KR100836469B1 - Rfid reader and rfid system - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 RFID 리더는 RF 신호를 송/수신하는 다수개의 안테나; 상기 RF 신호의 송신 또는 수신 경로를 선택해 주는 경로 선택부; 상기 경로 선택부의 송신 또는 수신 경로로 전달되는 RF 신호를 처리하는 RF 처리부; 상기 경로 선택부의 경로 선택을 제어하는 제어부를 포함한다.RFID reader according to the present invention comprises a plurality of antennas for transmitting and receiving RF signals; A path selector for selecting a transmission or reception path of the RF signal; An RF processor for processing an RF signal transmitted to a transmission or reception path of the path selector; And a controller for controlling path selection of the path selection unit.
RFID, USN, 리더, 태그 RFID, USN, Reader, Tag
Description
도 1은 종래 RFID 시스템 구성도.1 is a configuration diagram of a conventional RFID system.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 RFID 시스템 구성도.2 is a block diagram of an RFID system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 전자태그의 상세 구성도.3 is a detailed configuration diagram of the electronic tag according to the present invention.
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 RFID 리더의 상세 구성도.4 is a detailed configuration diagram of an RFID reader according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명 실시 예에 따른 RFID 리더의 경로 선택부의 동작을 나타내기 위한 도면.5 is a view showing the operation of the path selection unit of the RFID reader according to an embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명 실시 예에 따른 RFID 리더의 RF 송신부의 상세 구성도.6 is a detailed configuration diagram of an RF transmitter of an RFID reader according to an embodiment of the present invention.
도 7은 종래 RFID 리더에서 송신 및 수신되는 신호의 파형도.7 is a waveform diagram of a signal transmitted and received in a conventional RFID reader.
도 8은 본 발명 RFID 리더에서 송신 및 수신되는 신호의 파형도.8 is a waveform diagram of a signal transmitted and received by the RFID reader of the present invention.
도 9는 본 발명 실시 예에 따른 RFID 리더에서의 변조된 RF 신호를 나타낸 도면으로서, (a)는 DSB or SSB-ASK 변조된 RF 신호 파형도이고, (b)는 PR-ASK 변조된 RF 신호 파형도.9 is a view showing a modulated RF signal in an RFID reader according to an embodiment of the present invention, (a) is a waveform diagram of a DSB or SSB-ASK modulated RF signal, (b) is a PR-ASK modulated RF signal Waveform diagram.
도 10은 본 발명 실시 예에 따른 RFID 리더에서의 PIE 심볼을 나타낸 도면.10 is a diagram illustrating a PIE symbol in an RFID reader according to an embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명 실시 예에 따른 RFID 리더에서 PR-ASK 변조된 RF 포락선을 나타낸 도면.11 is a diagram illustrating a PR-ASK modulated RF envelope in an RFID reader according to an embodiment of the present invention.
도 12는 도 11의 RF 포락선 파라미터들을 나타낸 표.12 is a table showing the RF envelope parameters of FIG.
본 발명에서는 RFID 리더 및 RFID 시스템에 관해 개시된다.The present invention relates to an RFID reader and an RFID system.
유비쿼터스 센서 네트워크(USN : Ubiquitous Sensor Network) 기술은 필요한 모든 곳에 전자태그(Tag)를 부착하고, 이를 통해 기본적인 사물의 세부 정보는 물론, 온도, 습도, 오염정도, 균열 정보 등 주변의 환경 정보까지 탐지하고, 이를 실시간으로 네트워크에 연결하고, 그 정보를 관리하는 것을 의미한다. 이는 모든 사물에 컴퓨팅 및 커뮤니케이션 기능을 부여하여, 언제, 어디서나 통신이 가능한 유비쿼터스 환경을 구현하는 것이다.Ubiquitous Sensor Network (USN) technology attaches an electronic tag wherever necessary, and detects not only basic object details but also environmental information such as temperature, humidity, pollution level, and crack information. This means connecting to the network in real time and managing the information. It gives computing and communication functions to all things, creating a ubiquitous environment that can communicate anytime, anywhere.
이러한 유비쿼터스 센서 네트워크는 인식 정보를 제공하는 RFID(Radio Frequency Identification) 기술을 중심으로 발전하고, 이에 센싱 기능이 추가되면서 이들간 네트워크가 구축되는 형태로 발전하게 된다.The ubiquitous sensor network develops around RFID (Radio Frequency Identification) technology that provides recognition information, and as a sensing function is added, the ubiquitous sensor network is developed to form a network between them.
상기 RFID(Radio Frequency Identification)란 사물에 부착된 전자태그로부터 무선 주파수를 이용하여 정보를 송,수신하고 이와 관련된 서비스를 제공하는 기술이다. The radio frequency identification (RFID) is a technology for transmitting and receiving information from an electronic tag attached to a thing using radio frequency and providing a service related thereto.
