KR101970786B1

KR101970786B1 - Ｒｆｉｄ 시스템 및 이의 통신방법

Info

Publication number: KR101970786B1
Application number: KR1020120087810A
Authority: KR
Inventors: 배지훈; 박찬원; 박형철; 채종석; 표철식
Original assignee: 한국전자통신연구원; 서울과학기술대학교 산학협력단
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2012-08-10
Publication date: 2019-04-22
Also published as: KR20130047561A

Abstract

본 발명은 오류정정코드, 프리앰블 코드 및 복수개의 백스캐터-모듈레이터(backscatter-modulator)를 이용하여 M-PAM(pulse amplitude modulation) 또는 M-QAM(quadrature amplitude modulation) 변조 방식을 이용하는 RFID 시스템 및 이의 통신방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 RFID 태그 및 RFID 태그와 통신하는 리더장치를 갖는 RFID 시스템의 RFID 태그는 M레벨의 변조를 수행하는 M-PAM(pulse amplitude modulation)과 M-QAM(quadrature amplitude modulation) 중 어느 하나의 방식으로 리더장치와 통신을 수행하며 M레벨에 대응되어 작동되는 N개의 로드-모듈레이터(load-modulator)와 N개의 안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 복수의 로드-모듈레이터를 이용한 M-PAM 또는 M-QAM 변조 방식, 오류정정 코드 및 자기상관 특성이 델타함수에 가까운 프리앰블 코드를 사용하여 고속 전송의 통신 성능을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 대량의 개별 물품 고속 인식 및 다량 정보를 읽고/쓰는 다양한 요구를 충족시킬 수 있다.

Description

ＲＦＩＤ 시스템 및 이의 통신방법{RFID SYSTEM AND COMMUNICATION METHOD THEREOF}

본 발명은 RFID 시스템 및 이의 통신방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 RFID 시스템 상에서 RFID 태그와 리더장치 상호 간의 고속데이터 통신이 가능한 RFID 시스템 및 이의 통신방법에 관한 것이다.

일반적으로 RFID 시스템은 RFID 태그와 리더장치 상호 간의 반송파 통신에 의해 RFID 태그에 저장된 태그 정보를 인식하는 시스템이다. RFID 시스템 중 수동형 RFID 시스템은 대상 정보를 저장한 RFID 태그가 리더장치와의 통신을 위한 장치를 갖지 않는 시스템이다. 수동형 RFID 시스템의 RFID 태그는 리더장치로부터 무선환경 상에서 캐리어 신호를 수신하여 자체 전원을 생성함으로써, 백스캐터(backscatter) 기반으로 리더장치와의 통신을 수행한다.

이러한 수동형 RFID 시스템은 개발대상체 정보 제공 등이 가능하여 바코드에 비하여 높은 인식거리 및 복수개의 RFID 태그들에 대한 동시인식, 그리고 RFID 태그 메모리에 정보의 읽기/쓰기 등의 다양한 응용분야를 가질 수 있다.

한편, 수동형 RFID 시스템의 기술은 기존의 Pallet/Case 레벨의 물품 인식으로부터 개별 물품 단위(Item-Level-Tagging) 인식으로 그 영역이 점차 확장되고 있는 추세이다. 이러한 종래의 RFID 시스템은 미국등록특허 제5,649,296호에 개시되어 있다.

그런데, 종래의 RFID 시스템은 상기한 RFID 시스템의 기능이 확장되는 추세에 부합하여 RFID 시스템의 기술을 개별 단위 물품 인식에 적용 및 확대할 경우, 그 성능 및 전송속도에 한계가 발생하고 있다. 예를 들어 설명하면 다음과 같은 문제점이 발생된다.

첫째, 종래의 RFID 시스템의 성능 관점에서의 문제점은 낮은 신호대잡음비(SNR: Signal to Noise Ratio)에서 RFID 태그와 리더장치 상호 간의 통신거리가 짧다. 둘째, 종래의 RFID시스템에서 채택하고 있는 프리앰블 코드의 자기상관(auto-correlation)의 뚜렷한 구분이 없어 RFID 태그와 리더장치 간의 장거리 통신이 어려운 문제점이 있다. 셋째, 종래의 RFID 시스템은 1Mbps 이하의 전송 속도를 가지고 있으므로, 대량의 개별 물품 고속 인식 및 다량 정보의 읽기/쓰기에 관련된 다양한 요구를 충족시키는데 한계점이 있다.

