채널 대역폭(channel BW) 200kHz로 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 또는 LBT(Listen Before Talk) 방식의 주파수 점유 방식을 사용하여 엑세스(Access)하도록 규정되어 있다.

한편, RFID 리더의 인코딩 방식은 PIE(Pulse Interval Encoding) 방식이 사용되며, 변조 방식으로는 DSB-ASK(Double-SideBand Amplitude-Shift Keying), SSB-ASK(Single-SideBand Amplitude-Shift Keying), 또는 PR-ASK(Phase-Reversal Amplitude-Shift Keying) 방식이 사용된다. 또한, 태그의 인코딩 방식은 FM0(Frequency Modulation 0) 방식 또는 밀러 서브캐리어(Miller Sub-carrier) 방 식이 사용되며, 변조 방식으로는 ASK(Amplitude-Shift Keying) 또는 PSK(Phase-Shift Keying) 방식이 사용된다.

상기와 같은 RFID를 더욱 다양한 분야에서 이용하고 RFID 서비스를 활성화하기 위하여 리더와 태그로 구성되는 RFID 시스템을 상용 이동통신망과 연계하고자 하는 시도가 진행 중에 있으며, 이를 실현하기 위해서는 모바일 환경에서 동작할 수 있도록 휴대폰에 내장형 또는 외장형으로 장착될 수 있는 RFID 리더의 구조가 필요하다. 하지만 현재까지 무선통신단말기와 같은 모바일 기기에 용이하게 탑재할 수 있도록 UHF 대역에서 사용되는 RFID 리더의 핵심 기능을 단일 칩(이하 간단히 'MRF SoC'라 한다)으로 구현하기 위한 기술이 제안된 바 없어 RFID 산업분야의 실용화에 걸림돌이 되고 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 무선통신단말기와 같은 모바일 기기에 탑재되어 RFID 리더의 기능을 수행하기 위한 MRF SoC에서 태그로부터 수신한 신호에 대하여 디지털 ASK 복조를 수행하고 상기 복조된 태그 신호와 동기를 맞추어 복호화를 수행함으로써 태그 데이터를 획득하기 위한 모바일 RFID 리더의 태그 신호 수신 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 특히, 본 발명은 UHF 대역에서 동작하는 MRF SoC에 용이하게 탑재될 수 있도록 태그 신호 수신 장치를 디지털적으로 구현하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 RFID 리더의 태그신호 수신장치로서,리더 안테나를 통해 수신되어 AD 컨버터에서 디지털 신호로 변환된 I 채널 태그 신호 및 Q 채널 태그 신호에 대하여 음의 데이터는 음수로 변환하는 SQR(Square Root) 신호 변환을 통해 ASK 복조를 수행하는 디지털 복조부; 및 상기 복조된 신호에 대하여 수행되는 적분을 이용하여 에지 위치정보를 검출하고, 상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 신호를 복호화하는 디코딩부를 포함한다. 상기 디지털 복조부는 상기 AD 컨버터로부터 출력되는 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호의 신호 레벨을 비교하는 채널 레벨 비교기, 상기 비교 결과를 이용하여 상기 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호 가운데 신호 레벨이 작은 채널의 태그 신호를 위상 반전하는 위상 반전기, 상기 위상 반전된 태그 신호 및 상기 비교 결과 신호 레벨이 큰 채널의 태그 신호에 대하여 양의 데이터는 제곱하고 음의 데이터는 제곱하여 음수로 변환하는 신호변환을 수행하는 신호 변환기, 및 상기 신호 변환기에서 신호 변환되어 출력되는 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호를 합산하는 합산기를 포함한다.

상기 디코딩부는 상기 복조된 신호의 에지 위치정보를 검출하는 에지정보 검출기, 상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 신호에 대하여 신호상관(correlation)을 수행하는 상관기, 및 상기 신호상관 수행결과를 이용하여 비트 데이터를 결정하는 비트 데이터 결정기를 포함한다. 상기 상관기는 상기 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관을 수행할 위치를 결정하는 것을 특징으로 한다. 상기 에지정보 검출기는 상기 복조된 태그 신호에 대하여 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분값의 절대값이 최대인 제1 피크 위치정보, 및 상기 제1 피크 위치정보를 검출하기 위한 적분보다 상기 1 심볼의 절반 구간만큼 지연되어 상기 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분값의 절대값이 최대인 제2 피크 위치정보를 이용하여 에지 정보를 검출하는 것을 특징으로 한다. 이를 위해 상기 에지정보 검출기는 제1 피크 위치정보를 검출하는 제1 피크 검출부, 제2 피크 위치정보를 검출하는 제2 피크 검출부, 및 상기 제1 피크 위치정보와 제2 피크 위치정보의 차이가 허용 오차 범위를 만족하는 경우 상기 복조된 신호에 대한 에지 위치정보를 결정 및 저장하는 에지정보 저장부를 포함한다.

상기 디코딩부는 상기 에지정보 저장부에 저장된 에지 위치정보의 개수가 기설정된 개수보다 많은 경우 태그 유효 신호를 생성하는 태그 유효신호 생성부를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 상관기는 상기 태그 유효 신호를 이용하여 신호상관을 수행할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 디코딩부는 상기 비트 데이터 결정기에서 결정되는 비트 데이터들로부터 프리앰블(Preamble)을 검출하는 프리앰블 검출부를 더 포함할 수 있으며, 이 경우 상기 프리앰블 검출부는 FM0(Frequenc Modulation 0) 프리앰블 또는 밀러 서브캐리어(Miller-modulated subcarrier) 프리앰블을 검출하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명의 방법은 RFID 리더의 태그신호 수신방법으로서, 리더 안테나를 통하여 수신한 태그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계, 상기 변환된 태그 신호에 대하여 디지털 ASK 복조를 수행하는 복조 단계, 상기 복조된 태그 신호에 대한 에지 위치정보를 검출하는 에지 위치정보 검출 단계, 상기 검출된 에지 위치정 보를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대한 복호화를 수행하는 복호화 단계, 및 상기 복호화된 태그 데이터로부터 프리앰블(Preamble)을 검출하는 프리앰블 검출 단계를 포함한다. 상기 복조 단계는 디지털 신호로 변환된 I 채널 태그 신호와 상기 Q 채널 태그 신호의 수신전계강도를 측정하여 비교하는 단계, 상기 비교 결과를 이용하여 수신전계강도가 작은 채널의 태그 신호를 위상반전시키는 단계, 상기 위상반전된 채널의 태그 신호 및 상기 비교 결과 수신전계강도가 큰 채널의 태그 신호에 대하여 양의 데이터는 제곱하고 음의 데이터는 제곱하여 음수로 변환하는 SQR 신호변환을 수행하는 단계, 및 상기 SQR 신호변환된 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호를 합산하는 단계를 포함한다.

상기 에지 위치정보 검출단계는 상기 복조된 태그 신호에 대하여 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분을 이용하여 제1 피크 위치정보를 검출하는 단계, 상기 제1 피크 위치정보를 검출하기 위한 적분보다 상기 1 심볼의 절반 구간만큼 지연되어 상기 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분을 이용하여 제2 피크 위치정보를 검출하는 단계, 및 상기 제1 피크 위치정보와 제2 피크 위치정보를 이용하여 에지 위치정보를 검출 및 저장하는 에지 위치정보 저장단계를 포함한다.

