KR100942706B1 - 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템에 관한 것으로, 인체를 통해 전송되는 리더기의 신호를 수신하거나, 출력 신호를 인체로 출력하는 제1전극 패드; 상기 리더기의 신호를 정류하여 직류 전압을 생성하는 정류부; 상기 직류 전압을 동작 전압으로 변환하는 전력 관리부; 상기 리더기의 신호를 복조하거나, 상기 태그의 출력 신호를 변조하여 상기 제1전극 패드로 전달하는 변복조부; 상기 변복조부를 통해 복조된 상기 리더기의 신호에 응답하여 읽기 또는 쓰기 동작을 수행하는 디지털 콘트롤러; 및 상기 태그의 식별 정보 및 상기 디지털 콘트롤러의 동작 결과에 따른 정보를 저장하는 메모리부를 포함하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그를 제공하며, 이에 의하여 인체의 일부를 근접 또는 접촉하는 것만으로도 태그 정보의 식별 또는 데이터 전송이 가능해지도록 한다.
RFID, 인체 통신, 리더기, 태그

Description

인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템{RFID system using human body communication}
본 발명은 무선 주파수 식별 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체를 전송 매질로 이용하여 태그와 리더기가 통신하도록 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-072-03, 과제명: 인체통신 컨트롤러 SoC].
일반적으로 인체 통신은 인체를 전송 매질로 하여 인체에 부착된 기기간에 직접 전류가 흐르면서 데이터를 전송하는 통신 방식으로, 반송파(carrier)를 이용하지 않는 30MHz 이하의 베이스 밴드 신호를 이용하며 변조 방식에 따라 수백 kps에서 수십 Mbps까지의 고속 무선 통신에 활용된다.
한편, 무선 주파수 식별 기술(RFID)은 무선 주파수(RF)를 이용하여 태그(tag)가 가지고 있는 정보를 도출하거나 태그에 정보를 기록하는 기술로서, 태그 가 부착된 물건이나 동물, 사람 등을 식별, 추적 및 관리하는 데 주로 이용된다.
이러한 RFID 기술을 이용하는 시스템, 즉 RFID 시스템은 고유한 식별 정보를 가지고 있으며, 식별하고자 하는 물건이나 동물, 사람 등에 부착되는 태그 또는 트랜스폰더(transponder), 태그가 가지고 있는 식별 정보를 읽거나 태그에 정보를 쓰기 위한 리더(reader), 데이터 베이스(object database), 네트워크(network) 등으로 이루어진다.
RFID 시스템은 무선접속 방식에 따라 상호유도(Inductive coupling) 방식과 전자기파(Electromagnetic wave) 방식으로 나뉘어 진다. 상호유도 방식은 코일 안테나를 통해 무선 접속하는 것으로써 주로 근거리용(1m 이내)에 이용되며, 전자기파 방식은 고주파 안테나를 이용하여 무선 접속하는 것으로써 주로 중장거리용으로 이용된다.
도1는 종래의 상호유도 방식을 이용한 RFID 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도1의 RFID 시스템은 트랜스포머(transformer)와 같이, 매우 근접한 태그(100)의 코일 안테나(103)와 리더기(120)의 코일 안테나(121) 간에 교류 자기장에 의한 유도성(Inductive) 전류가 흐르는 원리를 이용한다.
리더기(120)의 코일 안테나(121)는 주변지역에 강하고 높은 주파수의 전자기장을 발생하고, 방출된 자기장의 일부분이 리더기(120)와 약간 떨어진 태그(100)의 코일 안테나(103)에 유도성 전류가 흐르도록 한다.
태그(100)는 유도성 전류로부터 동작 전압을 생성하고, 태그 부하를 가변하 여 리더기(120)의 코일 안테나(121)의 전압이 변화되도록 함으로써, 자신의 정보를 리더기(120)에 통보한다.
그러나 도1에서와 태그(100)와 리더기(120)가 상호유도 방식을 통해 통신하기 위해서는 리더기(120)의 코일 안테나(121)와 태그(100)의 코일 안테나(103)가 반드시 수십cm이내로 근접되어야 한다.