미국등록특허 제5,649,296호

본 발명의 목적은 낮은 신호대잡음비 상에서 RFID 태그와 리더장치 상호 간의 장거리 통신이 가능하도록 구조 및 통신방법이 개선된 RFID 시스템 및 이의 통신방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 대량의 개별 물품 고속 인식 및 다량 정보의 읽기/쓰기가 가능하도록 1Mbps을 초과하는 고속의 전송 속도를 갖도록 구조 및 통신방법이 개선된 RFID 시스템 및 이의 통신방법도 제공하는 것이다.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라, RFID 태그와, 상기 RFID 태그와 통신하는 리더장치를 갖는 RFID 시스템에 있어서, 상기 RFID 태그는 M레벨의 변조를 수행하는 M-PAM(pulse amplitude modulation)과 M-QAM(quadrature amplitude modulation) 중 어느 하나의 방식으로 상기 리더장치와 통신을 수행하며, 상기 M레벨에 대응되어 작동되는 N개의 로드-모듈레이터(load-modulator)와 N개의 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템에 의해 이루어진다.

여기서, 상기 RFID 태그는 상기 RFID 태그에 저장된 데이터에 패리티(parity)를 추가하여 오류정정 코드를 생성하는 코드생성부와, 델타함수의 자기상관(auto-correlation) 특성을 갖는 프리앰블 코드를 발생하는 프리앰블 신호 발생부를 더 포함하고, N개의 상기 로드-모듈레이터와 N개의 상기 안테나는 상기 M레벨의 변조를 수행하는 M-PAM과 M-QAM 중 어느 하나의 방식으로 상기 리더장치에 상기 오류정정 코드 및 상기 프리앰블 코드를 전송하며 상기 M레벨에 대응되어 작동될 수 있다.

여기서, 바람직하게 상기 M레벨에 따른 상기 로드-모듈레이터의 개수 N은 이하 수학식에 기초하여 계산될 수 있다.

M-PAM인 경우: N = M

M-QAM인 경우: N = 2*sqrt(M)

그리고, 상기 코드생성부에서 생성되는 상기 오류정정 코드는 상기 RFID 태그에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여 생성된 오류정정 부호인 것이 바람직하다.

상기 코드생성부는 상기 RFID 태그에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여 부호어를 발생하는 오류정정 부호 방식으로 상기 오류정정 부호를 인코딩하는 오류정정 부호 인코더와, 상기 오류정정 부호 인코더가 상기 오류정정 부호의 인코딩을 수행하도록 복수의 오류정정 부호 중 어느 하나를 선택하여 기본 값을 설정하는 오류정정 부호 설정부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 RFID 태그는 상기 RFID 태그의 데이터를 저장하는 메모리와, 상기 리더장치에 응답하기 위한 패킷을 생성하는 패킷생성부와, 상기 코드생성부, 프리앰블 신호 발생부 및 상기 패킷생성부에서 각각 생성된 상기 오류정정 코드, 상기 프리앰블 코드 및 상기 패킷을 조합하여 상기 리더장치의 명령에 응답하는 태그 패킷신호를 생성하는 멀티플렉서를 더 포함할 수 있다.

상기 RFID 태그는 상기 멀티플렉서와 N개의 상기 로드-모듈레이터 사이에 배치되는 서모미터(thermometer) 디코더를 더 포함하며, 상기 로드-모듈레이터는 상기 서모미터 디코더를 이용하여 상기 M레벨의 PAM 신호를 생성할 수 있다.

바람직하게 상기 로드-모듈레이터는 상기 안테나에서 반사되는 반송파 위상을 조정하여 상기 M레벨의 QAM 신호를 생성할 수 있다.

상기 프리앰블 신호 발생부는 선형 되먹임 시프트 레지스터(LFSR: linear feedback shift register)를 포함할 수 있다.

또한, 상기 리더장치는 상기 RFID 태그의 상기 프리앰블 신호 발생부에 의해 발생된 상기 프리앰블 코드를 검출하는 프리앰블 검출부와, 상기 RFID 태그의 상기 코드생성부에서 생성된 상기 오류정정 코드를 디코딩하는 디코딩부를 포함할 수 있다.