상기 복호화 단계는 상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관(correlation)을 수행하는 상관 단계, 상기 신호상관 수행결과를 이용하여 비트 데이터를 결정하는 비트 데이터 결정 단계를 포함한다. 상기 상관 단계는 상기 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관을 수행할 위치를 결정하는 것을 특징으로 하며, FM0(Frequenc Modulation 0) 심볼 또는 밀러 서브캐리어(Miller-modulated subcarrier) 심볼을 이용하여 신호상관을 수행한다. 한편, 본 발명의 태그신호 수신방법은 상기 프리앰블 검출단계에서 프리앰블이 검출되지 않는 경우에는 상기 복조된 태그 신호에 대한 복호화를 중지하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 무선통신단말기에 장착되는 RFID 리더로서, 리더 안테나를 통해 수신되어 AD 컨버터에서 디지털 신호로 변환된 I 채널 태그 신호 및 Q 채널 태그 신호에 대하여 음의 데이터는 음수로 변환하는 SQR(Square Root) 신호 변환을 통해 ASK 복조를 수행하는 디지털 복조부; 상기 복조된 신호의 에지 위치정보를 검출하고, 상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 신호를 복호화하는 디코딩부; 및 상기 복호화된 태그 신호로부터 태그 정보를 획득하여 상기 무선통신단말기에 전달하는 리더 제어부를 포함한다. 상기 디지털 복조부는 상기 AD 컨버터로부터 출력되는 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호의 수신전계강도를 측정하기 위한 RSSI 필터를 포함하며, 본 발명의 RFID 리더는 상기 RSSI 필터에서 측정되는 수신전계강도를 이용하여 태그와의 통신에 사용할 채널을 결정하는 LBT 제어부를 더 포함한다. 한편, 상기 디지털 복조부는 상기 RSSI 필터의 측정 결과를 이용하여 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호 가운데 신호 레벨이 작은 채널의 태그 신호를 위상 반전하는 위상 반전기, 상기 위상 반전된 태그 신호 및 상기 위상 반전된 채널보다 신호 레벨이 큰 채널의 태그 신호에 대하여 양의 데이터는 제곱하고 음의 데이터는 제곱하여 음수로 변환하는 SQR 신호변환을 수행하는 SQR 신호 변환기, 및 상기 SQR 신호변환된 I 채널 태그 신호 및 Q 채널 태그 신호를 합산하는 합산기를 더 포함한다.

또한, 상기 디코딩부는 상기 복조된 신호의 에지 위치정보를 검출하는 에지정보 검출기, 상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 신호에 대하여 신호상관(correlation)을 수행하는 상관기, 및 상기 신호상관 수행결과를 이용하여 비트 데이터를 결정하는 비트 데이터 결정기를 포함한다. 또한, 상기 디코딩부는 상기 에지정보 검출기에서 기설정된 개수 이상 에지 위치정보를 검출되는 경우 태그 유효 신호를 생성하는 태그 유효신호 생성부, 및 상기 비트 데이터 결정기에서 결정되는 비트 데이터들로부터 프리앰블(Preamble)을 검출하는 프리앰블 검출부를 더 포함한다.

상기 에지정보 검출기는 상기 복조된 태그 신호에 대하여 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분을 이용하여 제1 피크 위치정보를 검출하는 제1 피크 검출부, 상기 제1 피크 위치정보를 검출하기 위한 적분보다 상기 1 심볼의 절반 구간만큼 지연되어 상기 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분을 이용하여 제2 피크 위치정보를 검출하는 제2 피크 검출부, 및 상기 제1 피크 위치정보와 제2 피크 위치정보의 차이가 허용 오차 범위를 만족하는 경우 상기 복조된 신호에 대한 에지 위치정보를 결정하여 저장하는 에지정보 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 한편, 상기 상관기는 상기 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관을 수행할 위치를 결정하는데, 이 때 상기 태그 유효 신호를 상기 신호상관을 수행할지 여부를 결정하는데 이용할 수 있다.

상술한 본 발명의 내용은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 모바일 RFID 리더가 장착된 무선통신단말기의 일실시예 구성도이다.

도 1을 참조하면, 단말 메모리(120)는 프로그램 메모리와 데이터 메모리로 구성될 수 있으며, 상기 프로그램 메모리에는 휴대용 무선통신단말기의 일반적인 통화 동작을 제어하기 위한 프로그램들 및 모바일 RFID 서비스를 수행하고 그 결과를 디스플레이에 표시하기 위한 프로그램들이 저장될 수 있다. 또한, 상기 데이터 메모리는 상기 프로그램들을 수행하는 도중에 발생되는 데이터들을 일시 저장하는 등의 기능을 수행한다. 오디오 처리부(150)는 상기 단말 제어부로부터 출력되는 수신 오디오 신호를 재생하거나 마이크로부터 발생되는 송신 오디오 신호를 상기 단말 제어부로 전송하는 기능을 수행한다. 키패드(130)는 숫자 및 문자 정보들을 입력하기 위한 키들과 각종 기능을 설정하기 위한 기능키들을 구비하며, 본 발명의 실시예에 따라 모바일 RFID 리더를 동작 대기시키기 위한 대기명령 또는 상기 모바 일 RFID 리더로 하여금 태그 정보를 읽게 하기 위한 리드 명령을 입력하기 위한 기능키들을 구비할 수 있다. 한편, 디스플레이(140)는 LCD 등을 사용하여 모바일 RFID 서비스의 수행 결과를 표시하는 등의 역할을 한다.

단말 제어부(110)는 상기 무선통신단말기의 전반적인 동작을 제어하며, 모바일 RFID 리더(이하 간단히 'RFID 리더'라 한다)(160)에 리더를 동작 대기시키기 위한 대기 명령 또는 태그와의 통신을 수행하도록 하기 위한 리드 명령 등을 전달하고, 상기 RFID 리더로부터 태그와의 통신을 통하여 획득된 EPC(Electronical Product Code)를 포함한 태그 정보를 전달받는다.

한편, RFID 리더(160)는 상기 단말 제어부로부터 리더 대기 명령 또는 태그와의 통신을 개시하기 위한 리드 명령을 전달받는다. 단말 제어부로부터 상기 리드 명령을 전달받은 RFID 리더(160)는 LBT 또는 FHSS 방식으로 UHF 대역의 주파수를 점유하여 RFID 프로토콜에 따라 태그와의 통신(Reader-to-Tag Communication)을 수행하며, 상기 태그와의 통신을 통하여 획득한 태그 정보(EPC)를 상기 단말 제어부로 전달한다.

도 2는 본 발명에 따른 태그 신호 수신 장치를 구비하는 모바일 RFID 리더의 일실시예 구성도이다. 본 발명의 실시예에 따른 모바일 RFID 리더는 UHF(Ultra-High Frequency; 극초단파) 대역을 사용하여 수동형 RFID 태그와의 통신을 수행한다. 이하에서는 본 발명의 RFID 리더가 860[MHz] ~ 960[MHz]의 UHF 대역에서의 RFID 프로토콜 규격인 'ISO/IEC 18000-6C 국제 표준 규격'에 따라 동작하는 경우를 예로 들어 설명하도록 한다.

