KR100904672B1

KR100904672B1 - Ｒｆｉｄ 리더의 송수신기 및 송신출력신호 보정방법

Info

Publication number: KR100904672B1
Application number: KR1020080135150A
Authority: KR
Inventors: 조상현
Original assignee: 주식회사 파이칩스
Priority date: 2008-12-29
Filing date: 2008-12-29
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2028-12-29

Abstract

본 발명은 RFID 리더의 송수신기 및 송신출력신호의 보정 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 RFID 리더의 송수신기는 태그에 공급될 전력과 RFID 리더의 데이터를 포함하는 RF 송신신호를 출력하는 송신부, 송신부에서 출력되는 RF 송신신호의 전력을 증폭하는 전력증폭부, 전력증폭부에서 출력되는 RF 송신출력신호를 안테나로 전달하고, 안테나를 통해 입력된 RF 수신신호를 수신부로 전달하는 커플러, 커플러를 통해 안테나로 전달되는 RF 송신출력신호 중 수신부로 누설되는 송신누설신호의 신호강도(Received Signal Strength Indication; RSSI)를 측정하는 신호강도측정부 및 측정된 RSSI 값을 기설정된 기준값과 비교하여 RF 송신출력신호의 전력변화를 감지하고, 송신부에서 출력되는 RF 송신신호의 전력크기가 일정하게 유지되도록 조절하는 전력제어부를 포함한다.

본 발명에 따르면 기존의 전력 검출기 없이 기존의 부품만으로도 RF 송신출력신호를 일정하게 유지할 수 있다. 또한, RFID 리더의 수신부의 성능이 P1 dB 동작 범위 안에 일정하게 유지할 수 있고, RF 송신출력신호의 전력변화를 고려한 추가적인 마진(margin)이 필요 없으므로 수신 성능을 최적화 할 수 있으며, 일정한 송신 출력 유지를 통해 태그 인식 거리를 일정하게 유지할 수 있다.

RFID, Coupler, Isolator, RF Transceiver, RSSI

Description

ＲＦＩＤ 리더의 송수신기 및 송신출력신호 보정방법{TRANSCEIVER OF RADIO FREQUENCY IDENTIFICATION READER AND CALIBRATING METHOD OF TRANSMITTING OUTPUT SIGNAL}

송수신 신호의 주파수가 동일한 통신 시스템의 일례로서 무선주파수식별(radio frequency identification; RFID) 시스템을 들 수 있다. RFID란 마이크로 칩을 내장한 태그(tag), 레이블(label), 카드 등에 저장된 데이터를 무선 주파수를 이용하여 리더(reader)에서 자동 인식하는 기술을 의미한다. RFID 시스템은 물품 등 관리대상 사물에 태그를 부착하고, 전파를 이용하여 사물의 식별 정보 및 주변 환경 정보를 인식하여 각 사물의 정보를 수집, 저장, 가공 및 추적함으로써 사물에 대한 측위, 원격처리, 관리 및 사물 간 정보교환 등 다양한 서비스를 제공한다. RFID는 비접촉 방식으로 다수의 태그를 동시에 인식할 수 있고, 인식시간이 짧고, 태그에 대용량의 데이터를 저장할 수 있으며, 반영구적인 사용이 가능한 장점이 있다. 따라서 RFID는 기존의 바코드나 자기인식장치의 단점을 보완하고 사용의 편리 성을 향상 시켜줄 차세대 핵심기술로 기대 받고 있다.

RFID 시스템은 태그, 리더, 서버(미들웨어 및 응용 서비스 플랫폼)로 구성되고, 유무선 통신망과 연동되어 사용된다. 태그는 객체를 인식할 수 있는 정보를 가지고 객체 상에 위치하고, 리더는 객체의 정보를 수집 및 처리하고 그 정보를 서버로 전송하기 위한 통신 기능을 갖는다. 서버는 객체의 정보를 활용하여 응용처리를 수행한다.

도 1은 RFID 시스템의 태그 및 리더의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.

RFID 리더는 태그가 동작할 수 있는 전력과 데이터를 무선 반송파 신호로 태그에 전송하고, 태그로부터 응답을 수신하여 신호를 복원하는 기능을 수행한다.