이에 리더기(120)를 태그(100)가 부착된 물체에 일일이 갖다 대거나, 태그(100)를 들고 리더기(120)에 근접시켜야 줘야 하는 불편함이 있다.
도2는 종래의 전자기파 방식을 이용한 RFID 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도2의 RFID 시스템은 리더기(220)가 500mW 이상의 매우 높은 전력의 전자기파를 출력하면, 태그(210)는 두 개의 안테나(201, 202)를 통해 상기 전자기파의 일부를 수신하고, 이로부터 칩 구동에 필요한 동작 전압을 생성한다. 그리고 상기 동작 전압에 의해 동작 활성화된 태그(210)는 역산란(backscattering) 방식으로 리더기(220)에 응답 신호를 전송한다.
이러한 전자기파 방식을 이용한 RFID 시스템은 전자기파의 전파 특성에 의해 3m 이상의 비교적 원거리에서도 태그를 인식할 수 있는 장점이 있다.
그러나 식별하고자 하는 물체에 부착된 태그 주변에 또 다른 태그가 존재하게 되는 경우, 또 다른 태그의 정보 또한 같이 읽어 들이게 되거나, 태그 주변 환경에 따라 변화되는 전파 강도에 의해 인식의 오류가 발생하는 단점이 있다.
또한 태그의 정보를 미인증된 리더기가 읽게 되어 보안에 상대적으로 취약한 문제가 있다.
이에 본 발명의 목적은 인체 통신 방식을 이용하여 사용상의 편리성과 신뢰성 및 보안성이 향상되도록 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인체 통신 방식뿐 만 아니라 종래의 통신 방식을 통해서도 데이터를 전송할 수 있도록 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 태그가 별도의 센서를 구비하도록 하고, 센서의 센싱 정보까지도 리더기에 제공할 수 있도록 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로써, 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그에 있어서, 인체를 통해 전송되는 리더기의 신호를 수신하거나, 출력 신호를 인체로 출력하는 제1전극 패드; 상기 리더기의 신호를 정류하여 직류 전압을 생성하는 정류부; 상기 직류 전압 을 동작 전압으로 변환하는 전력 관리부; 상기 리더기의 신호를 복조하거나, 상기 태그의 출력 신호를 변조하여 상기 제1전극 패드로 전달하는 변복조부; 상기 변복조부를 통해 복조된 상기 리더기의 신호에 응답하여 읽기 또는 쓰기 동작을 수행하는 디지털 콘트롤러; 및 상기 태그의 식별 정보 및 상기 디지털 콘트롤러의 동작 결과에 따른 정보를 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그를 제공한다.
상기 태그는 제2전극 패드; 상기 제1전극 패드와 상기 제2전극 패드 사이에 연결되는 코일; 및 상기 태그가 제1동작모드로 동작할 때에는 상기 제2전극 패드와 상기 정류부간을 연결하고, 상기 태그가 제2 동작모드로 동작할 때에는 상기 제2전극 패드와 상기 정류부간을 연결 해제하는 모드 선택부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1동작모드는 상기 태그가 상호유도 방식 및 전자기파 방식 중 하나로 동작하는 모드이고, 상기 제2동작모드는 인체통신 방식으로 동작하는 모드이다.
상기 태그는 상기 정류부의 앞단에 위치하여, 상기 태그의 입력 임피던스 값을 가변하는 임피던스 정합부를 더 포함할 수 있으며, 상기 임피던스 정합부는 상기 제1전극 패드에 병렬 연결되는 다수개의 캐패시터; 및 상기 다수개의 캐패시터 각각과 상기 제2전극 패드 사이에 연결된 다수개의 스위치를 포함하거나, 상기 제1전극 패드와 상기 제2전극 패드 사이에 연결된 가변 캐패시터를 포함할 수 있다.
