KR100870101B1 - Wireless Communication EquipmentRF Shower System in the RFID system and control method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수 인식 시스템에 적용되는 무선통신장치(RF Shower System) 및 그 무선통신장치의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수 개의 리더가 동시에 존재하는 무선주파수 인식 시스템에서, 상기 무선통신장치가 각각의 리더와의 통신을 통하여 리더 간의 충돌이 발생하지 않도록 통신 순서를 조정할 수 있는 통신 수단을 갖추어 다수 개의 리더와 다수 개의 태그 사이의 통신을 원활하게 해주는 멀티 리더-태그 통신을 위한 무선통신장치(알에프 샤워 시스템) 및 그 제어방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 다수 개의 리더가 다수 개의 수동형 태그의 정보를 판독 및 기록을 하는 상호 간의 무선통신에서, 상기 무선통신장치(RF Shower System)가 저 출력 리더의 미약한 신호를 증폭하여 특정구역 내의 다수의 수동형 태그로 전달해 주어 태그가 송신하는 데이터를 리더가 수신하게 하고, 소정 크기의 방사구역 내에 존재하는 다수의 수동형 태그로부터 정보를 읽어서 저장한 다음 리더의 요구가 있을 때 저장되어 있는 태그 정보를 제공함으로써 리더와 태그의 사이의 판독 및 기록 거리를 확대할 수 있게 하는 멀티 리더-태그 통신을 위한 무선통신장치(알에프 샤워 시스템) 및 그 제어방법에 관한 것이다. 그리고 본 발명은 다수 개의 저 출력 리더가 동시에 존재하는 무선주파수 인식 시스템에서, 상기 무선통신장치(RF Shower System)가 저출력 리더로부터 어떠한 동기신호를 수신하지 않더라도 같은 주파수 및 같은 위상을 갖는 응답신호를 발생하여 저출력 리더와 통신함으로써 별도의 통신 프로토콜 없이 리더 간의 충돌이 발생하지 않도록 리더 통신의 순서를 조정할 수 있게 하는 멀티 리더-태그 통신을 위한 무선통신장치(알에프 샤워 시스템) 및 그 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a radio communication apparatus (RF Shower System) applied to a radio frequency recognition system for low power reader-tag communication and a control method of the radio communication apparatus, and more particularly, to a radio frequency in which a plurality of readers exist at the same time. In the recognition system, the wireless communication device is equipped with a communication means for adjusting the communication order so that the collision between the reader does not occur through communication with each reader to facilitate the communication between a plurality of readers and a plurality of tags A wireless communication device (RF shower system) for tag communication and a control method thereof. In addition, the present invention is a wireless communication device (RF Shower System) amplifies the weak signal of the low output reader in a specific area in the wireless communication between a plurality of readers to read and write information of a plurality of passive tags. It is delivered to multiple passive tags so that the reader receives the data transmitted by the tags, reads and stores information from multiple passive tags in the radiation area of a certain size, and then stores the tag information stored at the request of the reader. The present invention relates to a radio communication device (RF shower system) for multi-reader-tag communication and an control method thereof for enabling the extension of the reading and writing distance between the reader and the tag. In the present invention, in a radio frequency recognition system in which a plurality of low output readers exist at the same time, the RF shower system generates a response signal having the same frequency and the same phase even when no radio signal is received from the low output reader. The present invention relates to a wireless communication device (RF shower system) for multi-reader-tag communication, and a method of controlling the same, that allow the reader to adjust the order of reader communication so that collisions between readers do not occur without a separate communication protocol.
RFID, 리더, 태그, 무선통신장치, Arbitration 통신, Shower 통신 RFID, Reader, Tag, Wireless Communication Device, Arbitration Communication, Shower Communication
Description
도 1은 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 동작을 보여주는 구성도,1 is a block diagram showing the operation of the RFID system according to the prior art,
도 2는 종래 기술에 따른 확장형 무선통신장치(RF Shower System)의 세부블록의 예시를 보여주는 구성도,2 is a block diagram showing an example of a detailed block of the extended wireless communication device (RF Shower System) according to the prior art,
도 3은 종래 기술에 따른 저 전력 리더-태그 통신을 위한 확장형 무선주파수인식시스템의 기본적인 구성을 보여주는 구성도,3 is a block diagram showing the basic configuration of the extended radio frequency identification system for low power reader-tag communication according to the prior art,
도 4는 본 발명에 따른 멀티 리더-태그 통신을 위한 무선통신장치(RF Shower System)의 세부블록의 예시를 보여주는 구성도,4 is a block diagram showing an example of a detailed block of a wireless communication device (RF Shower System) for multi-reader-tag communication according to the present invention;
도 5는 도 4의 시스템제어장치의 상세블록도,5 is a detailed block diagram of the system control apparatus of FIG. 4;
도 6은 도 5의 시스템제어장치의 캐리어(Carrier)주파수/위상 검출부의 상세블록도,FIG. 6 is a detailed block diagram of a carrier frequency / phase detection unit of the system controller of FIG. 5;
도 7은 도 4의 무선통신장치(RF Shower System)의 동작흐름도,FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation of a wireless shower device of FIG. 4.
도 8은 도 6의 캐리어(Carrier) 주파수/위상 검출부 상세흐름도,FIG. 8 is a detailed flowchart of a carrier frequency / phase detector of FIG. 6;
도 9는 종래 기술에 따른 저 전력 리더-태그 통신을 위한 지능형 무선주파수인식 시스템의 구성을 보여주는 구성도,9 is a block diagram showing the configuration of an intelligent radio frequency identification system for low power reader-tag communication according to the prior art;
도 10은 본 발명에 따른 멀티 리더-태그 통신을 위한 무선통신장치(RF Shower System)의 세부블록의 예시를 보여주는 구성도,10 is a block diagram showing an example of a detailed block of a wireless communication device (RF Shower System) for multi-reader-tag communication according to the present invention;
도 11은 본 발명에 따른 멀티 리더-태그 통신을 위한 지능형 무선통신장치의 동작흐름도,11 is an operation flowchart of an intelligent wireless communication device for multi-reader-tag communication according to the present invention;
도 12는 본 발명에 따른 주파수/위상 동기 제어방법을 보여주는 개념도이다. 12 is a conceptual diagram illustrating a frequency / phase synchronization control method according to the present invention.