도 2는 RFID 리더의 송수신기의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 종래의 RFID 송수신기는 송신기(transmitter)(100), 전력 증폭기(power amplifier, 이하 PA)(110), 수신기(receiver)(140), 커플러(120) 또는 아이솔레이터(isolator), 전력 검출기(150) 및 전력 제어기(160)로 구성된다.

송신기(100)는 태그의 동작을 위해 필요한 송신전력과 리더의 송신데이터가 포함된 RF 송신신호를 전달한다. 수신기(140)는 태그로부터 전송된 RF 수신신호를 수신한다. PA(110)는 송신기(100)로부터 출력된 RF 송신신호의 전력을 증폭시킨다. 커플러(120)는 PA(110)로부터 출력된 RF 송신신호를 안테나(130)로 전달하고, 안테나(130)에서 입력된 RF 수신신호를 수신기(140)로 전달하고, 수신 모드에서 태그의 전원 공급을 위한 출력되는 송신전력이 수신기(140)로 누설되는 송신누설신호를 감소시켜 주는 기능을 한다. 전력 검출기(150)는 PA(110)로부터 출력된 RF 송신신호 의 전력변화를 감지한다. 전력 제어기(160)는 전력 검출기(150)로부터 RF 송신신호의 전력변화에 대한 정보를 입력 받아 송신기(100)에서 출력되는 RF 송신신호의 전력크기가 일정하게 유지되도록 제어한다.

종래의 RFID 송수신기는 칩 제작 과정, 온도/시간 변화 및 모듈 제작 시 PCB(printed circuit board) 및 외부 부품의 변화율에 따라 그 특성이 변하게 된다. 이러한 칩 특성 변화에 따라 RFID 리더에서 태그로 전송되는 송신전력의 크기가 변하게 되며, 이는 수신 입력단을 통해 입력되는 송신누설신호(Tx leakage signal)의 크기 변화에 따른 수신 성능의 저하 및 태그 인식거리의 변화 등과 같이 RFID 리더의 성능에 큰 영향을 미치게 된다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서는 태그 동작을 위해 전송되는 송신전력의 크기가 일정해야 한다. 이를 위해 종래의 RFID 송수신기는 전력 검출기 및 전력 제어기를 이용하여 송신부(100)의 출력 전력을 조절해서 일정한 출력을 유지한다. 그러나 전력 검출기 사용 시 RFID 리더의 부품 비용이 증가하게 되며, 모듈 크기가 증가됨에 따라 모바일(mobile) 사용의 한계가 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 RF 송신출력신호의 전력크기를 일정하게 유지하기 위한 전력 검출기와 추가 부품 없이 RF 송신출력신호를 일정하게 유지할 수 있는 RF 리더의 송수신기 및 송신출력신호의 보정 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 RFID 리더의 송수신기는, 태그에 공급될 전력과 RFID 리더의 데이터를 포함하는 RF 송신신호를 출력하는 송신부, 송신부에서 출력되는 RF 송신신호의 전력을 증폭하는 전력증폭부, 전력증폭부를 통해 출력되는 RF 송신출력신호를 안테나로 전달하고, 안테나를 통해 입력된 RF 수신신호를 수신부로 전달하는 커플러, 커플러를 통해 안테나로 전달되는 RF 송신출력신호 중 수신부로 누설되는 송신누설신호의 신호강도(Received Signal Strength Indication; RSSI)를 측정하는 신호강도측정부 및 측정된 RSSI 값을 기설정된 기준값과 비교하여 RF 송신출력신호의 전력변화를 감지하고, 송신부에서 출력되는 RF 송신신호의 전력크기가 일정하게 유지되도록 조절하는 전력제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 RFID 리더의 송신출력신호 보정방법은, 태그에 공급될 전력과 RFID 리더의 데이터를 포함하는 RF 송신신호를 출력하는 신호출력단계, RF 송신신호의 전력을 증폭하는 신호증폭단계, 신호증폭단계를 통해 출력되는 RF 송신출력신호를 안테나로 전달하고, 안테나를 통해 입력된 RF 수신신호를 수신부로 전달하는 신호전달단계, 안테나로 전달되는 RF 송신출력신호 중 수신부로 누설되는 송신누설신호의 신호강도(Received Signal Strength Indication; RSSI)를 측정하는 신호강도측정단계 및 측정된 RSSI 값을 기설정된 기준값과 비교하여 신호증폭단계를 통해 출력되는 RF 송신출력신호의 전력변화를 감지하고, 신호출력단계를 통해 출력되는 RF 송신신호의 전력크기가 일정하게 유지되도록 조절하는 신호전력제어단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 기존의 전력 검출기 없이 기존의 부품만으로도 RF 송신출력신호를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, RFID 리더의 수신부의 성능이 P1 dB 동작 범위 안에 일정하게 유지할 수 있고, RF 송신출력신호의 전력변화를 고려한 추가적인 마진(margin)이 필요 없으므로 수신 성능을 최적화 할 수 있으며, 일정한 송신 출력 유지를 통해 태그 인식 거리를 일정하게 유지할 수 있다.