도 2에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 모바일 RFID 리더(이하 간단히 'RFID 리더'라 한다)는 단말 제어부로부터 리더 동작을 위한 명령을 전달받는 리더 제어부(210), 태그와의 통신(Reader-to-Tag Communication)에 있어서 리더 명령 데이터를 송신하기 위한 기능을 담당하는 리더 송신부(230), 상기 태그와의 통신에 있어서 태그로부터 데이터를 수신하기 위한 기능을 담당하는 리더 수신부(240), 상기 태그와의 통신을 수행함에 있어 복수의 태그 사이의 충돌(Collision)을 조정하는 충돌조정 상태머신(Anti-Collision State Machine)(220), LBT(Listen Before Talk) 제어를 수행하는 LBT 제어부(250) 및 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 제어를 수행하는 FHSS 제어부(260)를 포함하여 이루어진다.

상기 리더 제어부(210)는 RFID 리더 내부의 각종 레지스터를 제어하며, 상기 레지스터의 제어에 사용되는 어드레스 핀은 사용할 내부 레지스터의 개수에 따라 정의된다. 또한, 상기 리더 제어부(210)는 상기 레지스터 제어를 위해 chip select 신호, read 신호, write 신호, output enable 신호 등을 사용할 수 있다. 한편, 상기 리더 제어부(210)는 도 2에 도시된 각 블록들을 제어하며, 상기 각 블록과의 인터페이스 방식은 CPU clock을 위한 Synchronous Interface 방식을 사용한다. 상기 리더 제어부(210)는 본 발명에 따라 태그와의 통신에 LBT 방식을 사용할 것인지 FHSS 방식을 사용할 것인지 여부를 결정할 수 있으며, 상기 결정에 따라 필 요한 LBT 변수를 LBT 제어부(250)에 세팅하거나 FHSS 변수를 FHSS 제어부(260)에 세팅한다. 또한, 상기 리더 제어부(210)는 태그와의 통신에 필요한 리더 명령들을 송신 메시지 생성부(232)에 세팅하며, 태그와의 통신을 통해 획득되는 EPC를 포함한 태그 정보를 수신 메시지 버퍼(242)로부터 전달받는다.

상기 리더 송신부(230)는 송신 메시지 생성부(232), CRC 생성부(234), 인코딩부(236), 디지털 변조부(238)를 포함하여 이루어진다.

상기 송신 메시지 생성부(Tx MSG Generator)(232)는 충돌 조정 상태 머신의 명령에 따라 태그로 송신할 명령 메시지를 생성한다. 상기 생성되는 메시지는 'Inventory' 과정에서 사용되는 'Query', 'QueryAdjust', 'QueryRep', 'Ack' 등의 명령어들과 'Access' 과정에서 사용되는 'Req_RN', 'Read', 'Write' 등의 명령어들을 포함한다. 상기 CRC 생성부(CRC Generator)(234)는 상기 생성된 송신 메시지의 프레임에 대한 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 생성하여 송신 메시지에 추가한다. 한편 이러한 CRC의 생성 및 추가 작업은 상기 송신 메시지 생성부(232)에서 이루어질 수 있다.

상기 인코딩부(encoder)(236)는 상기 송신 메시지 생성부와 CRC 생성부를 통하여 전달된 메시지 데이터에 대하여 부호화를 수행한다. 국제 표준 ISO/IEC 18000-6C 규격을 따르는 경우 상기 인코딩부(236)는 PIE(Pulse-Interal encoding)를 수행한다. 또한, 상기 디지털 변조부(238)는 상기 인코더로부터 부호화된 데이터를 전달받아 DSB-ASK 또는 PR-ASK를 위한 파형을 생성 및 쉐이핑(shaping)한다. 상기 디지털 변조부에는 상기 부호화된 데이터의 파형을 국제 표준 ISO/IEC 18000-6C 규격에 적합하도록 쉐이핑하기 위한 RRC(Root Raised Cosine) 필터가 포함될 수 있으며, 이 경우 RRC 필터는 RF 단에서의 불필요한 대역을 제한하고 심볼(symbol) 간의 간섭(Interference)를 제거하며 태그와의 통신을 위한 정규화된 포락선(envelope)를 정형하는 등의 기능을 수행한다. 상기 디지털 변조부(238)로부터 출력되는 신호는 DAC(Digital to Analog Converter)(미도시)에 입력되어 아날로그 신호로 변환되며, 상기 변환된 아날로그 신호는 UHF 대역으로 주파수 상향 변환 및 전력 증폭되어 리더 안테나를 통해 태그로 송출된다.

한편, 상기 리더 수신부(240)는 디지털 복조부(248), 디코딩부(246), CRC 및 메시지 확인부(244) 및 수신 메시지 버퍼(242)를 포함하여 이루어진다.

본 발명에 따른 디지털 복조부(248)는 리더 안테나를 통하여 수신되어 주파수 하향 변환된 후 AD 컨버터(Analog to Digital Converter)(미도시)를 통해 디지털 신호로 변환된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 입력받아 ASK(Amplitude Shift Keying) 복조를 수행한다. 상기 디지털 복조부(248)의 구체적인 동작은 도 3 및 도 4를 참조하여 후술하도록 한다.

본 발명에 따른 디코딩부(decoder)(246)는 상기 디지털 복조부로부터 ASK 복조된 신호를 전달받아 에지 정보를 검출하고 상기 에지 정보를 이용하여 동기화된 태그 신호에 대하여 신호상관(correlation)을 수행함으로써 FM0(Frequency Modulation 0) 또는 밀러 서브캐리어(Miller Sub-carrier) 복호화를 수행한다. 또 한, 상기 복호화된 태그 데이터에 대하여 프리앰블(preamble)을 검출하는 역할을 수행한다. 상기 본 발명에 따른 디코딩부(246)의 구체적인 동작은 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하여 후술하도록 한다.

상기 CRC 및 메시지 확인부(244)는 상기 디코딩부로부터 전달받는 태그 데이터에 대하여 CRC(Cyclic Redundancy Check)를 계산하여 CRC에 오류가 있는지 여부를 체크하고 태그 정보 메시지를 확인하며, 태그의 응답 상태와 CRC 오류 유무를 충돌조정 상태머신(Anti-Collision State Machine)에 보고한다.

수신 메시지 버퍼(Rx MSG Buffer)(242)는 상기 CRC 및 메시지 확인부로부터 전달받는 수신 메시지 데이터를 버퍼링하는 기능을 담당하며, 또한 상기 충돌조정 상태머신(220)의 명령에 따라 버퍼링된 태그 데이터(EPC 또는 user specific data)를 상기 리더 제어부(210)로 전달한다.