상기 디지털 콘트롤러는 상기 태그의 동작모드와 입력 임피던스 값을 결정하는 기능을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 태그는 센서; 상기 센서와 상기 디지털 콘트롤러간에 송수신되는 신호를 인터페이싱하는 인터페이스부; 상기 제1전극 패드를 통해 입력되는 신호에 따라 전압을 충전하여 동작 전압을 생성하는 배터리를 더 포함하며, 상기 디지털 콘트롤러는 상기 센서의 센싱 정보를 상기 메모리부에 저장하거나, 상기 리더기에 제공하는 기능을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로써, 인체를 통해 전송되는 신호로부터 동작 전압을 제공받아 동작하고, 응답 신호를 인체로 출력하는 태그; 및 상기 태그로 전송할 명령 또는 에너지원을 가지는 신호를 생성하여 인체로 출력하고, 인체를 통해 전송되는 상기 태그의 응답 신호를 수신하여 해독하는 리더기를 포함하는 무선 식별 시스템을 제공한다.
상기 태그는 인체를 통해 전송되는 상기 리더기의 신호를 수신하거나, 상기 태그의 출력 신호를 인체로 출력하는 제1전극 패드; 상기 리더기의 신호를 정류하여 직류 전압을 생성하는 정류부; 상기 직류 전압을 동작 전압으로 변환하는 전력 관리부; 상기 리더기의 신호를 복조하거나, 상기 태그의 출력 신호를 변조하여 상기 제1전극 패드로 전달하는 변복조부; 상기 변복조부를 통해 복조된 상기 리더기의 신호에 응답하여 읽기 또는 쓰기 동작을 수행하는 디지털 콘트롤러; 및 상기 태그의 식별 정보 및 상기 디지털 콘트롤러의 동작 결과에 따른 정보를 저장하는 메모리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 태그는 제2전극 패드; 상기 제1전극 패드와 상기 제2전극 패드 사이에 연결되는 코일; 및 상기 태그가 제1동작모드로 동작할 때에는 상기 제2전극 패드와 상기 정류부간을 연결하고, 상기 태그가 제2 동작모드로 동작할 때에는 상 기 제2전극 패드와 상기 정류부간을 연결 해제하는 모드 선택부; 및 상기 정류부의 앞단에 위치하여, 상기 태그의 입력 임피던스 값을 가변하는 임피던스 정합부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제1동작모드는 상기 태그가 상호유도 방식 및 전자기파 방식 중 하나로 동작하는 모드이고, 상기 제2동작모드는 인체통신 방식으로 동작하는 모드이다.
또한, 태그는 센서; 상기 센서와 상기 디지털 콘트롤러간에 송수신되는 신호를 인터페이싱하는 인터페이스부; 및 상기 제1전극 패드를 통해 입력되는 신호에 따라 전압을 충전하여 동작 전압을 생성하는 배터리를 더 포함하며, 상기 디지털 콘트롤러는 상기 센서의 센싱 정보를 상기 메모리부에 저장하거나, 상기 리더기에 제공하는 기능을 더 포함할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템은 인체를 전송 매질로 하여 데이터 전송을 수행하므로, 리더기 및 태그의 전력 소모량을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 리더기 또는 태그를 사람이 들고 일일이 서로 접근시켜줘야 하는 불편 없이 인체의 일부를 근접 또는 접촉하는 것만으로도 태그 정보의 식별 또는 데이터 전송이 가능해지도록 하여 사용상 편리성을 향상시켜 줄 수 있다.
그리고 신호의 전송이 인체로 제한되어, 신뢰성 및 보안성은 향상되고 인식 오류율은 감소된다. 그 결과 무선 주파수 식별 시스템의 적용 범위를 높은 신뢰성 이 요구되는 의료 및 방위 분야로 확대시켜 줄 수 있다.
또한, 본 발명의 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템은 다중 모드를 제공하여, 인체 통신 방식과 종래의 통신 방식 모두를 이용해서 리더기와 태그간 데이터 전송이 가능해지도록 한다. 뿐 만 아니라 태그가 별도의 센서를 구비하고, 센서의 센싱 정보까지도 리더기에 제공할 수 있어, 무선 주파수 식별 시스템의 활용도가 극대화된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도3는 본 발명의 일실시예에 따른 인체 통신 방식을 이용한 RFID 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도3을 참조하면, 인체 통신 기반 무선 식별 시스템은 물체(또는 동물, 사람)에 부착된 태그(310)와 인체에 부착된 리더기(320)로 구성되며, 태그(310)와 리더 기(320)는 인체를 전송 매질로 이용하여 신호를 송수신한다.