RFID 시스템은 저주파(125kHz, 135kHz), 고주파(13.56MHz), UHF(433MHz, 860~960MHz), 마이크로파(2.45GHz) 등 여러 주파수 대역을 이용하고 있으며, 각기 사용 방법이나 활용 범위가 다르다. 이 중 UHF 대역은 중 장거리 신호 전송이 가능하고 비교적 고속 전송이 가능하기 때문에 유통, 물류를 비롯해 생활 전분야로 확 대되고 있는 상황이다. RFID systems use several frequency bands, including low frequency (125 kHz, 135 kHz), high frequency (13.56 MHz), UHF (433 MHz, 860-960 MHz), and microwave (2.45 GHz), and each has a different method of use and application range. Among them, the UHF band is expanding to all areas of life, including distribution and logistics, because it can transmit long-distance signals and relatively high-speed transmission.
도 1은 종래 RFID 시스템을 나타낸 도면이다.1 is a view showing a conventional RFID system.
도 1을 참조하면, RFID 시스템(100)은 RFID 리더(101) 및 전자태그(102)로 구성된다. RFID 리더(RFID reader)(101)는 내장형 또는 외장형의 안테나를 포함하는데, 이 안테나는 액티브 신호를 발산하여 전자기장 즉, RF 필드를 형성한다. 이 RF 필드(105) 내에 전자태그(102)가 진입하면, 전자태그(102)는 RFID 리더(101)의 안테나에서 발산된 액티브 신호를 수신하고, 수신된 액티브 신호를 이용하여 태그(tag) 내에 저장되어 있는 정보를 RFID 리더(101)로 송신하게 된다. 이후, RFID 리더(101)는 전자태그(102)에서 전송된 정보를 수신하고 분석하여, 전자태그가 장착된 물건의 고유정보를 취득한다.Referring to FIG. 1, the
그리고, RFID 리더(101)에 획득된 사물의 고유 정보는 사물의 유통, 조립, 가격 변동, 판매 등의 물류/유통 관리에 효율적으로 이용될 수 있는 기반을 제공한다.In addition, the unique information of the object obtained by the
이러한 RFID 기술은 칩 제조, 소형화, 무선 통신 등의 기술이 발달하고 다양한 솔루션 프로그램들이 개발됨에 따라 축산, 의료, 항공, 유통, 물류, 제조 등의 분야에 널리 보급될 것으로 예상되고 있다.Such RFID technology is expected to be widely used in livestock, medical, aviation, distribution, logistics, manufacturing, etc. due to the development of chip manufacturing, miniaturization, wireless communication, and various solution programs.
그러나, 전자태그가 RFID 리더의 RF 필드를 통과하는 위치와 속도, 전자태그가 부착된 상품의 포장 재질(가령, 팔레트 적재물의 경우) 등의 요인에 따라 전파 환경에 변화가 발생된다. 이러한 전파 환경의 변화에 따라 RFID 리더가 수신하는 데이터의 에러(error)율, 안정성(stability), 인식 거리 등에도 차이가 발생되므 로, 전자태그의 인식율 저하 및 RFID 시스템의 신뢰성을 떨어뜨리는 요인이 된다. However, a change occurs in the propagation environment depending on factors such as the position and speed at which the electronic tag passes through the RF field of the RFID reader, and the packaging material (for example, pallet load) of the product with the electronic tag. As the radio environment changes, the error rate, stability, recognition distance, etc. of the data received by the RFID reader may be different. Therefore, the factors that decrease the recognition rate of the electronic tag and the reliability of the RFID system are caused. do.
이와 같이 RFID 리더의 내부 또는 외부적인 요인에 의한 전자태그의 인식율을 개선하고자 하는 기술들이 개발되고 있다.As such, technologies for improving the recognition rate of the electronic tag due to internal or external factors of the RFID reader have been developed.
본 발명은 RFID 리더 및 RFID 시스템을 제공한다. The present invention provides an RFID reader and an RFID system.
본 발명은 하나의 RFID 리더에 다수개의 안테나를 배치할 수 있는 RFID 리더를 제공한다.The present invention provides an RFID reader capable of arranging a plurality of antennas in one RFID reader.
본 발명은 RFID 리더에서의 RF 신호의 송신 또는 수신 경로를 격리할 수 있도록 한 RFID 리더를 제공한다.The present invention provides an RFID reader capable of isolating a transmission or reception path of an RF signal in an RFID reader.
본 발명은 전자태그와 다양한 변조 방식으로 변조된 RF 신호를 송신할 수 있도록 한 RFID 리더를 제공한다.The present invention provides an RFID reader capable of transmitting an electronic tag and an RF signal modulated by various modulation schemes.
본 발명은 수동형 전자태그와 다양한 변조 방식으로 변조된 RF 신호를 송신할 수 있는 RFID 리더 및 RFID 시스템을 제공한다.The present invention provides an RFID reader and an RFID system capable of transmitting a passive electronic tag and an RF signal modulated by various modulation schemes.
