KR100980584B1

KR100980584B1 - 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 ｒｆｉｄ 태그 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100980584B1
Application number: KR1020080093597A
Authority: KR
Inventors: 정재영; 이형섭; 김현석; 이상연; 신동범; 최수나; 표철식; 채종석
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2008-09-24
Filing date: 2008-09-24
Publication date: 2010-09-06
Also published as: KR20100034452A

Abstract

위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그 장치 및 방법을 개시한다. 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그는 연속파 및 리더 명령어를 수신하고 변조한 부반송파를 출력하는 안테나; 상기 리더 명령어를 복조하는 복조부; 태그를 식별하는 태그정보를 저장하는 태그 정보 저장부; 상기 리더 명령어 요청에 따라 상기 태그정보와 일치하는 스위치 제어신호를 생성하는 주제어기; 및, 상기 스위치 제어신호에 따라 서로 다른 위상을 가지는 부반송파를 선택적으로 출력하도록 안테나를 스위칭하여 역산란 변조하는 변조부를 포함한다.

위상 반전 진폭 편이, PR-ASK, 태그, 리더, RFID

Description

위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 ＲＦＩＤ 태그 장치 및 방법{RFID TAG APPARATUS AND METHOD FOR MODULATING BY PR-ASK}

본 발명은 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 위상 반전 진폭 편이(PR-ASK) 회로에서 서로 다른 부하 변조부 구현을 정합 회로를 이용하여 구현한 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-106-04, 과제명: RFID/USN용 센서 태그 및 선서 노드 기술 개발].

현재, 유비쿼터스(ubiquitous) 네트워크 기술이 많은 이들의 주목을 받고 있는데, 유비쿼터스 네트워크 기술이란 시간과 장소에 구애됨이 없이 다양한 네트워크에 자연스럽게 접속할 수 있도록 하는 기술을 의미한다. 이러한 유비쿼터스 네트워크 기술로서 RFID 기술을 들 수 있으며, 그 중에서 상거래에 도입된 RFID 기술 이 대표적이다.

RFID(Radio Frequency IDentification)는 무선 주파수를 이용하여 원격 사물에 부착된 태그(tag)를 인식함으로써 사물을 인식, 추적, 통제할 수 있는 기반을 제공하는 기술이다. 기존의 바코드의 경우처럼 레이저 판독기를 바코드에 직접 접촉을 하거나 가시대역 상에서 스캐닝을 해야 했던 것과는 달리, RFID 방식은 사물에 전파를 매개로 하는 초소형 칩(Chip)과 안테나를 태그 형태로 부착하여 처리하는 비접촉형 자동 식별 기술로서 포장 상태나 대상 표면의 재질, 환경 변화 여부 등에 관계없이 항상 인식이 가능하다. 또한 바코드와 비교하여 훨씬 많은 양의 정보 교환이 가능하고, 인식거리 또한 1.5 ~ 27m로 매우 길며, 금속을 제외한 장애물의 투과도 가능하다.

이러한 많은 장점으로 인해 RFID는 최근 산업계에서 바코드의 뒤를 이을 차세대 기술로 각광받고 있고, 그 적용분야도 정보통신은 물론 물류, 유통, 교통, 보안, 출입통제 등 다양한 분야에 응용이 가능하다.

RFID 시스템은 기본적으로 태그(tag), 리더(reader), 리더 안테나 그리고 태그로부터 읽어들인 데이터를 처리할 수 있는 데이터 처리 시스템으로 구성된다. 태그는 데이터를 저장하고 있는 메모리, IC회로, 마이크로 프로세서, 안테나로 구성되어 있으며, 수동형과 능동형으로 구분된다. 이는 내부의 에너지원 존재 여부로 구분되는데, 수동형 태그의 데이터 전송방식은 역산란(Backscatter) 변조방식을 사용한다. 여기서, 역산란 변조란 리더로부터 송출된 전파를 태그가 수신한 후, 그로부터 자신이 기동할 전력을 생성하고, 산란시켜 다시 리더로 전송할 때 그 산란되 는 전파의 크기나 위상을 변조하여 태그의 식별 코드나 정보를 보내는 방법이다.

이와 같은 태그를 부착한 사물이 리더의 인식영역 내에 놓이게 되면, 리더는 특정한 반송 주파수(Carrier Frequency)를 가지는 질문(Interrogation) 신호를 변조하여 태그에 보내고, 태그는 그 질문에 응답한다. 즉, 리더는 특정 주파수를 가지는 연속적인 전자파를 변조하여 태그에게 질문 신호를 송출하고, 태그는 리더로부터 송출된 전자파를 수신 후, 태그 칩의 내부 메모리에 저장된 정보를 리더에게 전달하기 위하여 상기 전자파를 역산란 변조(Back-Scattering Modulation)시켜 리더에게 되돌려 보낸다. 현재 UHF 대역 RFID통신에 있어 일반적인 태그는 리더로 데이터를 전송 시 ASK 또는 PSK 방식을 사용한다.