한편, 상기 과제의 해결수단은, 본 발명에 따라, RFID 태그와, 상기 RFID 태그와 통신하는 리더장치를 갖는 RFID 시스템의 통신방법에 있어서, 상기 RFID 태그는 로드-모듈레이터(load-modulator)를 포함하며, (a) 상기 RFID 태그에 저장된 데이터에 패리티(parity)를 추가하여 오류정정 코드를 생성하는 단계와, (b) 델타함수의 자기상관(auto-correlation) 특성을 갖는 프리앰블 코드를 발생하는 단계와, (c) M레벨의 변조를 수행하는 M-PAM(pulse amplitude modulation)과 M-QAM(quadrature amplitude modulation) 중 어느 하나의 방식에 따라 상기 M레벨에 대응되는 N개의 상기 로드-모듈레이터를 이용하여 상기 오류정정코드와 상기 프리앰블 코드를 상기 리더장치에 전송하는 단계를 포함하고, 상기 리더장치는 (d) 상기 (c) 단계로부터 상기 오류정정코드와 상기 프리앰블 코드를 수신하여 상기 프리앰블 코드를 검출하는 단계 및 상기 오류정정 코드를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템의 통신방법에 의해서도 이루어진다.

여기서, 상기 (c) 단계에서 상기 M레벨에 따른 상기 로드-모듈레이터의 개수 N은 이하 수학식에 기초하여 계산될 수 있다.

M-PAM인 경우: N = M

M-QAM인 경우: N = 2*sqrt(M)

그리고, 바람직하게 상기 (a) 단계에서 생성되는 상기 오류정정 코드는 상기 RFID 태그에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여 생성된 오류정정 부호일 수 있다.

상기 RFID 태그는 서모미터(thermometer) 디코더를 더 포함하며, 상기 (c) 단계에서 상기 로드-모듈레이터는 상기 서모미터 디코더를 이용하여 상기 M레벨의 PAM 신호를 생성하는 것이 바람직하다.

또한, 바람직하게 상기 RFID 태그는 N개의 로드-모듈레이터에 대응되는 N개의 안테나를 더 포함하고, 상기 (c) 단계에서 상기 로드-모듈레이터는 상기 안테나에서 반사되는 반송파 위상을 조정하여 상기 M레벨의 QAM 신호를 생성할 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 RFID 시스템 및 이의 통신방법은 복수의 로드-모듈레이터를 이용한 M-PAM 또는 M-QAM 변조 방식, 오류정정 코드 및 자기상관 특성이 델타함수에 가까운 프리앰블 코드를 사용하여 고속 전송의 통신 성능을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 대량의 개별 물품 고속 인식 및 다량 정보를 읽고/쓰는 다양한 요구를 충족시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 구성 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 RFID 시스템의 RFID 태그의 구성 블록도,
도 3은 도 2에 도시된 프리앰블 신호 발생부의 회로 및 자기상관(auto-correlation) 특성을 나타낸 결과 그래프,
도 4는 도 2에 도시된 로드-모듈레이터의 구성 회로도,
도 5는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 RFID 시스템의 리더장치의 구성 블록도,
도 6은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 통신 흐름도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 RFID 시스템 및 이의 통신방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 구성 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 RFID 시스템의 RFID 태그의 구성 블록도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 RFID 시스템(10)은 RFID 태그(200) 및 리더장치(400)를 포함한다. 여기서, RFID 태그(200)는 물품 등의 정보 등을 저장하고 있으며, 물품 등과 같은 다양한 대상물에 배치된다. 리더장치(400)는 RFID 태그(200)로 반송파를 전송하여 RFID 태그(200)의 정보를 인식한다.

본 발명의 RFID 태그(200)는 메모리(210), 패킷생성부(220), 코드생성부(230), 프리앰블 신호 발생부(240), 멀티플렉서(250), 서모미터 디코더(260) 및 로드-모듈레이터(로드-modulator)(270)를 포함한다. RFID 태그(200)는 코드생성부(230)에서 생성된 오류정정 코드, 프리앰블 신호 발생부(240)에서 발생된 프리앰블 신호 및 백스캐터 방식의 로드-모듈레이터(270)를 사용하여 M-PAM(pulse amplitude modulation)과 M-QAM(quadrature amplitude modulation) 중 어느 하나의 방식으로 아래의 <표 1>의 (a), (b) 및 (c)와 같이 고속 데이터 전송을 실현한다.

<표 1>

<표 1>은 ISO 18000-6C RFID 국제표준 규격에서 정의한 태그 응답의 예로서, 일반적인 무선통신과 달리 RFID 태그(200)에서 전송하는 데이터의 형태는 리더장치(400)의 요구에 따라 달라진다.