본 발명 실시 예에 따른 RFID 리더는 RF 신호를 송/수신하는 다수개의 안테나; 상기 RF 신호의 송신 또는 수신 경로를 선택해 주는 경로 선택부; 상기 경로 선택부의 송신 또는 수신 경로로 전달되는 RF 신호를 처리하는 RF 처리부; 상기 경로 선택부의 경로 선택을 제어하는 제어부를 포함한다. RFID reader according to an embodiment of the present invention comprises a plurality of antennas for transmitting and receiving RF signals; A path selector for selecting a transmission or reception path of the RF signal; An RF processor for processing an RF signal transmitted to a transmission or reception path of the path selector; And a controller for controlling path selection of the path selection unit.
또한 본 발명 실시 예에 따른 RFID 리더는 입력되는 RF 신호를 제 1위상을 갖는 제 1RF 신호 및 제 2위상을 갖는 제2 RF신호로 만들고, 데이터에 따라 변조하 여 출력하는 위상 천이부; 상기 위상 천이부의 제 1 또는 제 2 RF 신호를 변조 방식에 따라 선택하는 신호 선택부; Coding 포맷에 따라 상기 위상 천이부 및 신호 선택부의 신호 출력 경로 및 주기를 제어하는 제어부를 포함한다. According to an embodiment of the present invention, an RFID reader includes: a phase shifter configured to convert an input RF signal into a first RF signal having a first phase and a second RF signal having a second phase, and modulate the RF signal according to data; A signal selector configured to select the first or second RF signal of the phase shifter according to a modulation scheme; And a controller for controlling a signal output path and a period of the phase shifter and the signal selector according to a coding format.
또한 본 발명 실시 예에 따른 RFID 시스템은 하나 이상의 수동형 전자태그; 다수개의 안테나를 갖고, 상기 전자태그와 Coding 포맷에 따라 서로 다른 변조 방식으로 통신을 수행하는 RFID 리더를 포함한다.In addition, the RFID system according to an embodiment of the present invention comprises at least one passive electronic tag; It includes an RFID reader having a plurality of antennas, and performs communication in different modulation schemes according to the electronic tag and the coding format.
본 발명 실시 예에 따른 RFID 리더 및 이를 이용한 RFID 시스템에 대하여, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.An RFID reader and an RFID system using the same according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명 실시 예에 따른 RFID 시스템을 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing an RFID system according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, RFID 시스템(200)은 전자태그(Tag or transponder or label)(201), RFID 리더(Reader 또는 interrogator)(210), 그리고 상기 전자태그(201)로부터 읽어 들인 정보를 처리하는 호스트 컴퓨터(미도시)를 포함한다. 2, the
상기 전자태그(201)는 각 물건에 대한 고유정보를 저장하고 그 물건에 인쇄되거나 부착된다. 예컨대, 스피커 형태로 제작되어 물류 검사 지역을 통과하는 사물 각각에 부착될 수도 있다. The
상기 RFID 리더(210)는 하나 이상의 전자태그(201)와 무선 통신을 수행하며, 전자태그(201)의 고유 정보를 판독 및 해독하는 기능을 수행한다.The
상기 RFID 리더(210)는 다수개의 안테나(211~214)를 구비하고, 다수개의 안테나(211~214)를 이용하여 RF 신호를 순차적으로 송신하며, 전자태그(201)로부터 RF 신호를 수신하게 된다. 각각의 안테나(211~214)는 전자태그(201)의 이동 영역에 배치될 수 있다. 예를 들면, 제 1 및 제 2안테나(211,212)는 전자태그(201)가 이동하는 일측(좌측) 영역에서 통신을 수행하며, 제 3 및 제 4안테나(213,214)는 전자태그(201)가 이동하는 타측(우측) 영역에서 통신을 수행하게 된다. 또한 제 1 내지 제 4안테나(211~214)의 방사 각도는 서로 다르게 배치할 수 있다. The
여기서, RFID 리더(210)는 다수개의 안테나(211~214)를 고속으로 스위칭 제어하여 어느 하나의 안테나를 통해 전자태그(201)와 무선 통신을 수행하게 된다. Here, the
이러한 RFID 리더(210)는 다수개의 안테나(211~214)를 이용하여 정보요청신호를 방사하고, 전자태그(201)는 상기 정보요청신호를 수신한 후 태그식별정보를 생성하여 RFID 리더(210)에 전송해 줌으로써, RFID 리더(210)는 상기의 태그식별정보를 수신하여 인식하게 된다.The