상기 충돌조정 상태머신(Anti-Collision State Machine)(220)은 상기 리더 제어부의 명령에 따라 태그와의 통신(Reader-to-Tag Communication)을 위한 리더 동작을 제어한다. 더 구체적으로 상기 충돌조정 상태머신(220)은 상기 리더 제어부로부터 태그와의 통신을 개시하기 위한 명령을 입력받는 경우 상기 송신 메시지 생성부로 하여금 리더 명령을 생성하도록 제어한다. 또한, 상기 충돌조정 상태머신(220)은 상기 CRC 및 메시지 확인부(244)로부터 보고받는 태그 정보의 수신 상태 정보를 리더 제어부에 알리는 한편 상기 메시지 확인부(244)로부터 보고받은 태그 정보의 상태에 따라 상기 태그로 송신할 리더 명령을 결정한다. 또한, 리더 수신부 가 EPC를 포함한 태그 정보 획득에 성공한 경우에는 상기 수신 메시지 버퍼(242)로 하여금 획득된 태그 정보(EPC 또는 user-specific data)를 리더 제어부(210)로 전달하도록 제어한다.

한편, 상기 충돌조정 상태머신(Anti-Collision State Machine)(220)은 태그와의 통신(Reader-to-Tag Communication)을 수행함에 있어 복수의 태그 사이의 충돌(Collision)을 조정하는 역할을 수행한다. 충돌조정(Anti-Collision)라 함은 리더가 복수의 태그 가운데 하나의 태그를 판별하여 태그 정보를 획득하기 위한 과정을 의미하며, 상기 충돌조정(Anti-Collision) 과정에는 'Select', 'Query', 'QueryRep' 등의 복수의 리더 명령어들이 사용된다.

상기 LBT 제어부(250)는 상기 리더 제어부로부터 LBT(Listen Before Talk) 수행을 위한 변수값을 입력받아 LBT를 수행한다. 더 구체적으로 상기 LBT 제어부(250)는 태그와의 통신에 사용할 채널을 탐색하기 위하여 주파수 채널 인덱스 시퀀스를 생성하며, 상기 생성된 채널 인덱스 시퀀스에 따라 선택되는 채널의 수신전계강도(RSSI)를 디지털 복조부(248)로부터 입력받는다. 그리고 상기 입력된 수신전계강도(RSSI)를 기설정된 임계값과 비교함으로써 채널이 비어있는지 여부를 판단하고, 태그와의 통신에 사용할 채널을 결정한 후 이를 리더 제어부(210) 또는 충돌조정 상태머신(220)에 전달하여 태그와의 통신을 시작하도록 한다.

한편, 상기 FHSS 제어부(260)는 상기 리더 제어부로부터 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum) 수행을 위한 변수값을 입력받아 FHSS를 수행한다. 더 구 체적으로 상기 FHSS 제어부(260)는 주파수 채널 인덱스 시퀀스를 생성한 후 상기 생성된 채널 인덱스 시퀀스에 따라 채널을 점유하며 태그와의 통신을 수행한다.

마지막으로, 본 발명의 RFID 리더는 리더에서 사용할 각종 클럭 신호를 제공하기 위한 클록 생성부(미도시)를 추가적으로 포함한다. 상기 클록 생성부는 상기 RFID 리더 내부에서 사용되는 클럭 및 제어신호를 생성 및 제공하며, 상기 리더 제어부(210)의 실시간(Real Time) 동작을 위한 타이머(Timer)를 구비함으로써 상기 리더 제어부의 로드(Load)를 경감시킬 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 RFID 리더의 태그 신호 수신 장치의 일실시예 구성도이다. 도 3에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 RFID 리더의 태그 신호 수신 장치는 AD 컨버터를 통하여 디지털로 변환된 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 입력받아 디지털 ASK 복조를 수행하는 디지털 ASK 복조부(Digital ASK demodulator)(310) 및 상기 복조된 태그 신호를 입력받아 태그 데이터를 복호화하기 위한 디코딩부(decoder)(350)를 포함한다.

디지털 ASK 복조부(Digital ASK demodulator)(310)는 모바일 RFID 리더 SoC(MRF)에 용이하게 탑재될 수 있도록 디지털 ASK 복조를 수행하여 태그 신호의 진폭(amplitude)를 검출한다. 상기 디지털 ASK 복조부(Digital ASK demodulator)(310)는 AD 컨버터(Analog to Digital Converter; ADC)를 통하여 입력 되는 I 채널 신호와 Q 채널 신호의 신호 레벨을 비교하기 위한 채널 레벨 비교기(Channel Level Comparator)(320), 상기 비교 결과를 이용하여 태그 신호의 진폭(amplitude)를 검출하기 위한 SQR 신호 변환기(Square Root Signal Converter)(330) 및 상기 SQR 신호 변환기(330)로부터 출력되는 I 채널 신호와 Q 채널 신호를 합산하기 위한 합산기(340)를 포함하여 이루어진다.

상기 채널 레벨 비교기(Channel Level Comparator)(320)는 ADC로부터 수신되는 I 채널 태그 신호를 제곱하기 위한 I 채널 제곱기(321), 상기 제곱된 I 채널 신호의 수신전계강도(RSSI)를 측정하기 위한 I 채널 RSSI 필터(322), ADC로부터 수신되는 Q 채널 태그 신호를 제곱하기 위한 Q 채널 제곱기(323), 상기 제곱된 Q 채널 신호의 수신전계강도(RSSI)를 측정하기 위한 Q 채널 RSSI 필터(324) 및 상기 두 RSSI 필터(322, 324)에서 측정된 수신전계강도(RSSI)를 비교하여 그 결과를 SQR 신호 변환기(330)로 전달하는 비교기(Comparator)(325)를 포함한다.

또한, 상기 SQR 신호 변환기(Square Root Signal Converter)(330)는 ADC로부터 수신되는 I 채널 태그 신호과 Q 채널 태그 신호를 전달받고 상기 채널 레벨 비교기로부터 채널 레벨 비교 결과를 전달받아 수신전계강도(RSSI)가 큰 채널 신호를 기준으로 SQR 신호 변환을 수행한다. 상기 SQR 신호 변환기(330)는 작은 RSSI 값을 가지는 채널 신호를 큰 채널 신호의 위상과 동위상이 되도록 위상을 반전하기 위한 위상 반전기(Phase Inverter)를 구비하고 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 디지털 ASK 복조부의 동작을 설명하기 위 한 도면이다. 이하에서는 I 채널 태그 신호의 신호레벨이 Q 채널 태그 신호의 신호레벨보다 큰 경우를 예로 들어 본 발명에 따른 디지털 ASK 복조부의 동작 내용을 상세하게 설명한다.

리더 안테나로부터 수신되어 주파수 하향 변환된 태그 신호는 AD 컨버터(ADC)에서 디지털 신호로 변환되어 디지털 ASK 복조부에 입력된다. 디지털 복조부(310)는 채널 레벨 비교기(320)를 이용하여 상기 AD 컨버터에서 디지털 변환된 I 채널 태그 신호(410)의 신호 레벨과 Q 채널 태그 신호(420)의 신호 레벨을 비교한다. 더 구체적으로 I 채널 제곱기(321)가 상기 AD 컨버터로부터 입력된 I 채널 태그 신호를 제곱하여 RSSI 필터(322)에 전달하며, 상기 RSSI 필터(322)는 상기 제곱된 I 채널 신호 샘플 데이터의 RSSI를 측정하여 비교기(325)에 전달한다. 마찬가지로 Q 채널 제곱기(323)는 AD 컨버터에서 출력된 Q 채널 태그 신호를 입력받아 제곱하며, RSSI 필터(324)는 상기 제곱된 Q 채널 태그 신호 샘플 데이터의 RSSI를 측정하여 비교기(325)에 전달한다. 상기 비교기는 전달받는 I 채널 태그 신호의 RSSI와 Q 채널 태그 신호의 RSSI를 비교하여 그 결과를 SQR 신호 변환기(330)에 전달한다.