****도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명********* Description of the symbols for the main parts of the drawings *****
10 : 리더 20 : 태그10: reader 20: tags
30 : 무선통신장치(RF Shower System) 200 : 송/수신안테나30: RF Shower System 200: Transmit / Receive Antenna
201 : 써큘레이터 202 : 제1 대역제한필터201: circulator 202: first band limit filter
203 : 제1 저잡음증폭기 204 : 제1 증폭기203: first low noise amplifier 204: first amplifier
205 : 중간주파수 분배기 206 : 제2 증폭기205: intermediate frequency divider 206: second amplifier
207 : 제2 SAW필터 208 : 제1 A/D변환기207: second SAW filter 208: first A / D converter
209 : 제3 증폭기 210 : 제3 SAW필터209: third amplifier 210: third SAW filter
211 : 제2 A/D변환기 222 : 제1 D/A변환기211: second A / D converter 222: first D / A converter
223 : 제4-1 증폭기 224 : 제4 SAW필터223: 4-1th amplifier 224: 4th SAW filter
225 : 제4 주파수변환기 226 : 제4 대역제한필터225: fourth frequency converter 226: fourth band limit filter
227 : 제4-2 증폭기 228 : 제1 감쇄기227: 4-2 amplifier 228: first attenuator
229 : 제1 고출력 증폭기 212 : 제2 D/A변환기229: first high power amplifier 212: second D / A converter
213 : 제5-1 증폭기 214 : 제5 SAW필터213: fifth amplifier 214: fifth SAW filter
215 : 제5 주파수변환기 216 : 제5 대역제한필터215: fifth frequency converter 216: fifth band limit filter
217 : 제5-2 증폭기 218 : 제2 감쇄기217: 5-2 amplifier 218: second attenuator
219 : 제2 고출력 증폭기 300 : 시스템제어장치 219: second high power amplifier 300: system control device
본 발명은 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수 인식 시스템에 적용되는 무선통신장치(RF Shower System) 및 그 무선통신장치의 제어방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수 개의 리더가 다수 개의 수동형 태그의 정보를 판독 및 기록을 하는 상호 간의 무선통신에 있어서 무선통신장치(RF Shower System)가 저 출력 리더의 미약한 신호를 증폭하여 특정구역 내의 다수의 수동형 태그로 전달해 주어 태그가 송신하는 데이터를 리더가 수신하게 하거나, 소정 크기의 방사구역 내에 존재하는 다수의 수동형 태그로부터 정보를 독출하여 저장한 다음 리더의 요구가 있을 때 저장되어 있는 태그 정보를 제공함으로써 리더와 태그의 사이의 판독 및 기록 거리를 확대할 수 있게 하고, 다수 개의 리더가 동시에 존재 시 각각의 리더와의 무선통신을 통하여 리더 간의 충돌이 발생하지 않도록 리더의 통신 순서를 조정할 수 있는 소정의 통신 수단을 갖추고 있어서 다수 개의 리더와 다수 개의 태그 사이의 통신을 원활하게 해주는 멀티 리더-태그 통신을 위한 무선통신장치(알에프 샤워 시스템) 및 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to a radio communication system (RF Shower System) applied to a radio frequency recognition system for low power reader-tag communication and a method of controlling the radio communication device. In wireless communication with each other that reads and records information, the RF Shower System amplifies the weak signal of the low output reader and delivers it to multiple passive tags in a specific area. Increase read and write distances between the reader and tags by allowing them to be received, or by reading and storing information from multiple passive tags within a radiation zone of a given size and then providing stored tag information at the reader's request Reader, and through the wireless communication with each reader when multiple readers exist at the same time Wireless communication device (RF shower system) for multi-reader-tag communication that has a predetermined communication means that can adjust the communication order of readers to prevent collisions of readers And a control method thereof.
일반적으로 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification)은 무선 주파수를 사용하여 고유한 식별정보를 가지고 있는 태그로부터 비접촉식으로 정보 를 독출하거나 기록함으로써 태그가 부착된 물건이나 동물, 사람 등을 인식 추적 관리할 수 있는 기술이다. 이러한 RFID 시스템은 고유한 식별정보를 지니고 있는 물건이나 동물 등에 부착되는 다수의 태그(Tag 또는 Transponder)와, 상기 태그가 가지고 있는 정보를 판독하거나 기록하기 위한 RFID 리더(Reader 또는 Interrogator)로 구성된다.In general, Radio Frequency Identification (RFID) recognizes and manages tagged objects, animals, and people by reading or recording information in a non-contact manner from a tag having unique identification information using radio frequency. It is a technology that can. The RFID system includes a plurality of tags (tags or transponders) attached to an object or animal having unique identification information, and an RFID reader (reader or interrogator) for reading or recording the information of the tags.
도 1은 종래 기술에 따른 RFID 리더-태그 통신의 기본적인 동작을 보여주는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 종래의 RFID 시스템에서 상기 태그(20)는 배터리가 내장되지 않은 수동형 태그(Passive tag)이다. 따라서 상기 리더(10)와 태그(20) 사이에서 통신이 이루어지기 위해서는 먼저 상기 수동형 태그(20)를 활성화시켜야 한다. 이를 위해서 상기 리더(10)는 특정 주파수 대역의 무선전력을 전송(시작 CW : Continuous wave)을 한 다음 질문신호를 전송하고 태그 응답의 반사변조 (Backscattered Modulation)를 위해 무선전력을 다시 전송(끝 CW)한다. 그러면 수동형 태그(20)는 리더(10)로부터 전송된 전력을 이용하여 활성화된 후 자신이 가지고 있는 고유의 정보를 끝 CW 구간에 끝 CW를 반사변조함으로써 상기 리더(10)로 전송하게 된다. 이와 같이 종래의 RFID 시스템은 리더(10)와 태그(20) 사이에 통신과 함께 무선전력 전송이 함께 이루어진다. 1 is a block diagram showing the basic operation of the RFID reader-tag communication according to the prior art. As shown, in the conventional RFID system, the
한편 상기 RFID 리더(10)는 컴퓨터 등과 같은 네트워크(40)와 연결될 수 있으며 상기 네트워크(40)는 소정의 응용프로그램을 사용하여 RFID 리더가 독출하거나 태그에 기록한 정보를 저장 및 분석하는 기능을 한다. 상기한 도 1은 진폭변조(ASK)된 신호를 기준으로 도식화 한 것으로 위상변조(PSK)된 신호라 하더라도 그 의미는 변하지 않는다. Meanwhile, the
공지된 바와 같이, RFID 리더가 무선으로 전력을 전송하는 방법은 두 가지이다. 그 중 하나는 리더와 태그에 형성된 다권선 코일을 이용하는 것이고, 다른 하나는 리더와 태그 사이의 고주파수 대역의 전자기파를 이용하는 것이다. 그러나 단권선 코일을 이용하는 자계결합 방식은 태그의 인식거리가 매우 짧기 때문에 출입관리 및 교통카드 등 한정된 용도로만 사용된다. 반면에 최근에는 인식거리를 10m이상으로 확장할 수 있는 RF대역 통신방식이 주로 사용된다. 이러한 RF대역 통신방식에서는 이론적으로 리더가 송출하는 RF대역 통신신호의 출력을 증대시키면 태그와 리더 간의 통신거리는 더욱 늘릴 수 있다. 그러나 리더의 송신출력이 커질수록 인접한 리더 사이 또는 동일하거나 유사한 주파수를 사용하는 무선 통신기 사이에 주파수 간섭이 일어나게 된다. 또한 RF대역의 통신신호를 고 출력으로 방사하기 위해서는 리더의 크기가 커지고 배터리의 소모가 많아지며, 제품의 가격이 상승되는 문제점이 야기된다. 예를 들어 이러한 문제점들은 향후 개인용 이동통신 단말기에 RFID 리더를 장착하는데 큰 장애 요인이 되고 있다. As is known, there are two ways for an RFID reader to transmit power wirelessly. One of them uses a multi-wound coil formed in the reader and the tag, and the other uses electromagnetic waves in the high frequency band between the reader and the tag. However, the magnetic field coupling method using the single winding coil is used only for limited purposes such as access control and traffic card because the recognition distance of the tag is very short. On the other hand, in recent years, RF band communication method that can extend the recognition distance to more than 10m is mainly used. In this RF band communication method, the theoretical communication distance between the tag and the reader can be further increased by increasing the output of the RF band communication signal transmitted by the reader. However, as the transmission power of the reader increases, frequency interference occurs between adjacent readers or between wireless communicators using the same or similar frequencies. In addition, in order to radiate the communication signal of the RF band at a high output, the size of the reader is increased, the battery consumption is increased, and the price of the product is increased. For example, these problems have become a major obstacle in mounting RFID readers in personal mobile communication devices in the future.
이러한 문제를 해결하기 위해서 본 발명자에 의해 선출원된 저전력 리더-태그 통신을 위한 지능형 무선주파수 인식시스템 및 그 방법(대한민국 특허출원 제 05-11236호)과 리더-태그 통신을 위한 확장형 무선주파수 인식시스템 및 그 방법 (대한민국 특허출원 제 06-69488호)에서 리더와 무선통신을 할 수 있는 소정의 통신 수단을 갖추어 있는 무선통신장치(RF Shower System)가 제안되었다. 그러나 도 2에서 보는 바와 같이, 종래의 무선통신장치는 리더와의 통신시 리더의 캐리어 주파수 와 동기를 맞추는 것 없이 자체의 국부 발진기를 사용한다. 이에 따라 리더의 캐리어 주파수/위상에 대해 정확히 동기가 맞지 않으면 무선통신장치의 응답 송신이 리더의 끝 CW 수신과 동시에 이루어지기 때문에 상호 간에 간섭이 발생하는 문제가 있다. In order to solve this problem, an intelligent radio frequency recognition system for low power reader-tag communication pre- filed by the present inventor and its method (Korean Patent Application No. 05-11236) and an extended radio frequency recognition system for reader-tag communication, and In the method (Korean Patent Application No. 06-69488), a wireless communication device (RF Shower System) having a predetermined communication means capable of wireless communication with a reader has been proposed. However, as shown in FIG. 2, the conventional wireless communication apparatus uses its own local oscillator without synchronizing with the carrier frequency of the reader when communicating with the reader. Accordingly, if the synchronization is not exactly synchronized with the carrier frequency / phase of the reader, there is a problem that interference occurs because the response transmission of the wireless communication device is performed at the same time as the end CW reception of the reader.
