KR101781743B1 - Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법 - Google Patents

Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 두 개의 안테나를 각각 가지는 리더기 및 태그를 포함하는 Wi-Fi 백스캐터 시스템을 이용한 통신 방법에 있어서, 상기 리더기는 제1 주파수 대역에서 생성한 무선 패킷을 송신 안테나를 통하여 상기 태그로 전송하는 단계와, 상기 태그는 수신 안테나를 통하여 수신되는 상기 무선 패킷을 제2 주파수 대역으로 변환하고, 상기 변환한 제2 주파수 대역의 무선 패킷에 자신의 정보 비트를 실어 송신 안테나를 통하여 상기 리더기로 백스캐터링하는 단계, 및 상기 리더기는 상기 태그로부터 백스캐터링되는 신호를 수신 안테나를 통해 수신하는 단계를 포함하는 백스캐터 통신 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법에 따르면, 액세스 포인트의 사용이 어려운 환경에서 리더기가 액세스 포인트의 역할을 대신할 경우 리더기에서 태그로의 무선 패킷의 송신과 태그로부터 백스캐터링 정보의 수신을 동시에 수행할 수 있도록 구현하여 태그의 전력 소모를 줄이고 태그의 크기 및 복잡도를 감소시킬 수 있다.

Description

Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법{Wi-Fi backscatter system and backscatter communication method using the same}
본 발명은 Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액세스 포인트의 사용이 불가한 환경에서 리더가 액세스 포인트의 역할을 대신할 수 있는 Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 RFID 시스템에 기반한 Wi-Fi 백스캐터 통신 시스템을 나타낸 도면이다. Wi-Fi 백스캐터 시스템은 3가지 요소인 Wi-Fi AP(10)(Wi-Fi Helper; 액세스 포인트), Wi-Fi 리더(20)(Wi-Fi Reader; 휴대폰 등의 단말), 그리고 태그(30)(Wi-Fi backscatter Tag; RF 급전 장치)로 구성되어 있다. Wi-Fi AP(10)와 Wi-Fi 리더(20)는 Wi-Fi 장치 중 하나이며, Wi-Fi 패킷의 송수신이 가능하다.
태그(30)는 RF-powered 기능을 가진 무전지 태그(battery-free Tag)이며, 다른 요소와 달리 Wi-Fi 장치가 아니기에 Wi-Fi 패킷을 송신할 수 없으며, 수신되는 Wi-Fi 패킷을 읽어들일 수 없다. 하지만, 태그(30)는 자신이 전송하고자 하는 정보를 Wi-Fi 패킷을 이용하여 리더(20)에게 백스캐터링(backscattering; 후방 산란)을 통해 전달하는 것이 가능하며, 이와 같이 인터넷 연결되는 기법을 Wi-Fi 백스캐터라 정의한다.
일반적으로 리더(20)는 태그(10)에게 정보(ex, 센싱 신호)를 요청하면, 태그(10)는 아이들(Idle) 상태에서 깨어난 후, 자신이 전송하고자 하는 정보 비트(리더(20)가 요청한 정보)를 AP(10)로부터 수신되는 Wi-Fi 패킷에 실어 전송한다.
도 1에 도시된 바와 같이, Wi-Fi 백스캐터 시스템에서, 태그(30)는 Wi-Fi AP(10)로부터 받은 신호를 안테나 반사량 조절을 통해 레벨 변조하여 Wi-Fi 리더(30)에게 전송 가능하다. 태그(30)가 Wi-Fi AP(10)로부터 받은 신호를 백스캐터 방식을 사용하여 Wi-Fi 리더(20)로 전송할 때, 리더(20)에게 전송할 정보가 '1'일 때는 Wi-Fi 패킷을 높은 레벨(크기)로 반사시키고 '0'일 때는 낮은 레벨로 반사시키는 방법으로 자신의 데이터를 레벨 변조하여 전송한다. 여기서 태그(30)는 보내고자 하는 데이터 1비트 당 1개의 Wi-Fi 패킷을 사용한다.