도 3은 본 발명 실시 예에 따른 전자태그의 상세 구성도이다.3 is a detailed block diagram of an electronic tag according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 전자태그(201)는 자체 전원의 가지고 있는지에 따라 능동(active)형 태그 또는 수동(passive)형 태그로 구분되며, 저주파(Low Frequency: 125kHz, 135kHz), 고주파(High frequency : 13.56MHz),UHF 대역(400MHz ~ 960MHz), 마이크로파(2.45GHz) 등 여러 주파수 대역에 사용되고 있다. 이하, 본 발명에서는 UHF 대역에서 동작하는 수동(passive)형 전자태그를 중심으로 설명하기로 한다. Referring to FIG. 3, the
상기 전자태그(201)는 안테나(202), 복조부(203), 변조부(205), 제어부(206) 및 메모리(207)를 포함한다. 상기 안테나(202)는 다이폴 안테나로 구현될 수 있다.The
그리고 복조부(203)는 안테나(202)로부터 수신되는 정보요청신호를 복조하여 제어부(206)로 전달하고, 제어부(206)는 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 상기 정보요청신호에 상응하는 태그식별정보를 생성하고, 통신 프로토콜에 따라 통신을 수행한다. 변조부(205)는 상기 생성된 태그식별정보를 변조하여 안테나(202)를 통해 출력하게 된다.The
이러한 전자태그(201)는 RFID 리더의 신호를 수신하여 RF 전력을 정류/체배하여 공급전원으로 사용하며, 정보를 보내기 위해 RFID 리더로부터 수신한 주파수 신호를 반사 변조(Backscatter Modulation)하여 전송한다.The
전자태그(201)는 RFID 표준 Coding 포맷인 PIE(Pulse-interval encoding) 포맷과 Machester포맷을 이용하여 DSB-ASK(double-sideband amplitude shift keying), SSB-ASK(single-sideband amplitude shift keying), PR-ASK(phase-reversal amplitude shift keying)을 이용하여 변조된 RF 신호를 동작 에너지로 수신하게 된다. The
도 4는 본 발명 실시 예에 따른 RFID 리더의 상세 구성도이다.4 is a detailed block diagram of an RFID reader according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, RFID 리더(210)는 다수개의 안테나(211~214), 경로 선택부(220), RF 처리부(230), 베이스밴드 처리부(240), Q-RSSI부(251), I-RSSI부(252), 제어부(260)를 포함한다.Referring to FIG. 4, the
상기 경로 선택부(220)는 제 1 내지 제 3스위칭부(221,222,223)를 포함하며, 상기 제 1스위칭부(221)는 다수개의 안테나(211~214)에 연결되어 RF 신호를 송신 또는 수신하게 되며, 제 2스위칭부(222)는 제 1스위칭부(221)에 연결되어 송신 또는 수신 경로를 선택하게 된다. 그리고 제 3스위칭부(223)는 송신 모드시 수신측을 보호하기 위해 송신측과 수신측을 회로적으로 격리해 주고 수신 모드시 수신 경로로 연결해 준다.The
여기서, 제 1스위칭부(221)는 순차적으로 또는 랜덤하게 초당 수 회 이상의 고속 스위칭 동작을 수행하여 다수개의 안테나(211~214)에 연결됨으로써, 전자태그가 이동하는 영역을 감시할 수 있다.Here, the
제 1 내지 제 3스위칭부(221,222,223)는 여러 가지의 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, SPQT(Single Pole Quadruple Throw) 및 SPDT(Single Pole Double Throw)와 같은 반도체 스위치 소자, MUX/DEMUX(Multiplex/De-multiplex)와 같은 논리 소자로 구현할 수도 있다.The first to
RF 처리부(230)는 RF 수신부(231) 및 RF 송신부(232)를 포함하며, RF 신호의 변,복조 기능을 수행하게 된다. The
상기 RF 수신부(231)는 수신 모드일 때 제 3스위칭부(223)를 통해 수신되는 신호에 포함된 잡음 성분은 억제하고 필요한 대역의 신호만을 증폭한 후, 원래의 데이터로 복조하여 베이스밴드 처리부(240)로 출력하게 된다. The
RF 송신부(232)는 베이스밴드 처리부(240)로부터 입력되는 데이터를 RF 신호로 변조하고, 변조된 RF 신호를 송신 전력으로 증폭하여 제 2스위칭부(222)로 출력하게 된다. The
베이스밴드 처리부(240)는 RF 수신부(231)에서 복조된 데이터를 디지털 신호로 변환하거나, 디지털 데이터를 아날로그 신호로 변환하여 RF 송신부(232)로 전달하게 된다.The
Q-RSSI(Received Signal Strength Indication)부(251) 및 I-RSSI부(252)는 수신되는 Q(Quadrature-phase) 및 I(In-phase) 신호의 수신 강도를 측정하는 회로로서, 전파의 간섭이 발생하거나 잡음 성분이 섞여서 신호의 세기가 커지고 불규칙적인 것을 검출하여 보정하고자 하는 회로이다. Received Signal Strength Indication (Q-RSSI)
그리고 제어부(260)는 통신프로토콜을 구비하여 전자태그와 무선 통신을 제어하고, 전자태그에 주기적으로 정보 요청 신호를 송출하게 된다. 또한 제어부(260)는 베이스밴드 처리부(240)로부터 입력되는 디지털 데이터를 통해 태그식별정보를 분석 및 추출하게 되며, I-RSSI부(252) 및 Q-RSSI부(251)로부터 입력되는 수신신호 강도에 따라 RF 송신부(232)의 송신 전력, 변조 방식 등을 제어하게 된다. The
여기서, 제어부(260)는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 회로나 DSP(Digital Signal Processing) 회로가 사용될 수 있다.Here, the
상기 제어부(260)는 베이스밴드 처리부(240)로부터 전달된 디지털 데이터, I/Q 신호의 수신 강도 등의 정보를 받아서 호스트 컴퓨터에 전달한다. 또한 송신 또는 수신 모드에 따라 제 1 내지 제 3스위칭부(221,222,223)의 스위칭을 제어하여, RF 신호를 송신 또는 수신 동작을 제어하게 된다.The
이때 제어부(260)는 각 스위칭부(221,222,223)의 스위칭 동작의 주기 정보, 순서 정보 등이 반영된 프로그램을 실행하여 제어신호를 송출하게 된다.At this time, the
이러한 RFID 시스템의 동작에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.The operation of the RFID system will be described in detail as follows.