또한, 무선통신장치와 리더 간의 별도의 통신 프로토콜 없이 리더(10)가 태그(10)와의 통신을 위해 사용하는 통신 프로토콜을 동일하게 사용하기 위해서는 도 1의 태그 응답처럼 무선통신장치도 리더의 끝 CW를 이용하여 반사변조를 하여야 하나, 반사변조를 하면 리더와 무선통신장치 간의 통신 거리는 리더의 출력에 종속적이기 때문에 원하는 출력 레벨로 응답신호를 송신할 수 없어 통신거리가 짧아지게 되고 통신거리를 넓이려면 반사변조된 신호를 증폭하여야 하나 증폭하게 되면 무선통신장치의 응답 송신이 리더의 끝 CW 수신과 동시에 이루어지기 때문에 송/수신 간의 Isolation 확보가 어려워 발진할 가능성이 있고, 발진하진 않더라도 변조된 송신신호가 수신부로 유입되면서 무선통신장치의 나머지 응답신호 변조가 간섭을 받게 되는 문제점이 있다. In addition, in order to use the same communication protocol used by the
또한, 도 2의 감쇄기가 증폭된 신호의 레벨을 입력에 상관없이 원하는 레벨로 일정하게 유지시키기 위해서는 입력된 신호의 레벨을 알아야 할 필요가 있지만, 리더의 질문신호가 진폭변조되어 있을 경우 입력된 질문신호의 레벌 검출 시점에 따라 검출된 레벨이 달라져 출력신호의 레벨도 일정하게 유지할 수가 없는 문제점이 있다. In addition, in order to keep the level of the amplified signal amplified in FIG. 2 constant at a desired level irrespective of the input, it is necessary to know the level of the input signal, but when the question signal of the reader is amplitude modulated, the input question There is a problem in that the level of the output signal is changed according to the level of detection of the signal, so that the level of the output signal cannot be kept constant.
본 발명은 이러한 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 문제점을 해결하고 다수 개의 리더와 다수 개의 태그 통신을 원활하게 하기 위한 것으로, 본 발명의 주된 목적은 다수 개의 저 출력 리더가 동시에 존재 시 저출력 리더로부터 어떠한 동기신호를 수신하지 않더라도 같은 주파수 및 같은 위상을 갖는 응답신호를 발생하여 저출력 리더와 통신함으로서 별도의 통신 프로토콜 없이 리더간의 충돌이 발생하지 않도록 리더 통신의 순서를 조정할 수 있게 하고, 소정 크기의 방사구역 내에 존재하는 다수의 태그로부터 정보를 독출하고 저장하여 태그와의 통신이 허용된 리더의 요구가 있을 때 저장되어 있는 태그 정보를 제공하거나, 태그와의 통신이 허용된 리더의 질문신호를 증폭하여 태그에게 전송함으로써 태그가 증폭된 리더신호를 인식하여 리더로 응답하여 리더가 태그의 응답신호를 판독하게 하는 것이다. The present invention is to solve the problems of the RFID system according to the prior art and to facilitate the communication between a plurality of readers and a plurality of tags, the main object of the present invention is that any synchronization from the low output reader when a plurality of low output readers at the same time Even if no signal is received, it generates a response signal with the same frequency and the same phase to communicate with the low power reader, so that reader communication can be adjusted so that collision between readers does not occur without a separate communication protocol. Reads and stores information from a number of existing tags to provide stored tag information when requested by a reader that is allowed to communicate with the tag, or amplifies the question signal of a reader that is allowed to communicate with the tag. By transmitting the tag signal amplified reader signal is received And to the reader reads the response signal of the tag.
또한, 본 발명의 다른 목적은 리더 질문신호의 시작 CW의 레벨을 검출하여 무선통신장치의 입력 레벨을 인지함으로써 무선통신장치의 출력 레벨을 원하는 레벨로 일정하게 유지(AGC : Auto Gain Control)시켜 모바일 리더가 이동하더라도 무선통신장치의 응답신호 또는 태그로 증폭되는 무선통신장치의 출력 신호가 입력 레벨에 상관없이 원하는 레벨로 일정하게 유지하여 리더와 무선통신장치 간 또는 리더와 태그 간의 판독 및 기록거리를 확대할 수 있도록 하는 무선통신장치(RF Shower system)를 제공하는 것이다. In addition, another object of the present invention is to detect the level of the start CW of the reader question signal to recognize the input level of the wireless communication device to maintain a constant output level of the wireless communication device to a desired level (AGC: Auto Gain Control) Even if the reader moves, the output signal of the wireless communication device amplified by the response signal of the wireless communication device or the tag is kept at the desired level regardless of the input level, so that the reading and recording distances between the reader and the wireless communication device or between the reader and the tag are maintained. It is to provide an RF shower system that can be expanded.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 대한민국 특허출원 제 06-69488호에 개시된 확장형 무선주파수 인식시스템의 경우에는 리더의 질문신호에 따라 리더의 태그에 대한 통신 순서를 조정할 것인지 아니면 미약한 리더 신호를 증 폭하여 태그로 전송할 것인지를 결정하고, 대한민국 특허출원 제 05-11236호에 개시된 지능형 무선주파수 인식시스템의 경우에는 소정 크기의 영역 내에 존재하는 태그의 정보를 독출하고 저장하고 있다가 통신이 허용된 리더의 요구가 있을 때 저장되어 있는 태그 정보를 제공하는 무선통신장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다. Therefore, the technical problem to be achieved by the present invention, in the case of the extended RF recognition system disclosed in Korean Patent Application No. 06-69488, adjust the communication order for the tag of the reader according to the question signal of the reader or weak reader signal To determine whether to transmit to a tag, and the intelligent radio frequency recognition system disclosed in Korean Patent Application No. 05-11236 reads and stores information of a tag existing in a predetermined size area and then permits communication. It is to provide a wireless communication device and a control method for providing the tag information stored when there is a request of the reader.
또한 본 발명의 다른 기술적 과제는 리더 질문신호의 시작 CW(Continuous wave)의 캐리어(Carrier) 주파수를 일정 기간 저장하여 주파수와 위상을 정확히 맞춘 다음 무선통신장치의 응답구간 동안 상기 저장된 캐리어 주파수를 사용함으로써 리더 질문신호의 끝 CW와의 간섭을 피하는 무선통신장치 및 그 제어방법, 그리고 상기 무선통신장치에 바람직하게 적용되는 주파수/위상 동기 제어장치 및 그 주파수/위상 동기 제어장치의 제어방법을 제공하는 것이다. In addition, another technical problem of the present invention is to accurately store the carrier frequency of the start CW (Continuous wave) of the leader interrogation signal for a certain period of time to accurately match the frequency and phase, and then use the stored carrier frequency during the response period of the wireless communication device. A radio communication apparatus and a method of controlling the same, and a method of controlling the frequency / phase synchronous controller and the frequency / phase synchronous controller, which are preferably applied to the radio communication apparatus, are provided.
그리고 본 발명의 또 다른 기술적 과제는 진폭 변조된 리더의 질문신호에 대해 무선통신장치에 입력되는 질문신호의 시작 CW 레벨을 검출함으로써 입력 레벨에 상관없이 원하는 레벨의 출력이 일정하게 유지하도록 내부 이득을 자동 조절하는 무선통신장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다. Another technical problem of the present invention is to detect the start CW level of the interrogation signal input to the wireless communication device with respect to the interrogation signal of the amplitude modulated reader, thereby increasing the internal gain so that the output of the desired level remains constant regardless of the input level. It is to provide a wireless communication device for automatically adjusting and a control method thereof.