태그(310)는 인체가 근접(또는 접촉)될 수 있도록 하는 전극 패드를 구비하고, 전극 패드에 리더기(320)가 부착된 인체가 근접되면, 인체를 통해 태그(310)와 리더기(320)간 신호 전송 경로를 형성한다.
이에 리더기(320)가 송신 신호를 커패시티브 커플링(capacitive coupling) 방식으로 인체에 출력하면, 태그(310)는 커패시티브 커플링 방식으로 이를 수신하고 동작 전압을 생성한 후, 송신 신호를 분석한다.
송신 신호의 분석 결과, 리더기(320)가 읽기 동작을 요청하였으면, 태그(310)는 자신의 정보(예를 들어, 태그(310)의 식별 정보)를 읽어 인체를 통해 리더기(320)로 전달한다. 반면, 리더기(320)가 쓰기 동작을 요청하였으면 리더기(320)로부터 전송된 정보를 태그(310)내 메모리에 저장한다.
한편, 본 발명의 인체 통신을 위해서는 종래의 코일 또는 안테나를 이용한 태그를 그대로 이용할 수 없으므로, 태그의 구조는 이하의 도4와 같이 변경되도록 한다.
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 태그의 구성도를 도시한 도면이다.
도4를 참조하면, 본 발명의 태그(310)는 전극 패드(301), 정류부(302), 전력 관리부(303), 클록 생성부(304), 복조부(305), 변조부(306), 디지털 콘트롤러(307) 및 메모리부(308)을 구비한다.
전극 패드(301)는 인체가 용이하게 근접(또는 접촉)될 수 있도록 태그(310)의 전면부에 설치된다. 그리고 인체가 근접되면, 인체를 통해 전송되는 리더기(320)의 신호를 수신하거나, 리더기(320)의 신호에 대한 태그(310)의 응답을 인체로 출력한다.
본 발명에서 태그(310)가 하나의 전극 패드(301)만을 구비하는 이유는, 정류부(302)의 입력 양단에 동일한 전압이 인가되는 것을 차단하여 커패시티브 커플링 방식으로 신호를 송수신할 수 있도록 하기 위함이다.
정류부(302)는 전극 패드(301)에 연결된 (+) 입력 단자와 접지 전압(GND)에 연결된 (-) 입력 단자를 구비하고, (+) 입력 단자에 입력되는 리더기(320)의 신호, 즉 미약한 교류 신호를 정류하여 직류 전압(VDC)을 생성한다.
전력 관리부(303)는 바이어스 생성회로와 레귤레이터(regulator)등을 구비하여, 이들을 통해 상기 직류 전압(Vdc)을 칩 구동에 필요한 동작 전압(Vdd)으로 변환한다.
클록 생성부(304)는 동작 전압(Vdd)을 인가받아 동작 활성화되며, 클럭 신호(CLK)를 생성하여 디지털 콘트롤러(307)에 제공한다.
복조부(305)는 전극 패드(301)에 연결되어, 전극 패드(301)을 통해 입력되는 리더기(320)의 신호를 복조하여 디지털 콘트롤러(307)가 인식할 수 있는 신호 형태로 변환한 후 디지털 콘트롤러(307)에 제공한다.
변조부(306)는 디지털 콘트롤러(307)로부터 출력되는 신호를 역산란 방식으로 변조한 후 전극 패드(301)로 출력한다.
디지털 콘트롤러(307)은 복조부(305)에 의해 복조된 신호, 즉 리더기(320)의 신호를 분석하여 리더기(320)의 명령을 파악한 후, 메모리(280)에 대한 읽기 동작을 수행하거나 쓰기 동작을 수행한다.