추후 리더(20)는 태그로부터 기 설정된 레벨 이상의 에너지가 들어올 경우에는 '1'로, 들어오지 않는 경우에는 '0'으로 판별한다. 또한, 리더(20)가 태그(30)에게 정보를 보낼 때는, 태그(10)가 정보를 읽을 수 있도록, '0'을 보낼 때는 Wi-Fi 패킷을 전송하지 않고 '1'을 보낼 때는 Wi-Fi 패킷을 전송하는 방식을 사용한다.
태그(30)는 리더(20)가 보낸 신호의 전력에 대한 진폭의 차이를 이용하여 리더(20)가 보낸 신호를 확인할 수 있고, 그 응답 신호를 임피던스 변조를 통해 리더(20)에게 반사시킬 수도 있다. 또한, 태그(30)는 수신되는 Wi-Fi 패킷을 에너지 하베스팅(Harvesting) 기술을 통하여 자신의 전력으로 충전하여 사용할 수 있다.
그런데, 도 1의 시스템에서 Wi-Fi AP(10)가 존재하지 않는 경우 또는 Wi-Fi AP(10)의 신호가 약한 경우, Wi-Fi AP(10) 대신 Wi-Fi 리더(20)가 Wi-Fi 패킷을 태그(30)에게 보내주게 된다. 이후 태그(30)는 리더(20)로부터 받은 Wi-Fi 패킷에 정보를 실어 리더(20)로 백스캐터링 전송한다.
하지만 리더(20)의 안테나는 하나이고 송신과 수신을 동시에 할 수 없다. 이 때문에, AP(10)가 없는 경우, 리더(20)가 Wi-Fi 패킷을 태그(30)에게 보내는 동작과, 태그(30)로부터 정보를 받는 동작을 동시가 아닌 순차적으로 수행해야 한다.
즉, 리더(20)는 먼저 태그(30)로 Wi-Fi 패킷을 전송한다. 그러면, 태그(30)는 리더(20)로부터 수신한 Wi-Fi 패킷을 저장해 두었다가, 저장한 Wi-Fi 패킷에 정보 비트를 실어 리더(20)로 백스캐터링 전송한다. 하지만, 이와 같은 방법은 태그(30)가 Wi-Fi 패킷을 저장해 두어야 하므로, 태그(30)의 전력 소비가 커지게 되고 회로 복잡도 및 크기가 증가되는 문제점이 있다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 한국등록특허 제0825362호(2008.04.28 공고)에 개시되어 있다.
본 발명은 액세스 포인트의 사용이 불가한 환경에서 리더가 액세스 포인트의 역할을 대신할 경우 리더기에서 태그로의 무선 패킷의 송신과 태그로부터 정보의 수신을 동시에 수행할 수 있는 Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법을 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 두 개의 안테나를 각각 가지는 리더기 및 태그를 포함하는 Wi-Fi 백스캐터 시스템을 이용한 통신 방법에 있어서, 상기 리더기는 제1 주파수 대역에서 생성한 무선 패킷을 송신 안테나를 통하여 상기 태그로 전송하는 단계와, 상기 태그는 수신 안테나를 통하여 수신되는 상기 무선 패킷을 제2 주파수 대역으로 변환하고, 상기 변환한 제2 주파수 대역의 무선 패킷에 자신의 정보 비트를 실어 송신 안테나를 통하여 상기 리더기로 백스캐터링하는 단계, 및 상기 리더기는 상기 태그로부터 백스캐터링되는 신호를 수신 안테나를 통해 수신하는 단계를 포함하는 백스캐터 통신 방법을 제공한다.
여기서, 상기 제2 주파수 대역은, 상기 제1 주파수 대역보다 높은 대역이거나 상기 제1 주파수 대역에 대한 N배(N은 2 이상의 정수) 주파수 대역일 수 있다.
또한, 상기 태그는, 상기 대역의 변환을 위한 발진기 및 믹서를 포함하고, 상기 리더기로부터 수신되는 무선 패킷의 패킷 단위 길이가 길수록 상기 발진기의 발진 주파수를 증가시킬 수 있다.
또한, 상기 리더기는, 상기 태그로부터 수신되는 백스캐터링 신호를 패킷 단위로 구분하여 분할한 후 상기 분할한 각 신호의 레벨을 기 설정된 임계값과 비교하여 상기 패킷당 하나의 비트를 복조할 수 있다.