상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 무선통신장치(RF Shower system)는 두 개의 통신채널 경로를 갖는 것을 특징으로 한다. 그 중 하나의 채널 경로는 리더가 채널 점유를 위해 무선통신장치와 질문신호를 송신하고 응답신호를 수신하는 통신채널(FX통신채널)이다. 이는 '리더 조정 (Arbitration) 채널'로 정의될 수 있다. 또 다른 하나의 채널 경로는 리더가 태그 정보를 획득하기 위해 무선통신장치 및/또는 태그와 송/수신하는 통신채널(F1 ~ FN통신채널)이다. 이는 '태그 샤워(Shower) 채널'로 정의될 수 있다.According to an aspect of the present invention for achieving the object of the present invention as described above, the radio communication apparatus (RF Shower system) is characterized in that it has two communication channel paths. One channel path is a communication channel (FX communication channel) through which a reader transmits a question signal and a response signal to a wireless communication device for channel occupancy. This may be defined as an 'arbitration channel'. Another channel path is a communication channel (F 1 to F N communication channel) through which the reader transmits / receives a radio communication device and / or a tag to acquire tag information. This may be defined as a 'tag shower channel'.
이하에서는, 본 발명자에 의해 선 출원된 저전력 리더-태그 통신을 위한 지능형 무선주파수 인식시스템 및 그 방법과, 리더-태그 통신을 위한 확장형 무선주파수 인식시스템 및 그 방법에 각각 적용한 경우를 예로 하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. Hereinafter, the present invention will be exemplified by applying an intelligent radio frequency recognition system and method for low power reader-tag communication, and an extended radio frequency recognition system and a method for reader-tag communication, which are pre-filed by the present inventors. A preferred embodiment of the will be described.
먼저, 도 3은 확장형 무선주파수인식 시스템의 기본 구성을 보여주는 구성도이다. 도시된 바와 같이 확장형 무선주파수인식 시스템은, RFID 리더(10), 수동형 태그(20), 무선통신장치(30: RF Shower System), 상기 무선통신장치(30)와 리더(10)의 통신을 위한 리더존(101: Reader Zone), 상기 무선통신장치(30)와 태그(20)의 리더신호 전송을 위한 태그존(102: Tag Zone) 및 상기 리더(10)가 태그(20)의 반사변조된 응답신호를 받기 위한 인식존(103: Recognition Zone)으로 구성되어 있다. 여기서 상기 리더존(101), 태그존(102) 및 인식존(103)은 리더(10), 무선통신장치(30) 및/또는 태그(20) 간 통신이 가능한 물리적 영역을 표시한다. First, Figure 3 is a block diagram showing the basic configuration of the extended RF recognition system. As shown, the extended RF recognition system, the
도시된 바와 같이, 상기 다수의 RFID 리더(10)와 무선통신장치(30)는 임의의 통신채널(FX)을 이용하여 통신을 함으로써 무선통신장치(30)가 각 리더의 통신순서를 조정하는 과정을 통해 리더 간의 충돌이 발생하지 않도록 조정한다. 이때 리더(10)는 무선통신장치(30)와 통신 가능한 통신 영역인 리더존(101: Reader Zone)을 형성한다. 다수의 리더(10)와 태그(20) 사이의 통신을 위한 순서 조정을 위한 무선통신장치(30)와의 통신은, 임의의 통신채널(FX)를 별도의 규약을 통해 지정하여 사용할 수도 있고, 리더(101)가 태그(102)와의 통신을 위해 사용하는 채널과 확장된 프로토콜을 동일하게 사용할 수도 있다. 따라서 임의의 통신채널(FX)을 사용하는 것이 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다. As shown, the plurality of
또한 상기 리더(10)가 무선통신장치(30)로부터 응답신호 혹은 어떠한 정보도 수신하지 못하면 상기 리더(10)는 무선통신장치(30)가 존재하지 않는 RFID 시스템으로 규정하고, 리더(10) 단독으로 태그(20)인식을 위한 통신을 할 수 있다. 이때 다수의 리더(10)가 무선통신장치(30)의 존재 유무를 판단하는 방법은 임의의 통신채널(FX)를 이용한 통신을 통해 할 수도 있고, 상기 무선통신장치(30)가 일정한 비컨(Beacon)신호를 지속적으로 송신하여 다수의 리더(10)가 무선통신장치(30)의 존재를 비컨 신호로 확인하여 무선통신장치(30)와 통신을 하지 않고도 확인할 수 있다.In addition, when the
이와 같이, 상기 무선통신장치(30)가 존재하는 확장형 무선주파수 인식시스템의 경우, 무선통신장치(30)의 조정을 받은 순서에 따라 각 리더(10)는 수동형 태그(20)로 판독 및 기록을 위한 질문신호를 전송하고 무선통신장치(30)는 리더(10)의 질문신호를 증폭하여 임의로 할당된 태그존(102)으로 전송한다. 그러면, 상기 태그존(102) 내에 존재하는 태그(20)는 무선통신장치(30)의 신호를 받아 활성화되고, 리더(10)의 질문신호를 인식할 수 있는 태그존(102:Tag Zone)을 형성하게 된다. 따라서 태그(20)는 무선통신장치(30)로부터 받은 신호를 리더(10) 신호로 인지 하여 수신전력을 통해 자기 자신이 활성화되고 리더(10)의 명령을 인식한 후 반사변조를 통해 자신의 고유정보를 리더(10)로 전송한다. 그러면 리더(10)는 비교적 먼 거리에서 태그(20)의 응답신호를 수신하여 태그(20)의 고유정보를 판독하거나 임의의 정보를 기록하는 통신과정을 거쳐 무선통신장치(30)를 통해 태그(20)에 정보를 기록할 수 있게 된다.As described above, in the case of the extended radio frequency recognition system in which the
이와 같이 확장형 RFID 시스템은 미약한 RFID 리더(10) 신호를 높은 출력으로 증폭해서 태그로 전송해 줌으로써 리더의 판독 및 기록거리를 확대할 수 있을 뿐만 아니라 다수의 리더(10)와 무선통신장치(30)와의 무선통신을 통해 리더 간의 충돌을 방지할 수 있다.In this way, the extended RFID system amplifies the
도 4는 멀티 리더-태그 통신을 위한 확장형 무선주파수인식 시스템에서 본 발명에 따른 무선통신장치의 세부 블록이다. 도시된 바와 같이, 멀티 리더 환경에서 리더의 통신 순서를 정하기 위해 상기 리더(10)와 무선통신장치(30) 간에 사용하는 통신채널(FX)은 리더-태그 간 통신을 위한 채널(F1 ~ FN)과 분리하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 채널 분리를 함으로써 하나의 리더가 무선통신장치를 통해 태그와 통신하는 동안 다른 리더가 조정(Arbitration) 질문신호를 송신할 때, 리더-태그 간의 통신이 간섭받을 수 있는 가능성을 제거할 수 있다. 4 is a detailed block diagram of a wireless communication device according to the present invention in an extended RF recognition system for multi-reader-tag communication. As shown, the communication channel FX used between the