상기 SQR 신호 변환기(330)는 AD 컨버터에서 디지털 변환된 I 채널 태그 신호(410)와 Q 채널 태그 신호(420)를 전달받아 상기 비교기로부터 전달받는 신호 레벨 비교 결과를 이용하여 신호 레벨(RSSI)이 낮은 채널의 태그 신호를 신호 레벨(RSSI)이 높은 채널의 태그 신호와 동일한 위상을 갖도록 위상을 반전한다. 도 4에서는 (a)에서 보는 바와 같이 Q 채널 태그 신호의 신호레벨이 I 채널 태그 신호의 신호레벨보다 낮으므로, (b)에서와 같이 위상 반전기(Phase Inverter)를 이용하 여 상기 Q 채널 태그 신호를 180도 위상 반전시킨다.

이어서 상기 SQR 신호 변환기(330)는 상기 I 채널 태그 신호와 180도 위상 반전된 Q 채널 태그 신호에 대하여 (c)에서 보는 바와 같이 SQR(Square Root) 신호 변환을 수행한다. 구체적으로 SQR 신호 변환은 상기 각각의 채널에 해당하는 태그 신호(two's compliment 데이터 포맷)에 대하여 음의 데이터는 제곱을 수행한 후 음수로 변환하고 양의 데이터는 자신의 데이터를 그대로 제곱함으로써 수행된다.

상기 SQR 변환된 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호는 합산기(340)에서 합산되어 디코딩부(350)에 전달된다. 본 발명의 디지털 ASK 복조부(310)는 상기와 같이 SQR 변환된 두 채널 신호를 합산함으로써 거리(reading range) 변화에 따른 위상 변화를 보정할 수 있는 효과를 가진다.

한편, 디코딩부(decoder)(246)는 상기 디지털 복조부로부터 ASK 복조된 태그 신호를 전달받아 에지 정보를 검출한다. 또한 상기 디코딩부(decoder)(246)는 상기 에지 정보를 이용하여 상기 ASK 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관(correlation)을 수행하고 비트 데이터를 결정함으로써 FM0(Frequency Modulation 0) 또는 밀러 서브캐리어(Miller Sub-carrier) 복호화를 수행한다. 또한, 상기 디코딩부(246)는 상기 복호화된 태그 데이터에 대하여 preamble을 검출하는 역할을 추가적으로 수행할 수 있다.

상기 디지털 ASK 복조부에서 복조된 태그 신호를 입력받아 복호화하기 위한 디코딩부(decoder)(350)는 입력되는 태그 신호의 에지 정보를 검출하는 에지정보 검출기(Edge Detector)(360), 상기 검출된 에지 정보를 이용하여 상기 ASK 복조부에서 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관(correlation)을 수행하는 상관기(Correlator)(370), 상기 신호상관(correlation) 결과를 이용하여 비트 데이터(Bit Data)를 결정하는 비트 데이터 결정기(380) 및 상기 결정된 비트를 읽어들여 Preamble을 검출하는 Preamble 검출기를 포함하여 이루어진다. 또한 상기 디코딩부(decoder)(350)는 상기 에지 정보 검출기(360)에서 검출되는 에지 정보를 참조하여 태그 유효 신호를 발생시키는 timing lock 모듈(365)을 추가적으로 포함한다.

상기 에지정보 검출기(Edge detector)(360)는 ASK 복조부로부터 ASK 복조된 태그 신호의 샘플링 데이터를 입력받아 에지정보를 검출하여 레지스터(Peak Position Register)에 저장한다. 상기 에지정보 검출기(360)는 도 5에서 보는 바와 같이 적분기(Accumulator)(510), Early Peak 검출부(520), Late Peak 검출부(530), Peak 정보 비교부(540) 및 Edge 정보 저장부(550)을 포함하여 이루어진다.

상기 적분기(Accumulator)(510)는 한 심볼 구간(도 6의 경우, 20 샘플)을 주기로 ASK 복조된 태그 신호의 샘플링 데이터에 대하여 적분(accumulation)을 수행하는데, 이 때 반 주기(half-duration) 차이로 중복(dual) 적분을 수행하여 각각의 결과값을 Early Peak 검출부(520) 및 Late Peak 검출부로 출력한다.

상기 Early Peak 검출부(Early Peak detector)(520)는 상기 적분기로부터 한 심볼 구간을 주기로 적분되는 값을 입력받아, 상기 심볼 구간에서 상기 적분되는 값의 최대값(Max)과 최소값(Min)을 검출한다. 그리고 상기 최대값(Max)과 최소 값(Min)의 절대값을 비교하여 더 큰 값을 갖는 곳 위치(Early Peak 위치 정보)를 검출한다.

상기 Late Peak 검출부(Late Peak detector)(530)는 상기 적분기에서 Late Peak 위치를 찾기 위하여 Early Peak를 위한 적분보다 반 주기 늦게 시작되는 적분의 결과값들을 차례로 입력받으며, 상기 Early Peak 검출부(520)와 마찬가지로 입력된 적분값들 가운데 최대값(Max)과 최소값(Min)을 탐색하여 그 절대값을 비교함으로써 더 큰 값을 갖는 곳 위치(Late Peak 위치 정보)를 검출한다.

상기 Peak 정보 비교부(Peak comparator)(540)는 상기 Early Peak 위치 정보와 Late Peak 위치 정보를 비교함으로써 Peak 정보가 유효한 에지 정보인지를 판단하며, 유효한 Edge 정보인 경우 상기 Edge 정보를 Edge 정보 저장부(Edge Position Register)(550)에 저장한다. 더 구체적으로 상기 Peak 정보 비교부는 한 심볼 구간의 크기(도 6의 경우 20 샘플)에서 Early Peak 위치 값을 뺀 값과 상기 한 심볼 구간의 크기에서 Late Peak 위치 값을 뺀 값을 서로 비교하여 상기 두 값의 차이가 허용 오차 범위 내인지를 확인함으로써 유효한 에지 정보인지 여부를 판단한다. 그리고 유효한 Edge 정보라고 판단된 경우에는 그 위치 정보를 Edge 정보 저장부(550)에 저장하여 상관기(370)에서의 태그 신호 동기화에 이용할 수 있도록 한다.

한편, timing lock 모듈(365)는 상기 Edge 정보 저장부(550)에 저장되는 에지 정보들이 기 설정된 개수(N개) 이상인 경우 유용한 태그 신호가 들어오고 있다는 태그 유효 신호를 발생시킨다. 상기 태그 유효 신호는 상관기(370)에서 저장된 Edge 정보가 없을 경우 과거 Egde 정보를 이용하여 신호상관(correlation)을 수행할 것인지 여부를 결정하기 위하여 참조될 수 있으며, CRC 및 메시지 확인부(244)에서 태그 정보가 유효한 것인지를 확인하기 위하여 참조될 수 있다.