만약, 리더기(320)로부터 읽기 명령이 전송된 경우에는 메모리(280)에 기록된 정보(예를 들어, 태그(310)의 식별 정보)를 읽어 변조부(306)로 전달하고, 특정 정보의 쓰기 명령이 전송된 경우에는 해당 정보를 메모리(280)의 빈 메모리 공간에 저장한다.
메모리부(308)는 태그(310)의 식별정보를 저장한다. 또한 필요한 경우 리더기(320)로부터 전송되는 정보도 추가적으로 저장할 수 도 있다.
본 발명의 메모리부(308)는 태그(310)의 레이아웃이 최소화될 수 있도록 고집적화 및 소형화가 가능한 비휘발성 메모리로 구현하는 것이 바람직하다. 비휘발성 메모리의 예로는 상변화 메모리(phase-change memory, PRAM), 강유전체 메모리(FeRAM) 및 자기저항 메모리(MRAM)등이 있다.
상기의 실시예에 따른 태그(310)는 인체 통신 방식으로만 동작하도록 하였으나, 필요한 경우에는 태그(310)의 입력단 구조를 변경하여 동작모드를 다중화시켜 줄 수도 있다. 즉, 인체 통신 방식뿐 만 아니라 상호 유도 방식 또는 전자기파 방식으로도 동작되도록 할 수 있다.
또한 태그(310)의 동작 환경 및 태그(310)에 근접되는 인체의 신체 조건의 변화에 따른 영향이 최소화되도록, 인체와 태그(310)간 임피던스 정합을 수행해 줄 수 도 있다.
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태그의 구성도를 도시한 도면으로, 도5의 태그는 다중 모드와 임피던스 정합 동작을 더 수행할 수 있다.
계속하여 도면을 참조하면, 도5의 태그는 도4의 제1전극 패드(301), 정류부(302), 전력 관리부(303), 클록 생성부(304), 복조부(305), 변조부(306), 디지털 콘트롤러(307) 및 메모리부(308) 이외에 제2전극 패드(401), 코일(402), 모드 선택부(403) 및 임피던스 정합부(404)를 더 구비한다.
이때, 코일(402)는 종래의 상호 유도 방식을 이용한 RFID 시스템에서와 같이 제1전극 패드(301)와 제2전극 패드(401) 사이에 연결되어, 안테나로서의 기능을 수행한다.
모드 선택부(510)는 제2전극 패드(401)와 정류기(210)의 (-) 입력단자 사이에 위치되어, 태그(310)가 인체 통신 방식으로 동작할 때에는 제2전극 패드(401)와 정류기(210)간의 연결을 해제하고, 상호유도 방식으로 동작할 때에는 제2전극 패드(401)와 정류기(210)간을 연결한다.
이에 태그(310)가 인체 통신 방식으로 동작할 때에는 앞서 설명한 바와 같이 하나의 전극 패드(301)을 통해 커패시티브 커플링 방식으로 신호를 송수신하나 하도록 하나, 태그(310)가 상호유도 방식으로 동작할 때에는 두개의 전극(301,401) 사이에 연결된 코일(402)를 통해 인덕티브 커플링 방식으로 신호를 송수신한다.
임피던스 정합부(404)는 제1전극 패드(301)와 제2전극 패드(401)에 연결되 어, 태그(310)의 입력 임피던스 값을 능동적으로 변경한다.
덧붙여, 도5의 디지털 콘트롤러(307)는 상기의 모드 선택부(403) 및 임피던스 정합부(404)의 동작을 지원하기 위해, 태그(310)의 동작모드에 따라 모드 선택부(510)의 동작을 제어하는 기능과, 신호의 감쇄가 최소화되는 입력 임피던스 값을 계산하여 임피던스 정합부(404)의 임피던스 값을 제어하는 기능을 더 구비한다.
도6은 도5의 모드 선택부(403) 및 임피던스 정합부(404)의 상세 구성도를 도시한 도면이다.
도6를 참조하면, 모드 선택부(510)는 제2전극 패드(401)와 정류부(302)의 (-) 입력 단자 사이에 위치되는 스위치(SW)를 포함한다.