본 발명은 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명은 위상 반전 진폭 편이(PR-ASK) 회로에서 서로 다른 부하 변조부 구현을 정합 회로를 이용하여 구현한 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그는, 연속파 및 리더 명령어를 수신하고 변조한 부반송파를 출력하는 안테나; 상기 리더 명령어를 복조하는 복조부; 태그를 식별하는 태그정보를 저장하는 태그 정보 저장부; 상기 리더 명령어 요청에 따라 상기 태그정보와 일치하는 스위치 제어신호를 생성하는 주제어기; 및, 상기 스위치 제어신호에 따라 서로 다른 위상을 가지는 부반송파를 선택적으로 출력하도록 안테나를 스위칭하여 역산란 변조하는 변조부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 RFID 태그에서 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 방법은, 연속파 및 리더 명령어를 수신하는 단계; 상기 리더 명령어를 복조하는 단계; 상기 리더 명령어 요청에 따라 태그정보와 일치하는 스위치 제어신호를 생성하는 단계; 상기 스위치 제어신호에 따라 부반송파의 이전 심벌과 새 심벌의 위상이 180도로 반전되도록 두개의 스위치의 온(ON) 오프(OFF)를 제어하는 단계; 및, 두개의 정합회로 중에서 상기 두개의 스위치에 의해 활성화된 정합회로를 통해 부반송파의 위상을 변경하여 안테나를 통해 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명은 연속파 및 리더 명령어를 수신하고 변조한 부반송파를 출력하는 안테나; 상기 리더 명령어를 복조하는 복조부; 태그를 식별하는 태그정보를 저장하는 태그 정보 저장부; 상기 리더 명령어 요청에 따라 상기 태그정보와 일치하는 스위치 제어신호를 생성하는 주제어기; 및, 상기 스위치 제어신호에 따라 서로 다른 위상을 가지는 부반송파를 선택적으로 출력하도록 안테나를 스위칭하여 역산란 변조하는 변조부를 포함하는 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그에 관한 것으로 간단한 스위치 회로와 위상을 전이하는 정합회로의 추가만으로 PR-ASK 방식의 RFID 태그를 제공할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시 예는 서로 다른 부하 변조부 구현을 정합 회로를 이용하여 위상 반전 진폭 편이(PR-ASK) 회로를 구현한 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하 는 RFID 태그 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그의 내구 구성을 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면 RFID 태그(100)는 리더의 연속파(continuous wave) 및 리더 명령어를 수신하고 변조한 신호를 송신하는 안테나(130) 리더 명령어를 복조하는 복조부(110)와 역산란 변조를 수행하는 변조부(120)와 태그를 식별하는 고유정보를 저장하는 태그 정보부(150)와 태그를 제어하는 주제어부(140)를 포함하여 구성한다.

주제어부(140)는 복조부(110)에서 복조한 리더 명령어를 해독하고, 리더 명령어 요청에 따라 태그정보 저장부(150)에 저장된 태그정보와 일치하는 스위치 제어신호를 생성하고 생성한 스위치 제어신호를 변조부(120) 내의 스위치 제어부(124)로 제공한다.

위상 반전 진폭 편이 방식을 역산란 변조를 수행하는 변조부(120)는 스위치 제어부(124), 스위치(125, 126), 제1 정합회로(127), 제2 정합회로(128) 및, 정합용 트랜스(129)를 포함하여 구성한다.

스위치(125, 126)는 스위치 제어부(124)의 제어에 따라 각각 제1 정합회로(127) 또는 제2 정합회로(128)를 활성화 한다. 제1 정합회로(127)는 안테나(130)를 통해 발송하는 부반송파 심볼의 위상을 변경한다. 이때 변경하는 위상은 제2 정합회로(128)를 통해 변경되는 위상과 180도 반전 되도록 변경한다. 제2 정합회로(128)는 안테나(130)를 통해 발송하는 부반송파 심볼의 위상을 변경한다. 이때 변경하는 위상은 제1 정합회로(127)를 통해 변경되는 위상과 180도 반전 되도록 변 경한다. 정합용 트랜스(129)는 임피더스가 다른 제1 정합회로(127)와 제2 정합회로(128)의 출력을 결합하여 안테나(130)로 송신한다.

스위치 제어부(124)는 주제어부(140)로부터 제공받는 스위치 제어신호에 따라 이전 심벌과 새심벌의 위상이 180도로 반전되도록 두개의 스위치를 제어한다.

스위치(125, 126)는 고주파수(HF: High Frequency) 스위치로 전계 효과 트랜지스터(FET: Field Effect Transistor)로 구현할 수 있다.

스위치(125, 126)는 전류에 의해 활성화 되며, 두개의 스위치 온(ON)/오프(OFF)에 따른 통신 매칭 네트워크는 다음 <표 1>과 같다.

그러면 태그정보에 따른 스위치의 상태와 출력하는 역산란 부반송파의 상태는 아래 <표 2>와 같다.　