상관기(Correlator)(370)는 상기 에지 정보 검출기(360)에서 검출되는 에지 정보를 이용하여 상기 ASK 복조부에서 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관(One bit correlation)을 수행하는데, 이 때 상기 Edge 정보 저장부(550)에 저장된 Edge 정보는 태그 신호와의 동기를 맞추기 위하여 이용된다. 국제 표준 ISO/IEC 18000-6C 규격에 따르는 경우 상기 상관기(Correlator)(370)는 FM0(Frequency Modulation 0) 또는 밀러 서브캐리어(Miller-modulated subcarrier)의 심볼(data-0 및 data-1)을 이용하여 신호상관(correlation)을 수행한다. 그리고 비트 데이터 결정기(Bit data decision module)(380)는 상기 신호상관의 수행 결과값을 입력받아 비트 데이터를 결정한다.

상기 Preamble 검출기(Preamble detector)(390)는 상기 상관기 및 비트 데이터 결정기를 통하여 복호화된 태그 심볼들의 패턴을 조합하여 규격에 정의된 Preamble과 일치하는지를 판단하며, 또한, 그 결과를 CRC 및 메시지 확인부(244) 또는 충돌조정 상태머신(220)에 전달함으로써 태그 데이터의 수신 상태를 확인할 수 있도록 한다. 상기 국제 표준 ISO/IEC 1800-6C에서는 FM0 preamble과 Miller subcarrier preamble의 규격에 대하여 정의하고 있다.

도 6은 본 발명에 따른 디코딩부의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 복조된 태그 신호를 복호화하기 위하여는 태그 신호의 에지 정보 검출이 필수적이다. 도 6은 한 심볼이 20 샘플로 이루어지는 경우의 에지 정보 검출 및 태그 신호 동기화 과정을 보여준다. 또한, Early Peak 검출부(520)와 Late Peak 검출부(530)는 Peak 위치 정보를 탐색하기 위한 카운터를 구비하며, 상관기(370)는 태그 신호와 동기를 맞추기 위한 카운터를 구비한다. 이하에서는 상기 도 6을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 디코딩부의 동작을 상세하게 설명한다.

도 6에서 보는 바와 같이 디지털 ASK 복조부에서 복조된 태그 신호(600)가 입력되면, 적분기(510)는 상기 입력된 태그 신호에 대하여 Early Peak 검출을 위한 적분 및 Late Peak 검출을 위한 적분을 한 심볼을 주기로 수행하며 그 결과값들을 실시간으로 Early Peak 검출부(520) 및 Late Peak 검출부(530)로 전달한다. 상기 Late Peak 검출을 위한 적분은 상기 Early Peak 검출을 위한 적분보다 한 심볼 구간(symbol duration)의 반 구간(half-duration)만큼 지연되어 시작된다(610 및 620 참조).

Early Peak 검출부(520)는 상기 적분기로부터 Early Peak 검출을 위하여 한 심볼 구간 동안 수행되는 적분값들을 실시간으로 입력받아 그 구간에서의 최대값(Max)과 최소값(Min)을 검출하며, 상기 검출된 두 값의 절대값을 비교하여 더 큰 값을 갖는 곳의 위치정보를 Peak 정보 비교부(540)로 전달한다. 도 6에서 적분값이 최소인 곳의 위치는 5번째 샘플 위치 Min(5)(612)이며 최대인 곳은 15번째 샘플 위 치 Max(15)(613)이다. 그리고 상기 Max(15)(613)에서의 적분값의 절대치가 상기 Min(5)(612)에서의 값보다 크므로 상기 위치정보 Max(15)(613)를 Peak 정보 비교부(540)에 전달한다.

한편, Late Peak 검출부(530)는 상기 적분기로부터 Late Peak 검출을 위하여 상기 Early Peak 검출을 위한 적분보다 반 주기 늦게 시작되는 적분의 결과값들을 입력받아 최대값(Max)과 최소값(Min)을 검출하며, 상기 검출된 두 값의 절대값을 비교하여 더 큰 값을 갖는 곳의 위치정보를 Peak 정보 비교부(540)로 전달한다. 도 6에서 적분값이 최소인 곳의 위치는 15번째 샘플 위치 Min(15)(623)이며 최대인 곳은 5번째 샘플위치 Max(5)(622)이다. 그리고 상기 Min(15)(623)에서의 적분값의 절대치가 상기 Max(5)(622)에서의 값보다 크므로 상기 위치정보 Min(15)(623)를 Peak 정보 비교부(540)에 전달한다.

Peak 정보 비교부(540)는 상기 Early Peak 검출부로부터 전달되는 Early Peak 위치정보(Early Peak position)와 상기 Late Peak 검출부로부터 전달되는 Late Peak 위치정보(Late Peak position)을 비교하여 유용한 에지 정보인지를 판단하고, 유용한 에지 정보인 경우에는 그 정보를 Edge 정보 저장부(Edge-position register)(630)에 저장한다. 더 구체적으로 설명하면 상기 Peak 정보 비교부(540)은 한 심볼 구간 크기(20 샘플)에서 Early Peak 위치정보 Min(5)를 뺀 피크 위치정보 '5'(=20-15)를 한 심볼 구간 크기(20 샘플)에서 Late Peak 위치정보 Min(15)를 뺀 피크 위치정보 '5'(=20-15)와 비교하여 허용 오차 범위를 만족하는지 여부를 판단한다. 도 6의 경우 상기 Early Peak 위치정보와 Late Peak 위치정보가 동일하여 허용 오차 범위를 만족하므로 상기 피크 위치 정보(Peak position) '5'를 유용한 에지 정보로 간주하여 Edge 정보 저장부(Edge-position register)(630)에 저장한다. 상기 Edge 정보 저장부(630)은 쉬프트 레지스터(shift register)로 구현될 수 있으며, 연속되는 심볼 구간에 대하여 검출되는 에지 정보(Edge position)를 연속적으로 저장한다.

상관기(370)는 상기 Edge 정보 저장부에 저장된 에지 정보를 이용하여 태그 신호에 대한 신호상관(One-bit correlation)을 수행한다. 더 구체적으로 상기 상관기(370)는 Late Peak가 검출된 위치에서 상기 Edge 정보 저장부(550)에 저장된 에지 위치(Edge-position)만큼 지연하여 태그 신호에 대한 신호상관(One bit correlation)을 시작한다(641 및 642 참조). 또한, 다음 Late Peak가 검출된 위치에서 다음 구간에 대하여 저장된 에지 위치(Edge position)만큼 지연하여 신호상관을 계속 수행한다. 도 6에서 상관부(370)는 최초 Late Peak가 검출된 위치, 즉 Early Peak 검출을 위한 적분이 시작된 위치로부터 1.5주기의 심볼구간 후의 위치(30샘플)에서 최초 심볼 구간에 대하여 검출되어 저장된 Edge 위치 '5'만큼을 지연하여 태그신호에 대한 신호상관(One-bit correlation)(642)을 개시한다(641). 그리고 다음 Late Peak가 검출된 위치에서 다음 저장된 Edge 위치 '5'만큼 지연된 위치에서 다음 신호상관(One-bit correlation)을 개시한다(643).