도 2 내지 도 4를 참조하여, RFID 리더의 동작을 보면, 제어부(260)는 송신 모드 또는 수신 모드에 따라 제 2 및 제 3스위칭부(222,223)의 스위칭 동작, 연결 주기를 제어하게 된다.Referring to FIGS. 2 to 4, when the RFID reader is operated, the
송신 모드시 경로 선택부(220)의 제 2 및 제 3스위칭부(222,223)는 송신 경로로 연결된다. 이때 제 3스위칭부(223)는 송신측과 수신측을 회로적으로 격리시켜 줌으로써, 송신 신호가 수신측으로 유입되는 것을 방지해 준다. In the transmission mode, the second and
그리고, 제어부(260)는 정보요청신호를 베이스밴드 처리부(240)로 전달하고, 베이스밴드 처리부(240)는 정보요청신호를 아날로그 신호로 변환하여 RF 송신부(232)로 전달하게 된다. 상기 RF 송신부(232)는 정보요청신호에 따라 RF 신호를 변조하고 송신 레벨로 증폭하여 제 2 스위칭부(222) 및 제 1스위칭부(221)를 거쳐 어느 하나의 안테나로 방사된다.The
그리고, 수신 모드시 경로 선택부(220)의 제 2 및 제 3스위칭부(222,223)는 수신 경로로 연결되며, 전자태그(201)의 RF 신호가 어느 하나의 안테나를 통해 제 1스위칭부(221)에 수신되고 제 2스위칭부(222) 및 제 3스위칭부(223)의 수신 경로를 따라 RF 수신부(231)에 입력된다.In the reception mode, the second and
그리고 RF 수신부(231)는 수신되는 RF 신호를 저잡음 증폭하고 복조하여 베이스밴드 처리부(240)로 출력하게 되며, 베이스밴드 처리부(240)는 복조된 신호를 디지털 데이터로 변환하여 I-RSSI부(252) 및 Q-RSSI부(251), 그리고 제어부(260)로 출력하게 된다. The
I-RSSI부(252) 및 Q-RSSI부(251)는 수신되는 I/Q 신호의 수신 강도를 각각 측정한 후 제어부(260)로 전달하게 되며, 제어부(260)는 I/Q 신호의 수신 강도를 이용하여 전파 간섭이나 잡음 성분이 섞여 신호 세기가 불규칙인 것을 감지하여 보정하게 된다. 또한 제어부(260)는 베이스밴드 처리부(240)로부터 입력되는 디지털 데이터를 태그식별정보로 인식하게 된다.The I-
도 5는 본 발명 실시 예에 따른 경로 선택부의 상세 구성도이다. 5 is a detailed block diagram of a path selection unit according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 제 1스위칭부(221)는 제 1디코더(224)에 입력되는 제어부(260)의 제 1 및 제 2제어신호(Vctrl 1, Vctrl 2)에 따라 4개의 안테나 단자(a: b-e)에 연결된다.Referring to FIG. 5, the
제 2스위칭부(222)는 제 2디코더(225)에 입력되는 제어부(260)의 제 3제어신호(Vctrl3)에 따라 송신 단자(a-c) 또는 수신 단자(a-b)로 연결된다.The
제 3스위칭부(223)는 제 3디코더(226)에 입력되는 제어부(260)의 제 4제어신호(Vctrl4)에 따라 접지단자(a-b) 또는 수신 단자(a-c)로 연결된다.The
여기서, 송신 모드시 RF 송신부(232)에서 출력되는 높은 전력(EIRP=4W)의 신호가 제 2스위칭부(222)를 통해 송신되며, 그 송신 신호 중 일부(예: 약 5dBm)가 수신 경로로 유입될 수 있다. 이때, 제 3스위칭부(223)는 송신 모드시 접지단(GND)에 연결되므로, 송신 신호가 수신 단자(a-c)로 유입되는 것을 차단하여, 수신 회로를 보호할 수 있으며, 또한 송신 모드에서 수신 모드로 전환하는 과정에서 수신 경로에 RF 송신 신호에 의한 스퓨리어스(Spurious) 등의 불요파 성분이 유입되는 것을 감소시켜 준다. 이에 따라 RF 수신부로 입력되는 수신 신호 레벨의 변동을 방지 하여 보다 정확한 태그 신호를 복구할 수 있어, 송신 모드시 수신 경로 유입되는 신호에 대해 25dB 이상의 감쇄 효과를 가져온다. Here, a signal of high power (EIRP = 4W) output from the
도 7의 (a)는 종래와 같이 송신 및 수신 경로를 격리하지 않을 때의 송신 및 수신 신호의 파형도이고, 도 7의 (b)는 본 발명에서 송신 및 수신 경로를 격리할 때의 송신 및 수신 신호 파형도이다.FIG. 7A is a waveform diagram of a transmission and reception signal when the transmission and reception paths are not isolated as in the prior art, and FIG. 7B is a transmission and reception when the transmission and reception paths are isolated in the present invention. Received signal waveform diagram.