또한, 상기 백스캐터 통신 방법은, 상기 태그는 센서로부터 받은 센싱 정보를 메모리에 저장하는 단계, 및 상기 리더기는 상기 무선 패킷을 전송하기 이전에 상기 태그에게 상기 센싱 정보를 요청하는 단계를 더 포함하고, 상기 정보 비트는 상기 센싱 정보를 포함한 비트일 수 있다.
그리고, 본 발명은, 두 개의 안테나를 각각 가지는 리더기 및 태그를 포함하는 Wi-Fi 백스캐터 시스템에 있어서, 상기 리더기는, 제1 주파수 대역에서 생성한 무선 패킷을 송신 안테나를 통하여 상기 태그로 전송하며, 상기 태그는, 수신 안테나를 통하여 수신되는 상기 무선 패킷을 제2 주파수 대역으로 변환하고, 상기 변환한 제2 주파수 대역의 무선 패킷에 자신의 정보 비트를 실어 송신 안테나를 통하여 상기 리더기로 백스캐터링하며, 상기 리더기는, 상기 태그로부터 백스캐터링되는 신호를 수신 안테나를 통해 수신하는 Wi-Fi 백스캐터 시스템을 제공한다.
본 발명에 따른 Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법에 따르면, 액세스 포인트의 사용이 어려운 환경에서 리더기가 액세스 포인트의 역할을 대신할 경우 리더기에서 태그로의 무선 패킷의 송신과 태그로부터 백스캐터링 정보의 수신을 동시에 수행할 수 있도록 구현하여, 태그가 무선 패킷을 저장할 필요가 없게 되고 그만큼 태그의 전력 소모를 줄이고 태그의 크기 및 복잡도를 감소시킬 수 있다.
도 1은 일반적인 RFID 시스템에 기반한 Wi-Fi 백스캐터 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 Wi-Fi 백스캐터 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 Wi-Fi 백스캐터 시스템을 이용한 백스캐터 통신 방법을 설명하는 도면이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
본 발명은 Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법에 관한 것으로, Wi-Fi AP(액세스 포인트)가 존재하지 않거나 Wi-Fi AP의 Wi-Fi 신호가 약한 환경 하에서, 리더기가 AP를 대신하여 Wi-Fi 패킷을 태그로 전송하되, 리더기에서의 Wi-Fi 패킷 전송과 태그에서의 Wi-Fi 패킷에 대한 백스캐터링(후방 산란) 전송이 동시에 이루어지게 하는 기법을 제시한다.
백스캐터링 기술은 태그가 자신이 전송할 정보를 Wi-Fi 패킷에 실어 백스캐터링(backscattering; 후방 산란)을 통해 전달하는 기술에 해당한다. 이러한 백스캐터링 기술의 기본 원리는 앞서 설명한 바 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 Wi-Fi 백스캐터 시스템을 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 Wi-Fi 백스캐터 시스템은 리더기(100) 및 태그(200)를 포함한다.
도 2의 시스템의 경우 AP의 사용이 어려운 환경에서 고려되는 백스캐터 시스템으로서 기존의 도 1의 시스템과는 달리 AP의 도시는 생략되어 있다. 일반적인 Wi-Fi 백스캐터 시스템에서 리더기는 무선 공유기 등과 같은 AP로부터 수신되는 Wi-Fi 패킷을 통하여 무선 인터넷 연결된다. 다만, 본 발명의 실시예는 AP의 이용이 어려운 경우로서 리더기(100)가 AP의 역할을 대신한다.
리더기(100)는 기존의 도 1의 시스템에서와 같이 통상의 휴대폰, 스마트폰, 스마트 패드, 노트북 등의 와이파이 전송을 지원하는 개인 휴대 단말에 해당될 수 있다.
리더기(100)는 태그(200)로 정보(ex, 센싱 정보)를 요청하고, 태그(200)는 그에 대한 응답을 리더기(100)로 전송할 수 있다. Wi-Fi 백스캐터 시스템에서 일반적으로 리더기(100)는 태그(200)에게 하향 링크(Down Link)를 통해 정보(ex, 센싱 정보)를 요청할 수 있으며, 태그(200)는 그에 대한 응답을 상향 링크(Up Link)를 통해 리더기(100)로 전송할 수 있다.