상술한 <표 2>를 도면으로 나타내면 도 2와 같이 도시화 할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 RFID 태그에서 제어신호 비트 패턴에 의한 두 개의 스위치 동작에 따른 PR-ASK의 신호를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면 PR-ASK 변조 신호가 (+j) 신호가 되기 위해서는 제1 스위치(125)는 온(ON)이고 제2 스위치(126)는 오프(OFF)인 경우이며, 마찬가지로 (-j) 신호가 되기 위해서는 제1 스위치(125)는 오프(OFF)이고 제2 스위치(126)는 온(ON)이 될 때임을 확인 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RFID 태그에서 제어신호 비트 패턴에 의한 스위치의 동작 및 출력 반송파의 위상을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면 태그정보(data)의 전송속도(data rate)가 f1인 태그 신호는 부반송파가 데이터 신호보다 4배 빠른 경우(N=4), 데이터를 인코딩하는 부반송파로의 데이터 전송 속도가 4*f1을 가지며, 이때의 PR-ASK 위상, 스위치의 상태는 도 3과 같이 도시할 수 있다. 이때 Q1은 제1 스위치(125)이고 Q2는 제2 스위치(126)이다.

도 3을 살펴보면 태그정보 값이 0 에서 1 로 변화할 때 부반송파 위상은 180도로 천이되고 크기는 유지함으로써 데이터를 변조함을 확인할 수 있으며 태그정보 값이 1 에서 0 으로 변화할 때 부반송파 위상은 일정하게 유지함을 확인할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 RFID 태그에서 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 방법을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 RFID 태그에서 위상 반전 진폭 편이 방식으로 역산란 변조하는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 4를 참조하면 본 발명의 실시 예에 따른 RFID 태그는 400단계에서 리더로부터 연속파 및 리더 명령어를 수신하면, 402단계로 진행하여 리더 명령어를 복조하고, 404단계로 진행하여 리더 명령어 요청에 따라 태그정보 저장부(150)에 저장된 태그정보와 일치하는 스위치 제어신호를 생성하고, 406단계로 진행하여 스위치 제어신호에 따라 이전 심벌과 새심벌의 위상이 180도로 반전되도록 두개의 스위치를 제어하고, 408단계로 진행하여 스위치에 따라 활성화된 정합 회로를 통해 심볼의 위상을 변환하여 안테나로 출력한다.

RFID 태그에서 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그의 내구 구성을 도시한 도면,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 RFID 태그에서 제어신호 비트 패턴에 의한 두 개의 스위치 동작에 따른 PR-ASK의 신호를 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RFID 태그에서 제어신호 비트 패턴에 의한 스위치의 동작 및 출력 반송파의 위상을 개략적으로 도시한 도면 및,

Claims

연속파 및 리더 명령어를 수신하고 변조한 부반송파를 출력하는 안테나;

상기 리더 명령어를 복조하는 복조부;

태그를 식별하는 태그정보를 저장하는 태그 정보 저장부;

상기 리더 명령어 요청에 따라 상기 태그정보와 일치하는 스위치 제어신호를 생성하는 주제어기; 및

상기 스위치 제어신호에 따라 서로 다른 위상을 가지는 부반송파를 선택적으로 출력하도록 안테나를 스위칭하여 역산란 변조하는 변조부를 포함함을 특징으로 하는 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그.
제1항에 있어서, 상기 변조부는,

상기 안테나를 통해 발송하는 부반송파의 위상을 변경하는 제1 정합회로;

상기 안테나를 통해 발송하는 부반송파의 위상을 상기 제1 정합회로를 통해 변경되는 위상과 180도 반전 되도록 변경하는 제2 정합회로;

상기 제1 정합회로와 상기 제2 정합회로의 출력을 결합하여 상기 안테나로 출력하는 정합용 트랜스;

상기 제1 정합회로를 활성화 하는 제1 스위치;

상기 제2 정합회로를 활성화 하는 제2 스위치; 및

상기 스위치 제어신호에 따라 부반송파의 이전 심벌과 새 심벌의 위상이 180도로 반전되도록 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 온(ON) 오프(OFF)를 제어하는 스위치 제어부를 포함함을 특징으로 하는 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그.
제2항에 있어서, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치는,

고주파수(HF: High Frequency) 스위치임을 특징으로 하는 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 RFID 태그.
연속파 및 리더 명령어를 수신하는 단계;

상기 리더 명령어를 복조하는 단계;

상기 리더 명령어 요청에 따라 태그정보와 일치하는 스위치 제어신호를 생성하는 단계;

상기 스위치 제어신호에 따라 부반송파의 이전 심벌과 새 심벌의 위상이 180도로 반전되도록 두개의 스위치의 온(ON) 오프(OFF)를 제어하는 단계; 및

두개의 정합회로 중에서 상기 두개의 스위치에 의해 활성화된 정합회로를 통해 부반송파의 위상을 변경하여 안테나를 통해 출력하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 RFID 태그에서 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 두개의 정합회로는,

각기 변경하는 위상의 차이가 180도로 반전됨을 특징으로 하는 RFID 태그에서 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 방법.
제4항에 있어서, 상기 두개의 스위치는,

고주파수(HF: High Frequency) 스위치임을 특징으로 하는 RFID 태그에서 위상 반전 진폭 편이 방식으로 변조하는 방법.