상기 상관기(370)는, 상기 Peak 정보 비교부(540)의 비교 결과 피크 위치정보가 허용 오차 범위를 벗어나는 경우에는, 이전의 에지 정보를 이용하여 신호상관을 수행할 수 있다. 특히, 상기 상관기(370)는 Edge 정보 저장부(550)에 N개 이상 의 에지 정보가 저장되어 timing lock 모듈에서 태그 유효 신호가 생성된 경우에 있어서 상기 Edge 정보 저장부(550)에 기 저장되어 있는 과거의 에지 정보를 이용하여 신호상관을 수행함으로써 태그 데이터 복호화의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편, 비트 데이터 결정기(380)는 상기 신호상관 결과값을 이용하여 심볼 데이터를 결정하며, Preamble 검출기(390)는 상기 결정된 심볼 데이터들의 패턴을 조합하여 규격에 정의된 Preamble과 일치하는지를 판단함으로써 Preamble을 검출한다. 상기 Preamble 검출기는 태그 신호의 Preamble을 성공적으로 검출한 경우 계속하여 복원되는 태그 데이터들을 CRC 및 메시지 확인부(244)로 전달하며, 태그 데이터가 성공적으로 수신되는 경우에는 EPC(Electronical Product Code)를 포함한 태그 데이터들이 수신 메시지 버퍼(242)를 거쳐 리더 제어부(210)로 전달된다. 반면, 태그 신호의 Preamble 검출에 실패한 경우에 상기 Preamble 검출기(390)는 태그 신호의 복호화를 중지시키고 이를 CRC 및 메시지 확인부(244) 또는 충돌조정 상태머신(220)에 알림으로써 상기 충돌조정 상태머신(220)에서 이후의 리더 명령을 수행할 수 있도록 한다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상기와 같은 본 발명은, 무선통신단말기와 같은 모바일 기기에 탑재되어 RFID 리더의 기능을 수행하기 위한 MRF SoC에서 태그로부터 수신한 신호에 대하여 디지털 ASK 복조를 수행하고 상기 복조된 태그 신호와 동기를 맞추어 태그 데이터를 획득하기 위한 모바일 RFID 리더의 태그 신호 수신 장치 및 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 UHF 대역에서 동작하는 MRF SoC에 용이하게 탑재될 수 있도록 디지털적으로 구현된 태그 신호 수신 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호를 입력받아 SQR 변환을 수행한 후 합산함으로써 태그 신호의 수신 거리(reading range)가 변화함에 따른 위상 변화를 제거할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 디지털 ASK 복조된 태그 신호의 에지 정보를 효과적으로 검출하여 이를 태그 신호의 동기를 위하여 이용함으로써 태그 데이터 복호화의 신뢰성 및 처리 속도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (38)

1. RFID 리더의 태그신호 수신장치로서,

   리더 안테나를 통해 수신되어 AD 컨버터에서 디지털 신호로 변환된 I 채널 태그 신호 및 Q 채널 태그 신호에 대하여 음의 데이터는 음수로 변환하는 SQR(Square Root) 신호 변환을 통해 ASK 복조를 수행하는 디지털 복조부; 및

   상기 복조된 신호에 대하여 수행되는 적분을 이용하여 에지 위치정보를 검출하고, 상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 신호를 복호화하는 디코딩부

   를 포함하는 태그신호 수신장치.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 디지털 복조부는

   상기 AD 컨버터로부터 출력되는 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호의 신호 레벨을 비교하는 채널 레벨 비교기;

   상기 비교 결과를 이용하여 상기 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호 가운데 신호 레벨이 작은 채널의 태그 신호를 위상 반전하는 위상 반전기;

   상기 위상 반전된 태그 신호 및 상기 비교 결과 신호 레벨이 큰 채널의 태그 신호에 대하여 양의 데이터는 제곱하고 음의 데이터는 제곱하여 음수로 변환하는 신호변환을 수행하는 신호 변환기; 및

   상기 신호 변환기에서 신호 변환되어 출력되는 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호를 합산하는 합산기를 포함하는 것을 특징으로 하는

   태그신호 수신장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 채널 레벨 비교기는

   상기 AD 컨버터로부터 출력되는 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호를 제곱하는 제곱기; 상기 제곱된 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호의 수신전계강도를 측정하기 위한 RSSI 필터; 및 상기 측정된 I 태널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호의 수신전계강도를 비교하는 RSSI 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는

   태그신호 수신장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 디코딩부는

   상기 복조된 신호의 에지 위치정보를 검출하는 에지정보 검출기;

   상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 신호에 대하여 신호상관(correlation)을 수행하는 상관기; 및

   상기 신호상관 수행결과를 이용하여 비트 데이터를 결정하는 비트 데이터 결정기를 포함하는

   태그신호 수신장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 상관기는,

   상기 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관을 수행할 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는

   태그신호 수신장치.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 에지정보 검출기는

   상기 복조된 태그 신호에 대하여 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분값의 절대값이 최대인 제1 피크 위치정보, 및 상기 제1 피크 위치정보를 검출하기 위한 적분보다 상기 1 심볼의 절반 구간만큼 지연되어 상기 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분값의 절대값이 최대인 제2 피크 위치정보를 이용하여 에지 정보를 검출하는 것

   을 특징으로 하는 태그신호 수신장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 에지정보 검출기는

   상기 제1 피크 위치정보를 검출하는 제1 피크 검출부;

   상기 제2 피크 위치정보를 검출하는 제2 피크 검출부; 및

   상기 제1 피크 위치정보와 제2 피크 위치정보의 차이가 허용 오차 범위를 만족하는 경우 상기 복조된 신호에 대한 에지 위치정보를 결정 및 저장하는 에지정보 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는

   태그신호 수신장치.
9. 제 5 항에 있어서,

   상기 상관기는 FM0(Frequenc Modulation 0) 심볼을 이용하여 신호상관을 수행하는 것을 특징으로 하는

   태그신호 수신장치.
10. 제 5 항에 있어서,

    상기 상관기는 밀러 서브캐리어(Miller-modulated subcarrier) 심볼을 이용하여 신호상관을 수행하는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신장치.
11. 제 8 항에 있어서,

    상기 디코딩부는

    상기 에지정보 저장부에 저장된 에지 위치정보의 개수가 기설정된 개수보다 많은 경우 태그 유효 신호를 생성하는 태그 유효신호 생성부를 더 포함하는

    태그신호 수신장치.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 상관기는

    상기 태그 유효 신호를 이용하여 신호상관을 수행할지 여부를 결정하는 것

    을 특징으로 하는 태그신호 수신장치.
13. 제 5 항에 있어서,

    상기 디코딩부는

    상기 비트 데이터 결정기에서 결정되는 비트 데이터들로부터 프리앰블(Preamble)을 검출하는 프리앰블 검출부를 더 포함하는

    태그신호 수신장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 프리앰블 검출부는 FM0(Frequenc Modulation 0) 프리앰블을 검출하는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신장치.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 프리앰블 검출부는 밀러 서브캐리어(Miller-modulated subcarrier) 프리앰블을 검출하는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신장치.
16. RFID 리더의 태그신호 수신방법으로서,

    리더 안테나를 통하여 수신한 태그 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;

    상기 변환된 태그 신호에 대하여 디지털 ASK 복조를 수행하는 복조 단계;

    상기 복조된 태그 신호에 대한 에지 위치정보를 검출하는 에지 위치정보 검출 단계;