본 실시예에서 태그(200)는 센서 노드(무전력 센서 노드)를 의미할 수 있다. 태그(200)는 센서에 연결 또는 내장되는 형태로 구현될 수 있으며, 리더기(100)에서 센싱 정보의 요청이 오면, 기 저장한 센싱 정보를 리더기(100)로 전송한다. 이러한 태그(200)는 별도의 전원 공급 장치(배터리)가 존재하지 않는 무 전지(battery-free)의 수동형 태그 즉, RFID 태그의 형태일 수 있다.
태그(200)는 무선 패킷(Wi-Fi 패킷)을 복조하는 능력이 없음에도 불구하고 백스캐터링(backscattering; 후방 산란) 기술을 이용하여 자신의 고유 정보 또는 센서의 센싱 정보를 리더기(100)로 전달할 수 있다. 백스캐터 기술은 안테나의 반사량 조절(간헐적 반사)을 이용한 기술이다.
예를 들어, 태그(200)가 리더기(100)에 전송할 정보(비트)가 '1'일 때는 Wi-Fi 패킷을 높은 레벨(크기)로 변조하여 리더기(100)로 반사시키고 '0'일 때는 낮은 레벨로 변조하는 방법으로 데이터를 전송한다. 물론 '0'일 때는 Wi-Fi 패킷의 반사가 거의 이루어지지 않는다. 이와 같은 방법으로 태그(200)는 하나의 Wi-Fi 패킷 당 하나의 정보 비트(1 또는 0)를 리더기(100)로 전송할 수 있다. 이후, 리더(20)는 태그로부터 기 설정된 레벨 이상의 에너지가 들어올 경우에는 '1'로, 들어오지 않는 경우에는 '0'으로 판별할 수 있다.
태그(200)는 리더기(100)로부터 수신되는 Wi-Fi 패킷 신호를 에너지 하베스팅(Harvesting) 기술을 통해 자신의 전력으로 충전하여 사용하는 것이 가능하다. 즉 태그(200)는 리더기(100)로부터 수신한 무선 패킷을 에너지원으로 사용함으로써 별도의 전력 공급 장치 없이 통신할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시스템에서, 리더기(100) 및 태그(200)는 각각 두 개의 안테나(송신 안테나, 수신 안테나)를 가진다. AP가 없는 환경에서, 리더기(100)는 자신의 송신 안테나를 이용하여 AP 대신에 태그(200)로 무선 패킷(Wi-Fi 패킷)을 전송한다. 이때 무선 패킷은 제1 주파수 대역(예를 들어, 20MHz 대역)의 신호로 가정한다.
리더기(100)는 제1 주파수 대역의 무선 패킷을 자신의 송신 안테나를 통해 지속적으로 전송하는 동안, 그에 대응하여 태그(200)가 무선 패킷을 백스캐터링(간헐적 반사)하는 신호를 자신의 수신 안테나를 통하여 수신하게 된다. 이와 같이 태그(200)가 백스캐터링하는 신호에는 태그의 정보 비트(센싱 정보)가 실려 있다.
여기서, 본 발명의 실시예에서 태그(200)가 리더기(100)로 보내는 신호는 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역의 신호로 구성된다. 이에 따르면, 리더기(100)가 태그(200)로 전송하는 송신 신호와, 태그(200)부터 받는 수신 신호 간의 주파수 대역이 상이하므로, 리더기(100)의 입장에서 송신 신호와 수신 신호 간에 간섭이 전혀 발생하지 않는다.
즉, 리더기(100)는 제1 주파수 대역의 무선 패킷을 자신의 송신 안테나를 통해 태그(200)로 전송하는 동시에, 그에 대한 응답(간헐적 반사)으로 보내지는 제2 주파수 대역의 백스캐터링 신호를 수신 안테나를 통해 태그(200)로부터 수신할 수 있다.
본 발명의 실시예에서 태그(200)는 구체적으로, 두 안테나 이외에도, 전력 검출부(210), 제어부(220), 메모리(225), 믹서(230), 발진기(240), BPF(250), 변조부(260)를 포함한다.
태그(200)의 수신 안테나는 리더기(100)로부터 제1 주파수 대역의 무선 패킷을 수신한다. 전력 검출부(210)는 수신 안테나를 통해 수신되는 무선 패킷을 감지하고 이에 관한 정보를 제어부(220)로 전송하는 역할과 동시에, 수신되는 무선 패킷을 에너지 하베스팅 기술을 통해 충전하여 태그(200)가 무전력 센서 노드로 동작할 수 있게 한다.