도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 리더-태그 통신을 위한 무선통신장치(알에프 샤워 시스템)는, 리더와의 통신을 위한 신호를 송/수신하는 역할을 하는 송수신 안테나(200); 상기 송/수신 안테나(200)로부터 받은 RF대역의 리 더신호를 대역제한필터(202)로 전달해 주고, 고출력 증폭기(229)로부터 받은 RF대역 통신채널(FX) 응답신호(Arbitration 응답신호)를 송/수신안테나(200)를 통해 리더로 전송할 수 있도록 하는 써큘레이터(201); 입력되는 신호 중 타 대역의 간섭을 받지 않고 리더의 신호만을 통과시키는 제1 대역제한필터(202); 제1 대역제한필터(202)를 통과한 리더의 신호를 증폭하는 제1 저잡음 증폭기(203); 제1 저잡음 증폭기(203)를 통과한 리더신호를 중간주파수로 변환하는 제1 주파수변환기(204); 제1 주파수변환기(204)를 통해 변환된 중간주파수 리더 신호를 조정(Arbitration) 통신채널(FX통신채널)과 샤워(Shower) 통신채널(F1 ~ FN통신채널)로 나누어 전송해주는 중간주파수분배기(205)로 구성된다.As shown in FIG. 4, a wireless communication device (RF shower system) for multi-reader-tag communication according to the present invention includes: a transmission / reception antenna 200 which serves to transmit / receive a signal for communication with a reader; It transmits the reader signal of the RF band received from the transmit / receive antenna 200 to the
이어, 상기 중간주파수분배기(205)를 통과한 중간주파수를 증폭하는 제2 증폭기(206); 제2 증폭기(206)를 통과한 리더 중간주파수 입력 신호 중 조종(Arbitration) 통신채널(FX)만을 통과시키는 제2 SAW필터(207); 상기 제2 SAW필터(207)를 통과한 리더 조정(Arbitration) 질문신호의 중간주파수를 디지털 신호로 변환하는 제1 A/D변환기(208)를 포함한다.Subsequently, a
또한, 상기 중간주파수분배기(205)를 통과한 중간주파수를 증폭하는 제3 증폭기(209); 제3 증폭기(209)를 통과한 리더 중간주파수 입력 신호 중 리더-태그 간 통신을 위한 샤워(Shower) 채널 신호(F1 ~ FN)만을 통과시키는 제3 SAW필터(210); 상기 제3 SAW필터(210)를 통과한 리더 샤워(Shower) 질문신호의 중간주파수를 디지털 신호로 변환하는 제2 A/D변환기(211)를 포함한다.In addition, a
그리고, 상기 제1 및 제2 A/D변환기(208,211)를 통해 입력된 디지털 리더 신호를 구분하여, 조정(Arbitration) 질문신호에 대해서는 조정(Arbitration) 신호를 분석하여 리더 간 충돌이 있는지, 샤워(Shower) 채널로 리더가 통신 중에 있는지를 확인하여 통신을 시도한 리더에게 FM0(Bi-phase space) 또는 밀러(miller)의 적절한 응답 신호(무응답, NACK응답, ACK응답 등)를 생성하고, 응답 송신시 리더의 끝 CW와 주파수 및 동기를 정확히 맞추기 위해 리더의 시작 CW를 저장한 후 위상을 맞춘 다음 이를 응답 신호의 캐리어 주파수로 사용하여 응답신호를 변조하고, 샤워(Shower) 채널 신호에 대해서는 조정(Arbitration) 채널 통신으로 ACK응답을 보낸 후에 입력되는 샤워(Shower) 채널 신호만 출력으로 전달하며, 또한 각각의 신호에 대해 입력레벨을 검출하여 출력레벨의 제어신호를 생성하는 시스템제어장치(300)를 포함한다. In addition, the digital reader signals input through the first and second A /
이어, 상기 시스템제어장치(300)에서 생성된 FM0 또는 밀러의 변조된 조정(Arbitration) 디지털 응답신호를 중간주파수의 아날로그 신호로 전환해 주는 제제1 D/A변환기(222); 상기 제1 D/A변환기(222)로부터 받은 중간주파수의 응답신호를 증폭하는 제4-1 증폭기(223); 증폭된 신호 중 원하는 대역만을 통과시키는 제4 SAW필터(224); 상기 제4 SAW필터(224)를 통과한 중간주파수 응답신호를 RF대역의 응답신호로 변환해주는 제4 주파수변환기(225); 상기 제4 주파수변환기(225)로부터 받은 신호 중 원하는 대역만을 통과시키는 제4 대역제한필터(226); 제4 대역제한필터(226)의 출력신호의 레벨을 높게 증폭시키는 제4-2 증폭기(227); 증폭된 신호의 레벨을 시스템제어장치(300)의 제어신호로 적절하게 맞추어 주는 제1 감쇄기(228); 상기 제1 감쇄기(228)를 통과한 출력신호를 써큘레이터(201) 및 송/수신안테나(200)를 통해 리더로 RF대역 응답신호를 송신하도록 증폭시키는 제1 고출력 증폭기(229)를 포함한다. Subsequently, Formulation 1 D /
또한, 상기 시스템제어장치(300)를 통과한 리더의 샤워(Shower) 채널 신호를 중간주파수의 아날로그 신호로 전환해 주는 제2 D/A변환기(212); 제2 D/A변환기(211)로부터 받은 중간주파수의 리더 질문신호를 증폭하는 제5-1 증폭기(213); 증폭된 신호 중 원하는 대역만을 통과시키는 제5 SAW필터(214); 제5 SAW필터(214)를 통과한 중간주파수 리더 질문신호를 RF대역의 응답신호로 변환해주는 제5 주파수변환기(215); 제5 주파수변환기(225)로부터 받은 신호 중 원하는 대역만을 통과시키는 제5 대역제한필터(216); 제5 대역제한필터(216)의 출력신호의 레벨을 높게 증폭시키는 제5-2 증폭기(217); 증폭된 신호의 레벨을 시스템제어장치(300)의 제어신호로 적절하게 맞추어 주는 제2 감쇄기(218); 제2 감쇄기(218)를 통과한 RF대역의 샤워(Shower) 채널 출력신호를 송신안테나(220)를 통해 태그로 송신하도록 증폭시키는 제2 고출력 증폭기(219)로 구성된다. In addition, a second D / A converter (212) for converting the shower (Shower) channel signal of the reader passed through the
이때 상기 조정(Arbitration) 질문신호에 대한 상기 시스템제어장치(300)는 도 5에 도시된 바와 같이, 입력되는 신호의 레벨을 검출하여 기설정된 임계값을 기준으로 0과 1을 판단하여 질문신호의 기저대역신호를 복조하는 조정(Arbitration)신호복조부(301); 복조된 신호로부터 1이 일정시간 이상 계속되는 구간을 검출하여 시작 CW구간으로 판단하는 CW구간 검출부(302); 검출된 CW구간에서 입력되는 CW구간 레벨을 검출하는 CW구간 레벨 검출부(303); 검출된 입력 CW레벨로부터 기설정된 응답신호의 출력을 맞추기 위해서 그 차이 값을 산출하는 출력신호 레벨 산출부(304); 시작 CW구간으로부터 응답신호의 전송(Carrier) 주파수로 사용하기 위해 리더의 전송 주파수를 검출 및 저장하고 위상을 유지하기 위해 저장된 주파수를 반복/순환하는 캐리어(Carrier) 주파수/위상 검출부(305); 출력신호 레벨 산출부(304)에서 산출된 차이 값으로 저장된 CW 전송 주파수의 레벨을 조절하는 CW레벨제어부(306); 조정(Arbitration)신호복조부(301)로부터 복조된 기저대역의 리더 질문신호를 구분하고 샤워(Shower) 채널로 리더가 통신 중에 있는지를 확인하여 통신을 시도한 리더에게 FM0 또는 밀러의 적절한 디지털 신호 형태의 응답 신호(무응답, NACK응답, ACK응답 등)를 생성하는 질문신호 처리 및 응답신호 발생부(308); 질문신호 처리 및 응답신호 발생부(308)에서 생성된 기저대역의 응답신호로 레벨 조정된 캐리어 주파수를 변조하는 응답신호 변조부(307)로 구성된다. In this case, as shown in FIG. 5, the