도 7의 (a)를 참조하면, 송신 구간(D1)에서 RF 신호(Rt)가 송신될 때 수신 경로에는 소정 크기의 잡음 신호의 레벨(L1 : 약 3.2V)이 유입되고, 이 상태에서 수신 구간(D2)으로 전환되면 수신되는 태그신호(Rs)가 불안정적인 레벨로 검출되어, 태그 인식율을 떨어뜨리게 된다. 상기 D1, D2는 송신 또는 수신 모드시 스위칭 유지 시간이다. Referring to FIG. 7A, when the RF signal Rt is transmitted in the transmission period D1, a level L1 (about 3.2 V) of a noise signal having a predetermined magnitude is introduced into the reception path and received in this state. When switching to the section D2, the received tag signal Rs is detected at an unstable level, thereby lowering the tag recognition rate. D1 and D2 are switching holding times in a transmission or reception mode.
도 7의 (b)를 참조하면, 송신 구간(D11)에서 RF 신호(Rt)가 송신될 때 수신 경로에는 유입되는 신호를 접지(GND)단으로 흘려주므로 잡음 신호가 거의 유입되지 않고, 또 수신 구간(D12)으로 전환될 때에도 태그 신호(Rs)가 안정적인 레벨로 검출되므로, 태그 인식률을 개선시켜 줄 수 있다. 상기 D11,D12는 송신 또는 수신 모드에 따른 스위칭 유지 시간이다.Referring to FIG. 7B, when the RF signal Rt is transmitted in the transmission period D11, the incoming signal flows to the ground (GND) terminal in the receiving path, so that almost no noise signal is introduced and received. Since the tag signal Rs is detected at a stable level even when switching to the section D12, the tag recognition rate can be improved. D11 and D12 are switching holding times according to a transmission or reception mode.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이 제 2스위칭부(222)와 제 3스위칭부(223) 사이에는 수신 필터(227)가 구성될 수 있으며, 상기 제 2스위칭부(222)와 RF 송신부(232) 사이에는 송신 필터(228)가 구성될 수 있다. 여기서, 수신 및 송신 필터(227,228)는 SAW(Surface acoustic wave) 필터로 구현될 수 있으며 신호의 잡음 성분을 제거해 준다. 그리고 RF 송신부(232)의 출력측에는 아이솔레이터(229)가 연결 되는데, 상기 아이솔레이터(229)는 신호의 송신 방향에 대해서는 감쇠 없이 전달하고, 그 역 방향에 대해서는 차단함으로써, 역 방향으로 유입되는 반사파 신호를 차단할 수 있다. 이러한 아이솔레이터는 수신 경로 상에 설치할 수도 있다.As shown in FIG. 5, a
도 6은 본 발명 실시 예에 따른 RF 송신부의 상세 구성도이다.6 is a detailed block diagram of an RF transmitter according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 6을 참조하면, RF 송신부(232)는 PLL부(233), 신호 분배부(234), 위상 천이부(235), 신호 선택부(238), 전력 증폭부(239)를 포함한다.Referring to FIG. 6, the
상기 PLL(Phase Locked Loop)부(233)에서 RF 신호가 출력되면, 신호 분배부(234)는 상기 RF 신호를 두 경로로 분리하여 제 1 및 제 2RF 신호로 출력하게 된다. When the RF signal is output from the phase locked loop (PLL)
위상 천이부(235)는 제 1 및 제 2위상 천이기(236,237)를 포함하며, 상기 제 1 및 제 2위상 천이기(236,237)는 각 경로로 입력되는 제 1 및 제 2RF 신호를 서로 180도의 위상 차이로 천이하게 된다. 즉, 제 1위상 천이기(236)는 제 1RF 신호의 위상(Sin(2πf0t))을 제 1위상(φ1) 만큼 천이시키고, 제 2위상 천이기(237)는 제 2RF 신호의 위상(Sin(2πf0t))을 제 2위상(φ2) 만큼 천이시켜 주어, 위상 천이부(235)에서 출력되는 제 1 및 제 2RF 신호(S,S')의 위상(φ1,φ2 )은 180도 차이가 난다. The
이러한 위상 천이부(235)는 베이스밴드 처리부로부터 입력되는 데이터를 상기 RF 신호로 변조하여 각각 출력하게 된다. The
신호 선택부(238)는 서로 다른 위상을 갖는 두 신호 중에서 어느 한 신호를 선택하여 출력하게 되는데, 이는 제어부(260)의 제어를 받아 원하는 위상을 가지는 RF 신호를 출력할 수 있게 된다. 즉, 원하는 변조 방식으로 변조하여 출력할 수 있다.The