메모리(225)는 센서의 센싱 정보가 저장되는 영역이다. 메모리(225)에 저장된 센싱 정보는 리더기(100)의 요청이 있을 때 제어부(220)에 의해 출력되어 변조부(260)로 전달될 수 있다. 물론 제어부(220)는 각 부(210,225,230,240,250,260)의 동작을 제어할 수 있다.
믹서(230)(Mixer)는 주파수 혼합기를 의미하고 발진기(240)는 국부 발진기(Local Oscillator)를 의미한다. 이러한 믹서(230) 및 발진기(240)는 주파수 대역의 변환을 위한 주파수 변환기의 요소에 해당한다.
믹서(230)에는 발진기(240)에 의한 발진 주파수 신호와 리더기(100)에 의한 제1 주파수 대역(f1)의 무선 패킷의 신호가 입력되며, 입력된 두 신호를 혼합함에 따라, 제1 주파수 대역의 무선 패킷을 제2 주파수 대역(f2)의 무선 패킷으로 변환한다. 물론, 믹서(230)의 출력단에 부가된 BPF(Band Pass Filter)(250)는 제2 주파수 대역 이외의 주파수 성분을 필터링하여 노이즈 성분을 제거하는 역할을 한다.
본 발명의 실시예에서, 제2 주파수 대역(f2)은 제1 주파수 대역(f1)보다 높은 대역일 수 있고, 그 중에서도 제1 주파수 대역에 대한 N배(N은 2 이상의 정수) 주파수 대역일 수 있다. 예를 들어, 제2 주파수 대역은 제1 주파수 대역(ex, 20MHz)의 2배에 해당하는 주파수 대역(ex, 40MHz)에 해당할 수 있다.
변조부(260)는 믹서(230)를 통해 출력된 제2 주파수 대역(f2)의 무선 패킷에 자신의 정보 비트(센싱 정보를 구성하는 비트)를 실어 자신의 송신 안테나를 통하여 리더기(100)로 순차적으로 백스캐터링 전송한다.
예를 들어, 변조부(260)는 보내고자 하는 비트가 '1'이면 믹서(230)로부터 수신되는 무선 패킷을 높은 크기(레벨)의 신호로 변조하여 리더기(100)로 보내고, '0'의 비트이면 수신되는 무선 패킷을 낮은 크기(레벨)의 신호로 변조하여 리더기(100)로 보낸다. 물론, '0'의 비트의 경우 변조 크기가 매우 낮으므로(크기가 억제되므로) 반사되는 신호가 거의 존재하지 않는다.
이러한 변조는 패킷 단위로 이루어진다. 즉, 1개의 무선 패킷 당 1개 비트의 정보가 리더기(100)로 전송된다. 예를 들어, 태그(200)가 전송할 센싱 데이터가 '10' 이면, '1'에 대응하여 한 개 패킷 단위를 반사하고, 이어서 '0'에 대응하여 한 개 패킷 단위를 반사하지 않는다.
리더기(100)는 태그(200)로부터 백스캐터링되는 신호(태그(200)로부터 반사되는 제2 주파수 대역의 무선 패킷 신호)를 수신 안테나를 통해 수신한다. 그리고 리더기(100)는 수신한 신호를 Wi-Fi 패킷 단위로 쪼개어 임계 값(threshold)을 기준으로 비교하여 비트를 판별할 수 있다.
즉, 리더기(100)는 태그(200)로부터 수신되는 백스캐터링 신호를 패킷 단위로 구분하여 분할한 다음, 분할한 각 신호의 레벨을 기 설정된 임계값과 비교하는 방법을 사용하여, 1개의 패킷당 1개의 비트를 복조할 수 있게 된다. 예를 들어, 임계값 이상의 크기로 수신된 패킷은 '1'의 비트, 임계 이하로 수신된 패킷은 '0'의 비트로 복조한다.