이때 상기 캐리어(Carrier) 주파수/위상 검출부(305)가 저장된 시작 CW를 이용하여 리더의 전송 주파수와 위상을 정확히 맞추기 위해서는 시작 CW의 일정 구간을 시작점과 끝점에 대한 위상의 불연속성이 없으면서 순환/반복시켜야 한다. 이를 위해 도 6에 도시된 바와 같이 상기 캐리어(Carrier) 주파수/위상 검출부(305)는 리더 캐리어(Carrier)의 시작 CW구간을 저장하는 CW저장부(305-1); 저장된 CW 구간 중 시작점 탐색/결정 구간에서 위상을 맞추기 위해 순환/반복해야하는 부분의 시작점을 찾는 반복/순환 시작점 탐색부(305-2); 저장된 CW 구간 중 끝점 탐색 구간에서 끝점 결정을 위한 기준 값을 찾고 끝점 결정구간에서 기준 값과 비교하여 끝점을 찾음과 동시에 저장을 종료하는 반복/순환 끝점 탐색부(305-3); 반복/순환 시작 점 및 끝점 탐색부(305-3)로부터 반복/순환 시작 메모리와 종료 메모리 주소정보를 받아 각각의 주소에 있는 값들이 반복/순환시 위상차이가 발생하지 않도록 타이밍을 제어하는 위상제어부(305-4); 위상 제어된 반복/순환 시작 메모리주소에서 종료 메모리주소의 값들을 계속해서 반복/순환시키며 상기 질문신호 처리 및 응답신호 발생부(308)로부터 응답신호 시작시간 정보를 받는 순간 응답신호 변조를 위한 전송 CW을 출력하고 질문신호 처리 및 응답신호 발생부(308)로부터 응답신호 종료시간 정보를 받는 순간 캐리어(Carrier) CW의 출력을 종료하면서 반복/순환을 종료하는 저장된 CW반복/순환부(305-5);로 구성된다. At this time, in order for the carrier frequency /
다시 도 5를 참조하면, 샤워(Shower) 채널의 질문신호에 대한 상기 시스템제어장치(300)는, 입력되는 신호의 레벨을 검출하여 기설정된 임계값을 기준으로 0과 1을 판단하여 질문신호를 복조하는 샤워(Shower)신호복조부(309); 복조된 신호로부터 1이 일정시간 이상 계속되는 구간을 검출하여 시작 CW구간으로 판단하는 CW구간 검출부(310); 검출된 CW구간에서 입력되는 CW구간 레벨을 검출하는 CW구간 레벨 검출부(311); 검출된 입력 CW레벨로부터 기설정된 샤워(Shower) 채널 신호의 출력을 맞추기 위해 그 차이 값을 산출하여 샤워(Shower) 채널 출력신호의 출력레벨을 조절하기 위한 감쇄기 제어신호를 출력하는 출력신호 레벨 산출부(312); 샤워(Shower)신호복조부(309)로부터 복조된 디지털신호 형태의 리더 질문신호를 받아 조정(Arbitration) 질문신호에 대한 ACK응답이 발생한 후에 입력된 질문신호에 대해서만 입력된 디지털신호 형태의 질문신호를 그대로 변조시키도록 제어하는 질문신호 처리 및 응답신호 발생부(308); 질문신호 처리 및 응답신호발생부(308)의 제 어신호에 의해 디지털 형태의 샤워(Shower) 채널 신호를 그대로 변조하는 샤워(Shower) 신호변조부(313)로 구성된다. Referring back to FIG. 5, the
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 확장형 무선주파수 인식시스템을 위한 무선통신장치(30)의 동작 흐름을 설명한다. Hereinafter, an operation flow of the
확장형 무선주파수 인식시스템에서의 무선통신장치(30)는 리더(10)에서 송신한 질문신호의 채널에 따라 입력신호 전달 경로가 설정된다. 먼저 무선통신장치(30)의 조정(Arbitration) 통신 채널(FX)신호의 흐름을 살펴보면 리더(10)가 태그(20)와의 통신을 위하여 무선통신장치(30)에게 채널 점유를 위한 조정질문신호를 송신(S100)하면 송/수신 안테나(200)가 수신안테나가 되어 질문신호를 수신(S200)하게 되고, 써귤레이터(201), 제1 대역제한필터(202), 제1 저잡음증폭기(203)에서 증폭된 다음, 제1 주파수변환기(204)에서 중간주파수로 변환되고 주파수 분배기(205), 제2 증폭기(206)을 거쳐 제2 SAW필터(207)에서 조정(Arbitration) 통신채널의 원하는 주파수 대역으로 필터링(S300)하고 제1 A/D변환기(208)를 통해 디지털신호로 변환되어 시스템제어장치(300)로 공급된다. In the extended radio frequency recognition system, the
이어, 상기 시스템제어장치(300)에서는 수신된 디지털 조정(Arbitration) 질문신호를 복조(S400)하여 기저대역 신호로 만든 다음, 질문신호 처리 및 응답신호발생부(308)에서 리더의 송신정보를 분석 및 확인하고, 현재 조정(Arbitration) 통신 채널 상에 리더 간의 충돌 여부를 판단(S500)하여 충돌이 발생하면 무응답으로 처리하여 질문신호를 무시하고, 충돌이 없다고 판단할 경우 샤워(Shower) 채널로 먼저 통신이 허용된 리더가 태그와 통신하고 있으면 기저대역의 NACK신호를, 샤워 (shower) 채널이 비활성되어 있으면 기저대역의 ACK신호를 생성(S600)하여 조정(Arbitration) 응답신호를 변조(S1100)한다. 변조된 디지털 형태의 응답신호는 제1 D/A변환기(222)를 통해 아날로그 신호로 변환되고, 제4-1 증폭기(223), 제4 SAW필터(224)에서 조정(Arbitration) 응답신호만 필터링(S1200)하고 제4 주파수변환기(225)에서 RF대역의 주파수로 변환한 다음, 제4 대역제한필터(226), 제4-2 증폭기(227)를 거쳐 제1 감쇄기(228)에서 적절한 레벨로 조정(S1300)된 후, 제1 고출력증폭기(229), 써큘레이터(201), 송/수신안테나(200)를 통해 리더로 송신(S1400)한다. 이때 제1 감쇄기(228)에서 적절한 레벨로 조정하기 위한 제어 신호는 복조된 조정(Arbitration) 질문신호의 시작 CW구간에서 검출된 입력신호 레벨(S700)로부터 기설정된 응답신호의 출력레벨을 맞추기 위해 그 차이 값을 산출(S800)하여 생성된다.Subsequently, the
또한, 끝 CW 구간에 무선통신장치에서 송신하는 조정(Arbitration) 응답신호의 기저대역 신호를 변조하기 위해 사용되는 캐리어(Carrier) 주파수는 리더 조정(Arbitration) 질문신호의 시작 CW를 저장하여 사용한다. 이를 위해 캐리어 주파수/위상 검출부(305)에서 리더 질문신호의 캐리어 주파수/위상을 검출 및 저장하고 위상을 유지하기 위해 저장된 주파수를 반복/순환(S900)시킨다. 이때 입력되는 리더 신호의 레벨에 따라 저장되는 검출된 리더 캐리어 주파수의 레벨이 달라지므로 이를 일정하게 유지하기 위해 CW레벨 제어부(306)에서 검출된 CW 캐리어 주파수의 레벨을 제어(S1000)한다. 그리고 저장된 CW 레벨을 조정하기 위한 제어 신호는 상기 제1 감쇄기(228)를 제어하는 방식과 같은 방법으로 제어 신호를 생성한다. In addition, the carrier frequency used to modulate the baseband signal of the Arbitration response signal transmitted from the wireless communication device in the end CW period is used by storing the start CW of the reader arbitration query signal. To this end, the carrier frequency /