이때, 제어부(260)는 위상 천이부(235)의 출력단에 연결된 신호 선택부(238)의 스위칭 동작을 제어하여, RFID 표준 Coding 포맷인 PIE(Pulse-interval encoding) 포맷과 Machester포맷의 변조 방식인 DSB-ASK(double-sideband amplitude shift keying), SSB-ASK(single-sideband amplitude shift keying), PR-ASK(phase-reversal amplitude shift keying) 중에서 어느 하나의 방식으로 변조된 RF 신호를 얻을 수 있다. At this time, the
전력 증폭부(239)는 변조된 RF 신호를 송신 전력으로 증폭하여 출력하게 된다. 본 발명의 RFID 송신부(232)는 RFID 리더의 안테나를 하나 또는 그 이상이 될 수도 있다. The
도 9의 (a)는 DSB-SSB ASK 변조된 RF 신호를 나타낸 파형이며, 도 9의 (b)는 PR-ASK 변조된 RF 신호를 나타낸 파형이다. PR-ASK 변조된 RF 신호에서의 변조도는 (A-B)/A로 구해지며, 위상 Φ는 제 1RF 신호의 제 1위상 φ1이며, 위상 -φ는 제 2RF 신호의 제 2위상 Φ2이다. FIG. 9A is a waveform illustrating a DSB-SSB ASK modulated RF signal, and FIG. 9B is a waveform illustrating a PR-ASK modulated RF signal. The modulation degree in the PR-ASK modulated RF signal is obtained as (A-B) / A, where phase Φ is the first phase φ1 of the first RF signal and phase -φ is the second phase Φ2 of the second RF signal.
여기서, Coding 포맷은 ISO 18000-A, IS0 18000-B, ISO 18000-C, EPC(Electronic Product Code) Class0(EPC Generation-0), EPC Class1(EPC Generation-1, EPC Generation-2) 등의 UHF RFID Protocol에 따른 포맷이 적용될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 EPC Generation-2 UHF RFID Protocol에 따른 Coding 포맷이 사용된다. 상기 EPC의 클래스 1의 Generation-2는 ISO의 정식 표준인 18000-6에 적용될 수 있다.Here, the coding format is UHF such as ISO 18000-A, IS0 18000-B, ISO 18000-C, Electronic Product Code (EPC) Class0 (EPC Generation-0), EPC Class1 (EPC Generation-1, EPC Generation-2), etc. The format according to the RFID protocol may be applied, and in the embodiment of the present invention, the coding format according to the EPC Generation-2 UHF RFID Protocol is used. Generation-2 of
또한 제어부(260)는 위상 천이부(235) 및 신호 선택부(238)의 스위칭 주기를 제어할 수 있다. 이러한 스위칭 주기는 전자태그의 응답시간에 상응하는 간격으로서, 예컨대 PR-ASK 변조 포맷에 따라 펄스 폭(PW : pulse width) 구간, 즉 0.265 Tari ~ 0.525 Tari 이내로 제어하게 된다. In addition, the
이와 같이 위상 천이부(235)에서 출력된 제 1 또는 제 2위상을 갖는 제 1 또는 제 2RF 신호(S,S')를 선택적으로 출력하여 Coding 포맷의 변조 방식 중 어느 하나의 변조 방식으로 변조하고, 그 변조된 RF 신호의 펄스 폭을 조절해 줌으로써, Coding 포맷에 맞게 서로 다른 변조 방식의 신호를 전자태그에 송출할 수 있다.As described above, the first or second RF signals S and S ′ having the first or second phases output from the
도 10은 PIE 심볼들을 나타낸 도면이다. 여기서 Tari는 RFID 리더로부터 전자태그로 송출되는 신호의 기준 시간 인터벌(Reference time interval)을 의미하며, data-0 의 주기를 나타낸다. RFID 리더는 6.25us ~ 25us 사이의 Tari 값을 이용하여 통신을 수행한다. Tari는 ISO/IEC 18000-6 규격으로부터 유도된다.10 illustrates PIE symbols. Here, Tari means a reference time interval of a signal transmitted from the RFID reader to the electronic tag, and represents a period of data-0. The RFID reader communicates using a Tari value between 6.25us and 25us. Tari is derived from the ISO / IEC 18000-6 standard.