이하에는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 리더의 송수신기에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 리더의 송수신기 구성을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 RFID 리더의 송수신기는 송신부(100), 전력증폭부(110), 커플러(120) 또는 아이솔레이터(isolator), 수신부(140), 신호강도측정부(141) 및 전력제어부(150)를 포함한다.

송신부(100)는 태그에 공급될 전력과 RFID 리더의 데이터를 포함하는 RF 송신신호를 송출한다.

전력 증폭부(110)는 송신부(100)에서 출력되는 RF 송신신호의 전력을 증폭한다. 예를 들어, 송신부(100)에서 출력된 RF 송신신호는 전력증폭부(110)를 통해 약 20 내지 30 dBm 정도의 크기로 증폭될 수 있다.

커플러(120)는 전력 증폭부(110)를 통해 출력되는 RF 송신출력신호를 안테나(130)로 전달하고, 안테나(130)를 통해 입력된 RF 수신신호를 수신부(140)로 전달한다. 커플러(120)는 송신 및 수신 타이밍에 따라 안테나(130)가 송신부(100)와 수신부(140) 중 하나와 도통하게 하고 나머지 하나와는 신호가 전달되지 않도록 차단(isolation)한다.

그러나, 송신신호가 수신신호에 비해 그 세기가 매우 크기 때문에 송신신호가 커플러(120)에 의해 완전히 차단되지 못하고 수신부(140)로 누설되는 경우가 있다. 즉, RFID 리더 시스템에서 안테나를 공유하는 경우 송신 모드에서 RF 송신출력신호가 RF 입력 핀을 통해 누설(leakage)형태로 수신부(140)로 입력된다. 이러한 송신누설신호(Tx leakage signal)는 송신출력신호와 일정한 차를 가지며, 약 20 내지 30 dBm 크기를 갖는 송신출력신호와는 20 내지 30 dBc 정도의 차를 갖는다.

신호 강도 측정부(141)는 커플러(120)를 통해 안테나(130)로 전달되는 RF 송신출력신호 중 수신부(140)로 누설되는 송신누설신호(Tx leakage signal)의 신호강도(Received Signal Strength Indication; 이하, RSSI)를 측정한다.

전력 제어부(150)는 먼저, 신호 강도 측정부(140)를 통해 측정된 RSSI 값을 기설정된 기준값과 비교함으로써 전력 증폭부(110)를 통해 출력되는 RF 송신출력신호의 전력변화를 감지한다.

RF 송신출력신호는 송신누설신호와 일정한 차를 갖기 때문에, 측정된 RSSI 값의 변화는 RF 송신출력신호의 전력변화를 반영하게 된다. 따라서, RSSI 값을 미 리 저장해 놓은 기준값과 비교하여 RF 송신출력신호의 전력변화 여부를 확일 할 수 있다. 여기서, 기준값은 송신누설신호의 전력크기에 대한 기준치에 해당하며, 단말기 테스트 시에 측정될 수 있으며, 이 값은 전력 제어부(150)에 저장된다. 또한, RF 송신출력신호와 송신누설신호와의 전력 차는 단말기 테스트 시 RSSI 값과 안테나로 출력되는 송신출력신호 전력을 측정하여 확인 가능하며, 전력 제어부(150)에 저장될 수 있다.