이어, 도 5, 도 8 및 도 12를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선통신장치(30)를 위한 캐리어(Carrier) 주파수/위상 검출부(305)의 동작 흐름을 설명한다. 먼저 CW 구간검출부(310)에서 CW확인구간 동안 검출된 CW구간이 시작 CW인지 끝 CW인지를 확인(S901)하여 리더 질문신호의 시작 CW구간에 대해서만 CW저장부(305-1)에서 리더의 캐리어(Carrier) CW를 저장(S902)한다. 메모리에 저장된 디지털 형태의 CW 가운데 리더의 캐리어 주파수와 위상이 같은 응답신호의 캐리어를 생성하기 위해서는 시간 영역 상으로 저장 시작점과 끝점의 위상 연속성이 있어야 한다. 이를 위해 반복/순환 시작점 탐색부(305-2)는 기설정된 시작점 탐색/결정 구간 내에 디지털형태의 CW 값들 중 피크(Peak) 값을 찾고(S903) 그 값의 다음 클럭의 값이 저장된 메모리 주소를 확인(S904)하여 리더 질문신호의 캐리어(Carrier) 주파수와 위상이 같도록 유지하기 위한 반복/순환 시작점으로 사용한다. 이에 반해 반복/순환 끝점은 끝점을 찾음과 동시에 CW저장도 종료해야 한다. 이를 위해 반복/순환 끝점 탐색부(305-3)는 기설정된 끝점 탐색 구간 동안 디지털형태의 CW 값들 중 피크(Peak) 값을 찾고(S905), 이 값을 기준으로 기설정된 끝점 결정 구간 동안 크거나 같은 값을 찾는다(S906). 끝점 탐색구간 내에 찾은 CW 피크 값과 같거나 큰 값을 찾으면(S907) 찾는 동시에 CW저장을 종료하고 그 값이 저장된 메모리 주소를 반복/순환의 끝 주소로 사용한다(S908). 상기의 과정으로 획득한 반복/순환의 시작과 끝 주소에 있는 값들을 단순히 순차적으로 순환/반복한다고 해서 연속해서 입력되고 있는 리더 질문신호의 캐리어 주파수와 위상이 같아지는 것을 아니므로 위상제어부(305-4)에서 시간적으로 발생하는 반복/순환의 시작값과 끝값의 위상차이를 제거(S909) 한 후 저장된 CW반복/순환부에서 시작 주소와 끝 주소 사이에 있는 값들을 순환/반복(S910)함으로써 리더 캐리어의 주파수와 위상을 계속해서 맞춘다. 상기의 과정으로 리더(10)의 캐리어 주파수와 위상 동기가 일치하는 주파수를 질문신호 처리 및 응답신호 발생부(308)에서 생성한 응답신호의 캐리어 주파수로 사용(S912)함으로써 리더(10)의 끝 CW구간 동안 응답하는 무선통신장치(30)의 응답신호의 주파수와 리더(10)의 주파수간의 간섭을 방지할 수 있는 특징이 있다. 이때 저장된 CW의 순환/반복되는 시작점과 끝점을 찾기 위해 기설정된 구간 내에서 피크 점을 찾는 것은 일 예를 나타낸 것이며, 본 발명의 권리범위를 제한하는 것은 아니며, 다른 형태로 시작점과 끝점을 찾을 수도 있다. Next, an operation flow of a carrier frequency /
다시 도 4 및 도 7을 참조하면, 다수의 리더(10)와 무선통신장치(30)와의 조정통신채널(FX)을 통한 순서조정의 통신이 완료되어 태그(20)와의 통신이 할당된 리더(10)는 태그(20)의 정보판독 및 기록을 위한 질문신호를 샤워(Shower) 채널을 통하여 전송(S100)하게 되고, 무선통신장치(30)는 세부적으로 송/수신안테나(200)로 리더의 질문신호를 수신(S200)하여 써큘레이터(201), 제1 대역제한필터(202), 제1 저잡음증폭기(203)에서 증폭된 다음, 제1 주파수변환기(204)에서 중간주파수로 변환되고 주파수 분배기(205), 제3 증폭기(209)를 거쳐 제3 SAW필터(210)에서 샤워(Shower) 채널의 원하는 주파수 대역으로 필터링(S300)하고 제2 A/D변환기(211)를 통해 디지털신호로 변환되어 상기 시스템제어장치(300)로 공급된다. Referring again to FIGS. 4 and 7, a reader in which the communication of the order adjustment through the coordinated communication channel FX between the plurality of
이어, 도 7을 참조하면, 상기 시스템제어장치(300)에서는 수신된 디지털 샤워(Shower) 채널의 질문신호를 복조(S1500)하여 기저대역 신호로 만든 다음, 질문 신호 처리 및 응답신호발생부(308)에서 조정통신에 의해 ACK를 리더에게 보낸 후에 수신된 샤워(Shower) 질문신호에 대해서만 샤워신호변조부(313)에서 샤워질문신호를 변조(S1600)한다. 이때 통신이 허용되지 않은 리더의 샤워채널 신호에 의해 통신이 허용된 리더의 신호가 간섭받는 리더 충돌이 검출되면 질문신호처리 및 응답신호발생부(308)에서 샤워신호변조부(313)의 변조를 언제든지 중단할 수 있다. 변조된 디지털 형태의 질문신호는 제2 D/A변환기(212)를 통해 아날로그 신호로 변환되고, 제5-1 증폭기(213), 제5 SAW필터(214)에서 샤워채널의 질문신호만 필터링(S1700)하고 제5 주파수변환기(215)에서 RF대역의 주파수로 변환한 다음, 제5 대역제한필터(216), 제5-2 증폭기(217)를 거쳐 제2 감쇄기(218)에서 적절한 레벨로 조정(S1800)된 후, 제1 고출력증폭기(219), 송신안테나(220)를 통해 다수의 태그로 송신(S1900)한다. 이때 제2 감쇄기(218)에서 적절한 레벨로 조정하기 위한 제어 신호는 복조된 샤워채널 질문신호의 시작 CW구간에서 검출된 입력신호 레벨(S700)로부터 기설정된 응답신호의 출력레벨을 맞추기 위해 그 차이 값을 산출(S800)하여 생성된다.Next, referring to FIG. 7, the
이어서, 도 9는 지능형 무선주파수인식 시스템의 기본 구성을 보여주는 구성도로서, 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 무선통신장치(30)는 종래의 리더-태그 간 통신과 통일한 방법으로 통신하여 상기 수동형 태그(20)로부터 정보를 독출할 수 있다. 즉, 상기 무선통신장치(30)는 고 출력의 샤워 채널 질문신호(F1 ~ FN)를 방사하여 소정 크기의 방사구역(Ra)을 형성하는데 상기 무선통신장치(30)의 방사구 역(Ra:Radiation area)은 RFID 리더(10)가 형성하는 질문구역(In)에 비해 훨씬 크다. 그리고 상기 방사구역(Ra) 내에 있는 다수의 수동형 태그(20)는 상기 무선통신장치(30)에서 방사하는 샤워채널 질문신호로부터 전력을 전송받음과 아울러 태그의 정보를 반사변조함으로써 무선통신장치(30)와 통신을 한다. 이를 통해 무선통신장치(30)는 다수의 수동형 태그(20)로부터 정보를 수집할 수 있다. 즉, 상기 무선통신장치(30)의 방사구역(Ra)이 곧 무선통신장치(30)의 질문구역(In:Interrogation zone)이 되는 것이다. 따라서 상기 무선통신장치(30)는 넓은 크기의 방사구역(Ra) 내에 존재하는 모든 수동형 태그(20)로부터 정보를 수집할 수 있게 된다. 상기 무선통신장치(30)의 방사구역(Ra)은 무선통신장치(30)와 태그(20) 간 무선통신을 통하여 정해진 영역이다. 따라서, 관리자에 의해 임의의 영역에 있는 태그 정보를 네트워크나 다른 유선통신수단을 이용하여 직접 입력한다면 방사구역(Ra)의 의미는 없어진다. 즉, 필요에 따라 임의의 영역은 더 커질 수 있으므로 무선통신에 의해 형성된 방사구역이 본 특허의 권리를 침해하는 것은 아니다. Subsequently, Figure 9 is a block diagram showing the basic configuration of the intelligent radio frequency identification system, as shown, the
또한, 상기 무선통신장치(30)는 다수의 수동형 태그(20)로부터 필요에 따라 주기적으로 수집한 정보를 내부에 저장하고 저장된 정보를 RFID 리더(10)의 요구에 있을 때 리더(10)로 전송한다. 즉, 상기 RFID 리더(10)는 종래의 리더-태그와 동일한 방법으로 상기 무선통신장치(30)와 통신하여 무선통신장치(30)에 저장되어 있는 태그의 정보를 독출한다. 즉, 상기 무선통신장치(30)는 다수의 리더 중 조정(Arbitration) 통신채널을 이용하여 통신이 허용된 리더의 요구에 한해 리더의 캐리어 주파수와 위상이 일치하는 캐리어 주파수에 자신이 저장하고 있는 태그의 정 보를 실어서 응답신호를 보낸다. 상기 무선통신장치(30)와 리더(10) 간에 형성하는 통신영역(Ca:Communication area)은 무선통신장치(30)와 리더(10) 모두 높은 출력과 낮은 수신 감도를 가지므로 무선통신장치와 태그 간에 형성하는 방사구역(Ra)보다 넓게 형성할 수 있다. 이와 같이 지능형 RFID 시스템에서 상기 RFID 리더는 리더-태그 간 통신방법과 같은 방법으로 무선통신장치(30)로부터 태그의 정보를 독출함으로써 RFID 리더의 질문구역 즉, 인식범위 밖에 있는 태그들의 정보를 손쉽게 획득할 수 있는 중요한 특징이 있다. In addition, the
도 10과 도 11은 리더-태그 통신을 위한 지능형 무선주파수인식 시스템에서 본 발명에 따른 무선통신장치의 세부 블록과 동작 흐름에 대한 예시로서, 크게 두 부분으로 나뉜다. 먼저, 방사영역 내에 존재하는 다수의 수동형 태그 정보를 독출하고 저장하기 위한 무선통신장치(30)와 태그(20) 간 통신부분과 다수의 리더가 태그의 정보를 요구할 때 요구한 리더들의 통신순서를 지정하고 통신이 허용된 리더에 대해서만 저장된 태그 정보를 전송하는 리더(10)와 무선통신장치(30) 간의 통신부분이다. 10 and 11 are examples of detailed blocks and operational flows of a wireless communication apparatus according to the present invention in an intelligent RF recognition system for reader-tag communication, and are divided into two parts. First, the communication part between the