한편, 본 발명의 실시예에서 태그(200)는 리더기(100)로부터 수신되는 무선 패킷의 패킷 단위 길이(패킷 당 길이)가 길수록 발진기의 발진 주파수를 증가시킬 수 있다. 패킷의 단위 길이가 긴 경우, 짧은 경우에 비하여, 높은 주파수로 변환한 후에도 리더기(100)에서의 신호의 복조 과정에 큰 어려움이 없기 때문에, 발진 주파수를 더욱 높이는 것이 가능해지고 이 경우 송수신 간의 간섭을 더욱 줄일 수 있다.
무선 패킷을 더욱 높은 주파수 대역으로 변환하게 되면 패킷을 구성한 신호 간의 간격이 더욱 촘촘해지고 패킷의 길이는 짧아지게 된다. 초기에 무선 패킷의 길이가 짧다면 높은 주파수 대역으로 변환 시에는 패킷의 길이가 매우 짧아지게 되고 추후 리더기(100)가 패킷 1개당 1비트를 복조할 때 패킷 단위의 구분이 어려워져 복조 과정에 어려움을 겪을 수도 있다.
하지만, 무선 패킷의 패킷 단위가 긴 경우는 짧은 경우보다 상대적으로 발진기의 발진 주파수를 더욱 높게 설정하여도 복조 과정에 큰 영향을 미치지 않는다. 더욱이, 발진 주파수가 높을수록 제1 주파수 대역으로부터 제2 주파수 대역이 멀리 떨어질 수 있기 때문에, 송수신 신호 간에 간섭이 더욱 최소화된다.
그 예로서, 태그(200)는 리더기(100)로부터 수신된 무선 패킷의 패킷 단위 길이가 기 설정된 기준 길이보다 작을 경우, f2가 f1의 2배가 되도록 발진 주파수를 설정할 수 있고, 기준 길이보다 높으면 2배보다 높은 3배, 4배 등이 되도록 발진 주파수를 더욱 높게 설정할 수 있다.
발진기(240)의 발진 주파수는 제어부(220)에 의해 조절될 수 있다. 제어부(220)는 전력 검출부(210)로부터 전달받은 무선 패킷의 패킷 단위 길이를 확인하고 이를 기초로 발진기(240)의 발진 주파수를 조절할 수 있다. 발진기(240)는 전압 제어 발진기로 구현될 수도 있다. 그 밖에도 각각 상이한 발진 주파수를 가지는 복수의 발진기를 태그(200)에 내장하고 제어부(220)가 그 중 하나를 스위치 등의 제어를 통하여 선택할 수도 있다.
이하에서는 상술한 내용을 기초로, 본 발명의 실시예에 따른 백스캐터 통신 방법에 관하여 설명한다. 도 3은 도 2에 도시된 Wi-Fi 백스캐터 시스템을 이용한 백스캐터 통신 방법을 설명하는 도면이다.
먼저, 무전력 센서 노드인 태그(200)는 센싱 정보를 메모리(225)에 저장한다(S310). 그리고, 리더기(100)는 하향 링크(Down Link) 를 통해 태그(200)로 센싱 정보를 요청한다(S320).
이때, 태그(200)는 그에 대한 응답으로 센싱 정보를 상향 링크(Up Link)를 통하여 리더기(100)로 제공할 수 있어야 한다. 이를 위해, 리더기(100)는 제1 주파수 대역(f1)에서 생성한 무선 패킷을 태그(200)로 전송한다(S330).
그러면, 태그(200)는 리더기(100)로부터 수신되는 무선 패킷을, 믹서(230) 및 발진기(240)를 포함한 주파수 변환기를 이용하여, 제2 주파수 대역으로 변환한다(S340). 그리고, 변환한 제2 주파수 대역의 무선 패킷에 센싱 정보의 비트를 실어서 리더기(100)로 백스캐터링 전송한다(S350).
리더기(100)는 태그(200)로부터 백스캐터링되는 신호를 수신하며, 수신한 신호를 패킷 단위로 쪼개어 임계 값(threshold)과 비교하여, 태그(200)가 보낸 센싱 정보의 비트를 복조한다(S360).