스위치(SW)는 MOS(metal oxide semiconductor field effect transistor) 소자로 구성된 전송 게이트 회로로 구현되거나 MEMS 스위치 소자로 이용하여 구현될 수 있으며, 모드 제어 신호(mode-ctrl)에 따라 정류부(302)의 (-) 입력 단자를 제2전극 패드(401)와 연결시키거나 접지 전압(GND)와 연결시킨다. 즉, 모드 제어 신호(mode-ctrl)에 따라 정류부(302)와 제2전극 패드(401)간을 연결하거나 연결 해제한다.
이때, 모드 제어 신호(mode-ctrl)는 현재 태그(310)의 동작 모드를 통보하기 위한 신호로, 디지털 콘트롤러(307)에 의해 생성 및 제공된다.
임피던스 정합부(404)는 제1전극 패드(301)에 병렬 연결되는 다수개의 캐패시터(C1~Cn), 다수개의 캐패시터(C1~Cn) 각각과 제2전극 패드(401) 사이에 연결되 는 다수개의 스위치(SW1~SWn)으로 구현된다. 그리고 임피던스 제어 신호(Z-ctrl)에 따라 온/오프되는 스위치 개수를 가변함으로써 입력 임피던스 값을 가변한다.
이때, 임피던스 제어 신호(Z-ctrl)는 태그(310)의 입력 임피던스 값을 변경하기 위한 n 비트 신호로, n 비트 신호 각각은 다수개의 스위치(SW1~SWn) 각각에 대응되며, 디지털 콘트롤러(307)에 의해 생성 및 제공된다.
이하, 도7a 내지 도7d를 참조하여 모드 선택부(403) 및 임피던스 정합부(404)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 태그(310)가 인체 통신 방식으로 동작되는 경우, 모드 선택부(510)는 7a에 도시된 바와 같이 디지털 콘트롤러(307)로부터 제1값(예를 들어, 0 또는 로우 레벨의 전압)의 모드 제어 신호(mode-ctrl)를 제공받는다.
이에 모드 선택부(510)의 스위치(SW)는 오프되어 제2전극 패드(401)와 정류부(302)의 (-) 입력 단자간을 연결 해제한다. 그러면 정류부(302)는 도4에서와 같이 제1전극 패드(301)를 통해 입력되는 교류 신호만을 이용하여 직류 전압을 생성한다. 즉, 제1전극 패드(301)가 커패시티브 커플링 됨에 따라 발생되는 변위 전류를 이용하여 직류 전압을 생성한다.
반면, 태그(310)가 상호 유도 방식으로 동작되는 경우, 모드 선택부(510)는 도7b에 도시된 바와 같이 디지털 콘트롤러(307)로부터 제2값(예를 들어, 1 또는 하이 레벨의 전압)의 모드 제어 신호(mode-ctrl)를 제공받는다.
그러면 모드 선택부(510)의 스위치(SW)는 온되어 제2전극 패드(401)와 정류 부(302)의 (-) 입력 단자간을 연결하고, 정류부(302)는 코일(402)가 인덕티브 커플링됨에 따라 발생되는 변위 전류를 이용하여 직류 전압을 생성한다.
또한, 임피던스 정합부(404)는 디지털 콘트롤러(307)로부터 제공되는 임피던스 제어 신호(Z-ctrl)에 따라 입력 임피던스 값을 가변한다.
도7c 및 도7d에 도시된 바와 같이, 임피던스 제어 신호(Z-ctrl)의 값에 따라 제1전극 패드(301)와 제2전극 패드(401)간에 병렬 연결되는 캐패시터 개수가 가변된다.
임피던스 제어 신호(Z-ctrl)의 제어 값이 작으면 작을수록 제1전극 패드(301)와 제2전극 패드(401)간에 병렬 연결되는 캐패시터 개수가 감소하고, 이에 따라 태그(310)의 입력 임피던스 값은 작아지게 된다.