전력 제어부(150)는 측정된 RSSI 값의 변화에 따른 RF 송신출력신호의 전력변화를 감지하고, 송신부(100)를 통해 출력되는 RF 송신신호의 전력크기가 일정하게 유지되도록 조절하게 된다. 따라서, 전력 증폭부(110)으로부터 출력되는 RF 송신출력신호의 전력크기도 일정하게 유지될 수 있다.

본 발명의 RFID 리더의 송수신기는 기존의 전력 검출기 없이 기존의 부품만으로도 RF 송신출력신호를 일정하게 유지할 수 있다.

또한, RFID 리더의 수신부의 성능이 P1 dB 동작 범위 안에 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있으며, RF 송신출력신호의 전력변화를 고려한 추가적인 마진(margin)이 필요 없으므로 수신 성능을 최적화 할 수 있다.

이하에는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 RFID 리더의 송신출력신호 보정 방법에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 RFID 리더의 송신출력신호 보정 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 송신출력신호의 보정방법은 신호출력단계(S1), 신호증폭단계(S2), 신호전달단계(S3), 신호강도측정단계(S4) 및 신호전력제어단계(S5)를 포함한다.

1) 신호출력단계(S1)

태그에 공급될 전력과 RFID 리더의 데이터를 포함하는 RF 송신신호를 송출한다.

2) 신호증폭단계(S2)

신호출력단계(S1)를 통해 송출된 RF 송신신호의 전력을 증폭한다. 예를 들어, RF 송신신호를 약 20 내지 30 dBm 정도의 크기로 증폭할 수 있다.

3) 신호전달단계(S3)

신호증폭단계(S2)를 통해 출력되는 RF 송신출력신호를 안테나로 전달하고, 안테나를 통해 입력된 RF 수신신호를 수신부로 전달한다.

신호전달과정은 RFID 리더기의 커플러를 통해 수행되며, 커플러는 송신 및 수신 타이밍에 따라 안테나가 송신부와 수신부 중 하나와 도통하게 하고 나머지 하나와는 신호가 전달되지 않도록 차단(isolation)하는 역할을 한다. 그러나, 송신신호가 수신신호에 비해 그 세기가 매우 크기 때문에 송신신호가 커플러에 의해 완전히 차단되지 못하고 수신부로 누설되는 경우가 있다. 즉, RFID 리더 시스템에서 안테나를 공유하는 경우 송신 모드에서 RF 송신출력신호가 RF 입력 핀을 통해 누설(leakage)형태로 수신부로 입력된다. 이러한 송신누설신호(Tx leakage signal)는 송신출력신호와 일정한 차를 가지며, 약 20 내지 30 dBm 크기를 갖는 송신출력신호 와는 약 20 내지 30 dBc 정도의 차를 갖는다.

4) 신호강도측정단계(S4)

안테나로 전달되는 RF 송신출력신호 중 수신부로 누설되는 송신누설신호의 신호강도(Received Signal Strength Indication; RSSI)를 측정한다.

5) 신호전력제어단계(S5)

먼저, 신호강도측정단계(S4)를 통해 측정된 RSSI 값을 기설정된 기준값과 비교하여 신호증폭단계(S2)를 통해 출력되는 RF 송신출력신호의 전력변화를 감지한다.

RF 송신출력신호는 송신누설신호와 일정한 차를 갖기 때문에 측정된 RSSI 값의 변화는 RF 송신출력신호의 전력변화를 반영하게 된다. 따라서, RSSI 값을 미리 저장해 놓은 기준값과 비교하여 RF 송신출력신호의 전력변화 여부를 확일 할 수 있다. 여기서, 기준값은 송신누설신호의 전력크기에 대한 기준치에 해당하며, 단말기 테스트 시에 측정할 수 있다. 또한, RF 송신출력신호와 송신누설신호와의 전력 차는 단말기 테스트 시, RSSI 값과 안테나로 출력되는 송신출력신호 전력을 측정하여 확인 가능하다.