메모리(210)는 RFID 태그(200)의 데이터를 저장한다. 즉, 메모리(210)는 후술할 오류정정 코드를 포함하지 않은 RFID 태그(200)의 정보를 포함한 데이터를 저장한다. 메모리(210)에 저장된 데이터는 후술할 코드생성부(230)에서 패리티(parity)와의 결합에 의해 오류정정 코드로 생성된다.

패킷생성부(220)는 리더장치(400)의 명령에 대한 응답을 전송하기 위한 패킷을 생성한다. 또한, 패킷생성부(220)는 후술할 코드생성부(230)의 오류정정 부호 설정부(232)에서 설정값을 설정할 수 있도록 제어신호를 오류정정 부호 설정부(232)로 전송하는 역할도 수행한다.

코드생성부(230)는 메모리(210)에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여 오류정정 코드를 생성한다. 코드생성부(230)에서 생성되는 오류정정 코드는 메모리(210)에 저장된 데이터에 패리티가 추가된 오류정정 부호일 수 있다. 본 발명의 코드생성부(230)는 오류정정 부호 설정부(232) 및 오류정정 부호 인코더(234)를 포함한다.

오류정정 부호 설정부(232)는 오류정정 부호 인코더(234)가 오류정정 부호를 인코딩 하도록 복수의 오류정정 부호 중 어느 하나를 선택하여 기본값을 설정한다.

오류정정 부호 인코더(234)는 메모리(210)에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여 부호어를 발생하는 오류정정 부호 방식으로 오류정정 부호를 인코딩한다. 즉, 오류정정 부호 인코더(234)는 오류정정 부호 설정부(232)로부터 설정된 설정값에 따라 오류정정 부호를 메모리(210)에 저장된 데이터에 추가하여 부호어 패킷을 발생시킨다.

특히, 오류정정 부호 인코더(234)는 메모리(210)에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여 오류정정 부호를 생성하고 이를 리더장치(400)에 전송함으로써, 리더장치(400)가 원래 데이터를 추출하는 과정에서 채널 잡음 및 기타 간섭신호 등에 의하여 symbol 결정에 오류가 발생하는 경우 이를 정정하도록 하는 기능을 수행한다.

이러한 오류정정 부호에 대한 예로 <표 2>를 참조하여 설명하면, 리더장치(400)로 전송되는 정보는 오류가 전혀 없어야 하는 데이터이다. <표 2>는 부호의 구조가 순환식인 순환부호(cyclic code) 부류에 포함되는 비2진 순환 부호를 갖는 리드-솔로몬 부호(Reed Solomon code)와 같은 블록정정 부호를 표현한 것으로, 본 발명에서 기재된 블록정정 부호 이외에 모든 오류정정 부호가 사용될 수 있다.

오류정정 부호 인코더(234)의 인코딩 방식은 몇 개의 입력신호(symbol)에 대해서 몇 개의 패리티를 추가하는 방식이다. 예를 들면, (7,4) 코드의 경우 4개의 입력 symbol 단위로 3개의 패리티 symbol을 생성해서 7개의 인코딩된 symbol을 생성한다.

한편, 하기의 <표 2>에 기재된 바와 같이, 오류정정 부호는 오류 정정을 위하여 패리티를 첨부하는 정보 신호의 길이가 상이하다. 즉, 입력 symbol 4개 단위로 패리티를 첨부할 경우, 3 symbol 패리티가 첨부되고 최대 1개의 symbol 오류를 수정할 수 있다. 또한, 입력 symbol 11개 단위로 패리티를 첨부할 경우 4 symbol 패리티가 첨부되고 최대 2개의 symbol 오류를 수정할 수 있다. 오류정정 부호 인코더(234)는 RFID 태그(200) 전송 데이터의 형태, 길이 및 중요도에 따라서 서로 다른 코드를 사용하여 인코딩 할 수 있다. 이러한 인코딩 방식은 동일한 하드웨어를 이용하여 구현할 수 있으므로, 추가적인 하드웨어를 필요로 하지 않는 장점이 있다.

<표 2>

도 3은 도 2에 도시된 프리앰블 신호 발생부의 회로 및 자기상관(auto-correlation) 특성을 나타낸 결과 그래프이고, 도 4는 도 2에 도시된 로드-모듈레이터의 구성 회로도이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 프리앰블 신호 발생부(240)는 델타함수의 자기상관(auto-correlation) 특성을 갖는 프리앰블 코드를 발생한다. 이러한 프리앰블 코드에 대해 설명하면 다음과 같다.