반면, 임피던스 제어 신호(Z-ctrl)의 제어 값이 크면 클수록 제1전극 패드(301)와 제2전극 패드(401)간에 병렬 연결되는 캐패시터 개수가 증가하고, 이에 따라 태그(310)의 입력 임피던스 값은 커지게 된다.
즉, 임피던스 정합부(404)는 임피던스 제어 신호(Z-ctrl)의 값에 따라 제1전극 패드(301)와 제2전극 패드(401)간에 병렬 연결될 캐패시터 개수를 변경함으로써, 태그(310)의 입력 임피던스 값을 조절한다.
상기의 실시예에는 임피던스 정합부(404)를 캐패시터 배열과 스위치 배열을 통해 구현하였지만, 필요한 경우 바렉터(varactor)등과 같은 하나의 가변 캐패시터를 통해 구현할 수 도 있음은 물론 당연하다.
이때에는 임피던스 제어 신호(Z-ctrl) 또한 n 비트의 신호가 아니라, 제어 값에 따라 전류량 또는 전압레벨이 가변되는 신호로 대체되어야 할 것이다.
도8는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태그의 구성도를 도시한 도면으로, 도8의 태그는 센서를 더 구비할 수 있다.
이를 위해, 도8의 태그는 도4 또는 도5의 구성 요소 이외에, 센서(501), 센서(501)와 디지털 콘트롤러(307)간에 송수신되는 신호를 인터페이싱하는 인터페이스부(502)를 더 구비한다.
그러면 디지털 콘트롤러(307)는 센서(501)과 상호 연동되어, 센서(501)의 센싱 정보를 메모리부(308)에 저장하거나 리더기(320)로 제공한다.
또한, 도8의 태그는 리더기(310)로부터 전송되는 신호를 이용하여 충방전 동작을 수행하는 배터리(503)를 더 구비할 수 있다. 이는 센서(501)의 종류에 따라 센서(501)의 구동시 순간적으로 많은 전력이 필요할 수도 있기 때문이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
도1는 종래의 상호유도 방식을 이용한 RFID 시스템을 설명하기 위한 도면,
도2는 종래의 전자기파 방식을 이용한 RFID 시스템을 설명하기 위한 도면,
도3는 본 발명의 일실시예에 따른 인체 통신 방식을 이용한 RFID 시스템을 설명하기 위한 도면,
도4는 본 발명의 일실시예에 따른 태그의 구성도를 도시한 도면,
도5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 태그의 구성도를 도시한 도면,
도6은 도5의 모드 선택부 및 임피던스 정합부의 상세 구성도를 도시한 도면,
도7a 내지 도7d는 모드 선택부 및 임피던스 정합부의 동작을 설명하기 위한 도면, 그리고
도8는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 태그의 구성도를 도시한 도면이다.

Claims (14)

  1. 삭제
  2. 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그에 있어서,
    인체를 통해 전송되는 리더기의 신호를 수신하거나, 출력 신호를 인체로 출력하는 제1전극 패드;
    상기 리더기의 신호를 정류하여 직류 전압을 생성하는 정류부;
    상기 직류 전압을 동작 전압으로 변환하는 전력 관리부;
    상기 리더기의 신호를 복조하거나, 상기 태그의 출력 신호를 변조하여 상기 제1전극 패드로 전달하는 변복조부;
    상기 변복조부를 통해 복조된 상기 리더기의 신호에 응답하여 읽기 또는 쓰기 동작을 수행하는 디지털 콘트롤러;
    상기 태그의 식별 정보 및 상기 디지털 콘트롤러의 동작 결과에 따른 정보를 저장하는 메모리부;
    제2전극 패드;
    상기 제1전극 패드와 상기 제2전극 패드 사이에 연결되는 코일; 및
    상기 태그가 제1동작모드로 동작할 때에는 상기 제2전극 패드와 상기 정류부간을 연결하고, 상기 태그가 제2 동작모드로 동작할 때에는 상기 제2전극 패드와 상기 정류부간을 연결 해제하는 모드 선택부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1동작모드는 상기 태그가 상호유도 방식 및 전자기파 방식 중 하나로 동작하는 모드이고, 상기 제2동작모드는 인체통신 방식으로 동작하는 모드인 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그.