이후, 신호전력제어단계(S5)에서는 측정된 RSSI 값의 변화에 따른 RF 송신출력신호의 전력변화를 감지하고, 신호출력단계(S1)를 통해 출력되는 RF 송신신호의 전력크기가 일정하게 유지되도록 조절한다. 이에 따라, 신호증폭단계(S2)를 통해 출력되는 RF 송신출력신호도 일정하게 유지될 수 있다.

전술한 1) 내지 5) 과정은 RF 송신출력신호의 초기 보정 모드를 수행하는 방 법이며 1) 내지 5) 과정을 수행한 후, 태그 읽기 모드를 수행한다. 또한, 초기 보정 모드 이후 태그 읽기 모드 동작이 오랫동안 지속되는 경우에는 1) 내지 5) 과정을 반복 수행한다.

본 발명의 RFID 리더의 송신출력신호 보정방법에 따르면, RFID 리더의 수신부의 성능이 P1 dB 동작 범위 안에 일정하게 유지할 수 있고, RF 송신출력신호의 전력변화를 고려한 추가적인 마진(margin)이 필요 없으므로 수신 성능을 최적화 할 수 있으며, 일정한 송신 출력 유지를 통해 태그 인식 거리를 일정하게 유지할 수 있다.

이상에서 보는 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시 될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

도 1은 RFID 시스템의 태그 및 리더의 개략적인 구성을 나타낸 도면.

도 2는 전력 검출기를 사용하여 전력 증폭기의 출력 전력을 제어하는 종래의 RFID 리더의 송수신기의 구성을 나타낸 블록도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더의 송수신기의 구성을 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더의 송신출력신호의 보정방법을 나타낸 흐름도.

******** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ********

100: 송신부

110: 전력 증폭부

120: 커플러

130: 안테나

140: 수신부

141: 신호 강도 측정부

150: 전력 조절부

Claims

태그에 공급될 전력과 RFID 리더의 데이터를 포함하는 RF 송신신호를 출력하는 송신부;

상기 송신부에서 출력되는 RF 송신신호의 전력을 증폭하는 전력증폭부;

상기 전력증폭부를 통해 출력되는 RF 송신출력신호를 안테나로 전달하고, 상기 안테나를 통해 입력된 RF 수신신호를 수신부로 전달하는 커플러;

상기 커플러를 통해 상기 안테나로 전달되는 RF 송신출력신호 중 상기 수신부로 누설되는 송신누설신호의 신호강도(Received Signal Strength Indication; RSSI)를 측정하는 신호강도측정부; 및

상기 측정된 RSSI 값을 기설정된 상기 송신누설신호의 전력크기에 대한 기준값과 비교하여 상기 RF 송신출력신호의 전력변화를 감지하고, 상기 송신부에서 출력되는 RF 송신신호의 전력크기가 일정하게 유지되도록 조절하는 전력제어부를 포함하는, RFID 리더의 송수신기.
태그에 공급될 전력과 RFID 리더의 데이터를 포함하는 RF 송신신호를 출력하는 신호출력단계;

상기 RF 송신신호의 전력을 증폭하는 신호증폭단계;

상기 신호증폭단계를 통해 출력되는 RF 송신출력신호를 안테나로 전달하고, 상기 안테나를 통해 입력된 RF 수신신호를 수신부로 전달하는 신호전달단계;

상기 안테나로 전달되는 RF 송신출력신호 중 상기 수신부로 누설되는 송신누설신호의 신호강도(Received Signal Strength Indication; RSSI)를 측정하는 신호강도측정단계; 및

상기 측정된 RSSI 값을 기설정된 상기 송신누설신호의 전력크기에 대한 기준값과 비교하여 상기 신호증폭단계를 통해 출력되는 RF 송신출력신호의 전력변화를 감지하고, 상기 신호출력단계를 통해 출력되는 RF 송신신호의 전력크기가 일정하게 유지되도록 조절하는 신호전력제어단계를 포함하는, RFID 리더의 송신출력신호 보정방법.