이상과 같은 본 발명에 따른 Wi-Fi 백스캐터 시스템 및 그것을 이용한 백스캐터 통신 방법에 따르면, 액세스 포인트의 사용이 어려운 환경에서 리더기가 액세스 포인트의 역할을 대신할 경우 리더기에서 태그로의 무선 패킷의 송신과 태그로부터 정보의 수신을 동시에 수행할 수 있도록 구현하여, 태그가 무선 패킷을 저장할 필요가 없게 되고 그만큼 태그의 전력 소모를 줄이고 태그의 크기 및 복잡도를 감소시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 리더기 200: 태그
210: 전력 검출부 220: 제어부
225: 메모리 230: 믹서
240: 발진기 250: BPF
260: 변조부

Claims (10)

  1. 두 개의 안테나를 각각 가지는 리더기 및 태그를 포함하는 백스캐터 시스템을 이용한 통신 방법에 있어서,
    상기 리더기는 제1 주파수 대역에서 생성한 무선 패킷을 송신 안테나를 통하여 상기 태그로 전송하는 단계;
    상기 태그는 수신 안테나를 통하여 수신되는 상기 무선 패킷을 제2 주파수 대역으로 변환하고, 상기 변환한 제2 주파수 대역의 무선 패킷에 자신의 정보 비트를 실어 송신 안테나를 통하여 상기 리더기로 백스캐터링하는 단계; 및
    상기 리더기는 상기 태그로부터 백스캐터링되는 신호를 수신 안테나를 통해 수신하는 단계를 포함하며,
    상기 제2 주파수 대역은,
    상기 제1 주파수 대역보다 높은 대역이거나 상기 제1 주파수 대역에 대한 N배(N은 2 이상의 정수) 주파수 대역이며,
    상기 태그는,
    상기 대역의 변환을 위한 발진기 및 믹서를 포함하고, 상기 리더기로부터 수신되는 무선 패킷의 패킷 단위 길이가 길수록 상기 발진기의 발진 주파수를 증가시키는 백스캐터 통신 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 리더기는,
    상기 태그로부터 수신되는 백스캐터링 신호를 패킷 단위로 구분하여 분할한 후 상기 분할한 각 신호의 레벨을 기 설정된 임계값과 비교하여 상기 패킷당 하나의 비트를 복조하는 백스캐터 통신 방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 태그는 센서로부터 받은 센싱 정보를 메모리에 저장하는 단계; 및
    상기 리더기는 상기 무선 패킷을 전송하기 이전에 상기 태그에게 상기 센싱 정보를 요청하는 단계를 더 포함하고,
    상기 정보 비트는 상기 센싱 정보를 포함한 비트인 백스캐터 통신 방법.
  6. 두 개의 안테나를 각각 가지는 리더기 및 태그를 포함하는 백스캐터 시스템에 있어서,
    상기 리더기는,
    제1 주파수 대역에서 생성한 무선 패킷을 송신 안테나를 통하여 상기 태그로 전송하며,
    상기 태그는,
    수신 안테나를 통하여 수신되는 상기 무선 패킷을 제2 주파수 대역으로 변환하고, 상기 변환한 제2 주파수 대역의 무선 패킷에 자신의 정보 비트를 실어 송신 안테나를 통하여 상기 리더기로 백스캐터링하며,
    상기 리더기는,
    상기 태그로부터 백스캐터링되는 신호를 수신 안테나를 통해 수신하며,
    상기 제2 주파수 대역은,
    상기 제1 주파수 대역보다 높은 대역이거나 상기 제1 주파수 대역에 대한 N배(N은 2 이상의 정수) 주파수 대역이며,
    상기 태그는,
    상기 대역의 변환을 위한 발진기 및 믹서를 포함하고, 상기 리더기로부터 수신되는 무선 패킷의 패킷 단위 길이가 길수록 상기 발진기의 발진 주파수를 증가시키는 백스캐터 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 리더기는,
    상기 태그로부터 수신되는 백스캐터링 신호를 패킷 단위로 구분하여 분할한 후 상기 분할한 각 신호의 레벨을 기 설정된 임계값과 비교하여 상기 패킷당 하나의 비트를 복조하는 백스캐터 시스템.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 태그는 센서로부터 받은 센싱 정보를 메모리에 저장하고,
    상기 리더기는 상기 무선 패킷을 전송하기 이전에 상기 태그에게 상기 센싱 정보를 요청하며,
    상기 정보 비트는 상기 센싱 정보를 포함한 비트인 백스캐터 시스템.
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