  4. 제2항에 있어서, 상기 태그는
    상기 정류부의 앞단에 위치하여, 상기 태그의 입력 임피던스 값을 가변하는 임피던스 정합부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그.
  5. 제4항에 있어서, 상기 임피던스 정합부는
    상기 제1전극 패드에 병렬 연결되는 다수개의 캐패시터; 및
    상기 다수개의 캐패시터 각각과 상기 제2전극 패드 사이에 연결된 다수개의 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그.
  6. 제4항에 있어서, 상기 임피던스 정합부는
    상기 제1전극 패드와 상기 제2전극 패드 사이에 연결된 가변 캐패시터를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그.
  7. 제4항에 있어서, 상기 디지털 콘트롤러는
    상기 태그의 동작모드와 입력 임피던스 값을 결정하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그.
  8. 제2항에 있어서, 상기 태그는
    센서;
    상기 센서와 상기 디지털 콘트롤러간에 송수신되는 신호를 인터페이싱하는 인터페이스부를 더 포함하며,
    상기 디지털 콘트롤러는 상기 센서의 센싱 정보를 상기 메모리부에 저장하거나, 상기 리더기에 제공하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그.
  9. 제8항에 있어서, 상기 태그는
    상기 제1전극 패드를 통해 입력되는 신호에 따라 전압을 충전하여 동작 전압을 생성하는 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 주파수 식별 시스템의 태그.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 인체를 통해 전송되는 신호로부터 동작 전압을 제공받아 동작하고, 응답 신호를 인체로 출력하는 태그; 및
    상기 태그로 전송할 명령 또는 에너지원을 가지는 신호를 생성하여 인체로 출력하고, 인체를 통해 전송되는 상기 태그의 응답 신호를 수신하여 해독하는 리더기를 포함하며,
    상기 태그는,
    인체를 통해 전송되는 상기 리더기의 신호를 수신하거나, 상기 태그의 출력 신호를 인체로 출력하는 제1전극 패드;
    상기 리더기의 신호를 정류하여 직류 전압을 생성하는 정류부;
    상기 직류 전압을 동작 전압으로 변환하는 전력 관리부;
    상기 리더기의 신호를 복조하거나, 상기 태그의 출력 신호를 변조하여 상기 제1전극 패드로 전달하는 변복조부;
    상기 변복조부를 통해 복조된 상기 리더기의 신호에 응답하여 읽기 또는 쓰기 동작을 수행하는 디지털 콘트롤러;
    상기 태그의 식별 정보 및 상기 디지털 콘트롤러의 동작 결과에 따른 정보를 저장하는 메모리부;
    제2전극 패드;
    상기 제1전극 패드와 상기 제2전극 패드 사이에 연결되는 코일;
    상기 태그가 제1동작모드로 동작할 때에는 상기 제2전극 패드와 상기 정류부간을 연결하고, 상기 태그가 제2 동작모드로 동작할 때에는 상기 제2전극 패드와 상기 정류부간을 연결 해제하는 모드 선택부; 및
    상기 정류부의 앞단에 위치하여, 상기 태그의 입력 임피던스 값을 가변하는 임피던스 정합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 식별 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1동작모드는 상기 태그가 상호유도 방식 및 전자기파 방식 중 하나로 동작하는 모드이고, 상기 제2동작모드는 인체통신 방식으로 동작하는 모드인 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 식별 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 태그는
    센서;
    상기 센서와 상기 디지털 콘트롤러간에 송수신되는 신호를 인터페이싱하는 인터페이스부; 및
    상기 제1전극 패드를 통해 입력되는 신호에 따라 전압을 충전하여 동작 전압을 생성하는 배터리를 더 포함하며,
    상기 디지털 콘트롤러는 상기 센서의 센싱 정보를 상기 메모리부에 저장하거나, 상기 리더기에 제공하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인체 통신을 이용한 무선 식별 시스템.
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