먼저, 무선통신장치(30)와 태그(20) 간 통신을 위해서는 기존의 RFID 리더(10)와 유사한 구조를 갖는다. 즉, 특정 주파수 대역의 고주파(F1 ~ FN)를 발진시키는 국부발진기(405); 상기 국부발진기(405)에서 나온 고주파(F1 ~ FN)를 변조하고 증폭시켜서 송신하는 RF송신부(403); RF송신부(412)에서 송신된 질문신호를 받아 태그로 전송하거나 수동형 태그(20)에서 반사변조된 응답신호 (F1 ~ FN)를 수신하는 송/수신 안테나(401); 송 수신되는 고주파 신호에서 질문신호와 응답신호를 분리시키기 위한 스위치(듀플렉서)(402); 스위치(402)를 통과한 태그 응답신호를 증폭시키고 복조하는 RF수신부(404); 태그의 정보를 독출하기 위해 필요한 질문신호를 생성하고 복조된 태그 응답신호로부터 태그 정보를 추출하고 저장하는 시스템제어장치(300)로 구성된다. 이때 상기 태그 정보를 추출하기 위한 무선통신장치(30)와 태그(20) 간의 통신은 리더가 존재하지 않거나 통신을 하지 않을 때에만 통신하고, 무선통신장치(30)와 태그(20) 간 통신 중이라도 리더의 신호가 검출되면 즉시 중단하고 리더와의 통신을 우선시해야 하는 것이 바람직하다. First, the communication between the
또한, 다수의 리더(10)와 무선통신장치(30) 간 통신부분은 도 4에 도식된 확장형 무선주파수인식시스템의 무선통신장치와 거의 같으며, 단지 태그의 정보를 송신하기 위한 경로가 추가되었을 뿐이다. 상기 무선통신장치(30)가 태그의 정보를 리더에게 송신하기 위해 추가된 구성은, 상기 시스템제어장치(300)에서 생성된 FM0 또는 밀러의 변조된 태그정보 응답신호를 중간주파수의 아날로그 신호로 전환해 주는 제3 D/A변환기(411); 제3 D/A변환기(411)로부터 받은 중간주파수의 응답신호를 증폭하는 제6 증폭기(412); 증폭된 신호 중 샤워(Shower) 채널의 응답신호 대역만을 통과시키는 제6 SAW필터(413); 중간주파수의 조정(Arbitration) 채널 응답신호와 샤워(Shower) 채널 응답신호가 합쳐지는 결합기(414) 등이다. 이때 결합기(414) 이후의 신호는 조정(Arbitration) 채널과 샤워(Shower) 채널은 주파수로 구분이 되어 있으므로 상호 간의 간섭은 존재하지 않는다. 또한, 확장형 무선통신시스템의 무선통신장치에서 리더(10)와 무선통신장치(30) 간의 통신은 조정(Arbitration) 통 신 위주로 설명하였으나, 지능형 무선통신시스템에서 태그의 정보를 전송하기 위한 리더(10)와 무선통신장치(30) 간의 통신도 조정(Arbitration) 통신과 마찬가지 원리로 실시되므로 다시 설명하지 않는다.In addition, the communication portion between the plurality of
이상에서 설명한 바는 본 발명의 실시 예에 불과한 것으로 본 발명의 권리범위가 이에 구속되는 것은 아니며, 당업자가 추론가능한 범위 내에서 기타 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이다.As described above is only an embodiment of the present invention, the scope of the present invention is not limited thereto, and various other modifications can be made within the range deduced by those skilled in the art.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 무선통신장치는 저출력 리더로부터 어떠한 동기신호를 수신하지 않더라도 같은 주파수 및 같은 위상을 갖는 응답신호를 발생하여 리더와의 간섭 없이 리더와 통신함으로서 리더간의 충돌이 발생하지 않도록 리더 통신의 순서를 조정하여 현재 무선주파수 인식 시스템에서 가장 심각한 문제로 대두되고 있는 다수 리더 간의 충돌문제를 해결해 줄 수 있다. As described above, the wireless communication apparatus according to the present invention generates a response signal having the same frequency and the same phase even when no synchronization signal is received from the low power reader, thereby communicating with the reader without interference with the reader, thereby preventing collision between the readers. By adjusting the order of the reader communication, it is possible to solve the collision problem among the multiple readers, which is the most serious problem in the current RF recognition system.
또한 확장형 무선통신시스템의 경우, 태그와의 통신이 허용된 리더의 질문신호를 소정 크기의 방사구역 내에 존재하는 다수의 태그로 원하는 출력레벨로 증폭하여 전송할 수도 있고, 지능형 무선통신시스템의 경우, 미리 무선통신장치가 소정 크기의 방사구역 내에 존재하는 다수의 태그로부터 태그 정보를 독출하고 저장하고 있어 태그와의 통신이 허용된 리더의 질문신호에 대해 저장된 태그 정보를 원하는 출력레벨로 저출력 리더에 전송함으로서 저출력 리더가 가지고 있는 제한된 인식거리문제를 해결할 수 있다. In addition, in the case of the extended wireless communication system, a question signal of a reader allowed to communicate with a tag may be amplified and transmitted to a desired output level by a plurality of tags existing in a radiation area of a predetermined size, and in the case of an intelligent wireless communication system, The wireless communication device reads and stores tag information from a plurality of tags existing in a radiation area of a predetermined size, and transmits the stored tag information about a question signal of a reader that is allowed to communicate with the tag to a low output reader at a desired output level. It can solve the limited recognition distance problem of low power reader.
본 발명은 또한 리더의 출력전력을 높이지 않고 리더와 태그간 인식거리를 확대할 수 있기 때문에 리더의 저 전력화, 소형화 및 저가화 구현이 가능해지기 때문에 기존의 휴대폰이나 PDA 등과 같은 이동통신단말기에 리더를 내장하여 리더 겸용 이동통신단말기를 제공할 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention can extend the recognition distance between the reader and the tag without increasing the output power of the reader, thereby realizing low power, miniaturization, and low cost of the reader. There is an effect that can provide a reader and a mobile terminal.
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