도 11은 PR-ASK 변조 방식에 따른 RF 포락선에서 위상 천이 구간을 확대한 도면으로서, 펄스 폭(PW)은 0.5*(A+B)로 구해진다. 상기 펄스 폭은 RF 포락선의 펄스폭을 나타내며, RF 변조 신호 펄스의 50% 내외 지점에 위치한다. FIG. 11 is an enlarged view of a phase shift section in an RF envelope according to a PR-ASK modulation scheme. The pulse width PW is obtained by 0.5 * (A + B). The pulse width represents the pulse width of the RF envelope and is located at about 50% of the RF modulated signal pulse.
도 12는 도 11에 나타낸 RF 포락선의 파라미터들로서, 펄스 변조도, 상승 시간(rise time, tr), 폴 시간(fall time, tf), 그리고 펄스 폭(PW)이 정의된다. 12 is a parameter of the RF envelope shown in FIG. 11, in which a pulse modulation degree, a rise time tr, a fall time tf, and a pulse width PW are defined.
따라서, RFID 리더의 제어부(260)는 PR-ASK 변조 포맷에 따라 펄스폭(PW) 구간, 즉 미리 정의된 0.265~0.525 Tari 동안 위상 천이부(235) 및 신호 선택부(238)의 스위칭 동작을 제어하여, 변조된 RF 신호가 출력되도록 한다. 이때 전자태그의 응답 시간 즉, 펄스 폭에 따라 위상 천이부(235) 및 신호 선택부(238)의 출력 상태를 유지하게 된다.Accordingly, the
본 발명의 RFID 리더의 RF 송신부(232)는 위상 천이부(235) 및 신호 선택부(238)를 제어하여, DSB-ASK, SSB-ASK, PR-ASK 중 어느 하나의 변조 방식으로 변조된 RF 신호를 출력함으로써, 전자태그에서 요구하는 전력을 손실 없이 전달할 수 있어, 안정적으로 전자태그와 통신을 유지할 수 있다. The
본 발명에 따른 RFID 리더는 DSB-ASK, SSB-ASK, PR-ASK와 같은 다양한 변조 방식을 이용하여 RF 신호를 처리하여 전자태그에 송출할 수 있어, 전자태그에서 요구하는 전력을 손실 없이 전달할 수 있으며, 안정적으로 전자태그와의 통신을 유지할 수 있는 효과가 있다.The RFID reader according to the present invention can process RF signals using various modulation schemes such as DSB-ASK, SSB-ASK, and PR-ASK and transmit them to an electronic tag, thereby delivering power required by the electronic tag without loss. And, there is an effect that can maintain a stable communication with the electronic tag.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to the preferred embodiments, which are merely examples and are not intended to limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention pertains do not depart from the essential characteristics of the present invention. It will be appreciated that various modifications and applications are not possible that are not illustrated above. For example, each component specifically shown in the embodiment of the present invention can be modified. And differences relating to such modifications and applications will have to be construed as being included in the scope of the invention defined in the appended claims.
본 발명의 실시 예에 따른 RFID 리더 및 RFID 시스템은 RFID 리더에서 RF 신호의 송수신 경로를 격리시켜 줌으로써, 송수신 데이터의 에러율은 감소시키고, 수신 감도를 향상시켜 줄 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the RFID reader and the RFID system isolate the transmission / reception path of the RF signal from the RFID reader, thereby reducing the error rate of the transmission / reception data and improving the reception sensitivity.
또한 하나의 RFID 리더에 다수개의 송수신 안테나를 배치하여, RFID 리더의 크기를 줄여 줄 수 있으며, 전자태그와의 인식 거리를 증대시켜 줄 수 있다.In addition, by arranging a plurality of transmitting and receiving antennas in one RFID reader, the size of the RFID reader can be reduced, and the recognition distance from the electronic tag can be increased.
또한 Coding 포맷에 맞는 다양한 변조 방식으로 변조된 RF 신호를 이용하여 전자태그와 통신할 수 있어, 전자태그에서 요구하는 전력을 손실 없이 전달할 수 있으며, 안정적으로 전자태그와 통신을 수행할 수 있다.In addition, it is possible to communicate with the electronic tag by using the RF signal modulated by various modulation methods suitable for the coding format, so that the power required by the electronic tag can be transmitted without loss, and the electronic tag can be stably communicated.
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