    상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대한 복호화를 수행하는 복호화 단계; 및

    상기 복호화된 태그 데이터로부터 프리앰블(Preamble)을 검출하는 프리앰블 검출 단계를 포함하는

    태그신호 수신방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 디지털 신호로 변환된 태그 신호는

    I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호로 이루어지는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신방법.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 복조 단계는

    상기 I 채널 태그 신호와 상기 Q 채널 태그 신호의 수신전계강도를 측정하여 비교하는 단계;

    상기 비교 결과를 이용하여 수신전계강도가 작은 채널의 태그 신호를 위상반전시키는 단계;

    상기 위상반전된 채널의 태그 신호 및 상기 비교 결과 수신전계강도가 큰 채널의 태그 신호에 대하여 양의 데이터는 제곱하고 음의 데이터는 제곱하여 음수로 변환하는 SQR 신호변환을 수행하는 단계; 및

    상기 SQR 신호변환된 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호를 합산하는 단계

    를 포함하는 태그신호 수신방법.
19. 제 16 항에 있어서,

    상기 에지 위치정보 검출단계는

    상기 복조된 태그 신호에 대하여 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분을 이용하여 제1 피크 위치정보를 검출하는 단계;

    상기 제1 피크 위치정보를 검출하기 위한 적분보다 상기 1 심볼의 절반 구간만큼 지연되어 상기 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분을 이용하여 제2 피크 위치정 보를 검출하는 단계; 및

    상기 제1 피크 위치정보와 제2 피크 위치정보를 이용하여 에지 위치정보를 검출 및 저장하는 에지 위치정보 저장단계

    를 포함하는 태그신호 수신방법.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 에지 위치정보 검출단계는

    상기 검출되어 저장된 에지 위치 정보의 개수가 기설정된 개수보다 많은 경우 태그 유효 신호를 생성하는 태그 유효신호 생성 단계를 더 포함하는

    태그신호 수신방법.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 복호화 단계는

    상기 태그 유효 신호를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대한 복호화를 수행할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신방법.
22. 제 16 항에 있어서,

    상기 복호화 단계는

    상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관(correlation)을 수행하는 상관 단계;

    상기 신호상관 수행결과를 이용하여 비트 데이터를 결정하는 비트 데이터 결정 단계를 포함하는

    태그신호 수신방법.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 상관 단계는

    상기 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관을 수행할 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신방법.
24. 제 22 항에 있어서,

    상기 상관 단계는 FM0(Frequenc Modulation 0) 심볼을 이용하여 신호상관을 수행하는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신방법.
25. 제 22 항에 있어서,

    상기 상관 단계는 밀러 서브캐리어(Miller-modulated subcarrier) 심볼을 이용하여 신호상관을 수행하는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신방법.
26. 제 16 항에 있어서,

    상기 프리앰블 검출단계에서 프리앰블이 검출되지 않는 경우에는 상기 복조된 태그 신호에 대한 복호화를 중지하는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신방법.
27. 제 16 항에 있어서,

    상기 프리앰블 검출단계는 FM0(Frequenc Modulation 0) 프리앰블을 검출하는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신방법.
28. 제 16 항에 있어서,

    상기 프리앰블 검출단계는 밀러 서브캐리어(Miller-modulated subcarrier) 프리앰블을 검출하는 것을 특징으로 하는

    태그신호 수신방법.
29. 무선통신단말기에 장착되는 RFID 리더로서,

    리더 안테나를 통해 수신되어 AD 컨버터에서 디지털 신호로 변환된 I 채널 태그 신호 및 Q 채널 태그 신호에 대하여 음의 데이터는 음수로 변환하는 SQR(Square Root) 신호 변환을 통해 ASK 복조를 수행하는 디지털 복조부;

    상기 복조된 신호의 에지 위치정보를 검출하고, 상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 신호를 복호화하는 디코딩부; 및

    상기 복호화된 태그 신호로부터 태그 정보를 획득하여 상기 무선통신단말기에 전달하는 리더 제어부

    를 포함하는 RFID 리더.
30. 제 29 항에 있어서,

    상기 디지털 복조부는

    상기 AD 컨버터로부터 출력되는 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호의 수신전계강도를 측정하기 위한 RSSI 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는

    RFID 리더.
31. 제 30 항에 있어서,

    상기 RSSI 필터에서 측정되는 수신전계강도를 이용하여 태그와의 통신에 사용할 채널을 결정하는 LBT 제어부를 더 포함하는

    RFID 리더.
32. 제 30 항에 있어서,

    상기 디지털 복조부는

    상기 RSSI 필터의 측정 결과를 이용하여 I 채널 태그 신호와 Q 채널 태그 신호 가운데 신호 레벨이 작은 채널의 태그 신호를 위상 반전하는 위상 반전기;

    상기 위상 반전된 태그 신호 및 상기 위상 반전된 채널보다 신호 레벨이 큰 채널의 태그 신호에 대하여 양의 데이터는 제곱하고 음의 데이터는 제곱하여 음수로 변환하는 SQR 신호변환을 수행하는 SQR 신호 변환기; 및

    상기 SQR 신호변환된 I 채널 태그 신호 및 Q 채널 태그 신호를 합산하는 합산기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
33. 제 29 항에 있어서,

    상기 디코딩부는

    상기 복조된 신호의 에지 위치정보를 검출하는 에지정보 검출기;

    상기 검출된 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 신호에 대하여 신호상관(correlation)을 수행하는 상관기; 및

    상기 신호상관 수행결과를 이용하여 비트 데이터를 결정하는 비트 데이터 결정기를 포함하는

    RFID 리더.
34. 제 33 항에 있어서,

    상기 디코딩부는

    상기 에지정보 검출기에서 기설정된 개수 이상 에지 위치정보를 검출되는 경우 태그 유효 신호를 생성하는 태그 유효신호 생성부를 더 포함하는

    RFID 리더.
35. 제 33 항에 있어서,

    상기 디코딩부는

    상기 비트 데이터 결정기에서 결정되는 비트 데이터들로부터 프리앰블(Preamble)을 검출하는 프리앰블 검출부를 더 포함하는

    RFID 리더.
36. 제 33 항에 있어서,

    상기 에지정보 검출기는

    상기 복조된 태그 신호에 대하여 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분을 이용하여 제1 피크 위치정보를 검출하는 제1 피크 검출부;

    상기 제1 피크 위치정보를 검출하기 위한 적분보다 상기 1 심볼의 절반 구간만큼 지연되어 상기 1 심볼 구간 동안 수행되는 적분을 이용하여 제2 피크 위치정보를 검출하는 제2 피크 검출부; 및

    상기 제1 피크 위치정보와 제2 피크 위치정보의 차이가 허용 오차 범위를 만족하는 경우 상기 복조된 신호에 대한 에지 위치정보를 결정하여 저장하는 에지정보 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는

    RFID 리더.
37. 제 33 항에 있어서,

    상기 상관기는

    상기 에지 위치정보를 이용하여 상기 복조된 태그 신호에 대하여 신호상관을 수행할 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는

    RFID 리더.
38. 제 34 항에 있어서,

    상기 상관기는

    상기 태그 유효 신호를 이용하여 신호상관을 수행할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는

    RFID 리더.

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