무선통신에서는, 특히 패킷 기반의 통신 및 패킷에서의 특정 위치, 보다 명확하게는 정보 신호의 시작 위치 등을 검출하기 위해서 프리앰블을 사용한다. 프리앰블은 몇 개의 비트(bit)를 이용한 코드 시퀀스(sequence) 형태를 가지고 있다. 이러한 프리앰블 코드에는 ML 코드(maximal length code)와 CAZAC 코드(constant amplitude zero auto-correlation code)가 존재한다. 더욱 상세히 설명하면, ML 코드는 M-코드, 골드 코드, Kasami 코드 및 PN 코드 등을 포함하고, CAZAC 코드는 Zadoff-Chu 코드, Frank 코드 및 GCL 코드 등을 포함한다.

상술한 ML 코드와 CAZAC 코드를 발생하는 본 발명의 프리앰블 신호 발생부(240)는 이동 레지스터(shift register)와 되먹임 회로(feedback circuit)를 이용한 도 3의 (a)에 도시된 선형 되먹임 이동 레지스터(LFSR: linear feedback shift register)를 포함한다. 본 발명의 선형 되먹임 이동 레지스터 기반의 프리앰블 신호 발생부(240)는 디지털 하드웨어가 아주 간단하면서도 우수한 자기상관 특성을 얻을 수 있는 장점이 있다.

도 3의 (b)에 도시된 그래프는 프리앰블 신호 발생부(240)를 사용했을 때의 자기상관 특성 결과를 보여주는 그래프이다. 도 3의 (b)의 그래프는 자기상관 특성 결과가 델타함수에 가깝기 때문에 프리앰블 코드 검출 정확도를 높일 수 있다.

멀티플렉서(250)는 코드생성부(230), 프리앰블 신호 발생부(240) 및 패킷생성부(220)에서 각각 생성된 오류정정 코드, 프리앰블 코드 및 패킷을 조합하여 리더장치(400)의 명령에 응답하는 정형화된 태그 패킷신호를 생성한다.

서모미터 디코더(260)는 로드-모듈레이터(270)가 M레벨의 변조를 수행할 수 있도록 한다. 여기서, 본 발명의 서모미터 디코더(260)는 binary-to-thermometer 디코더가 사용된다. 이러한 서모미터 디코더(260)의 기능은 하기의 <표 3>을 참조하여 3bit를 예를 들어 보여주면 다음과 같다.

<표 3>

로드-모듈레이터(270)는 M레벨의 변조를 수행하는 M-PAM과 M-QAM 중 어느 하나의 방식으로 리더장치(400)에 오류정정 코드 및 프리앰블 코드를 전송한다. 로드-모듈레이터(270)는 안테나(272), 칩(274), 전원부(276) 및 충전부(278)로 구성된다. 충전부(278)는 커패시터로 구성되어 리더장치(400)로부터 전송된 반송파를 충전하고, 전원부(276)는 충전부(278)에 충전된 전류를 이용하여 리더장치(400)와 통신한다. 여기서, 안테나(272)는 로드-모듈레이터(270)의 하위 구성 요소일 수도 있고, 로드-모듈레이터(270)에 연결되는 방식일 수 있다.

본 발명의 로드-모듈레이터(270)는 M레벨의 변조에 대응하여 N개로 구성된다. 로드-모듈레이터(270)의 개수 N은 다음과 같은 수학식으로 계산된다.

<수학식>

M-PAM인 경우: N = M

M-QAM인 경우: N = 2*sqrt(M)

예를 들어 설명하자면, M-PAM 로드-모듈레이터(270)는 <표3>의 서모미터 디코더(260)를 이용하기 위해 8레벨을 변조 방식을 이용한다. 여기서, M=8일 때 k는 log₂(M)=log₂(8)에 따라 3bit가 된다. 그러면, 로드-모듈레이터(270)의 개수 N은 8개가 된다. 4레벨일 경우는 4개의 로드-모듈레이터(270)가 사용된다.

로드-모듈레이션을 이용한 백스캐터 방식과 상기의 M레벨이 상기 수학식의 조건을 만족해야 하는 이유를 설명하면 다음과 같다.

수동형 RFID 태그(200)에서 정보를 무선으로 전송하기 위해서는 리더장치(400)으로부터 계속 전송되는 반송파를 이용하고, 안테나(272)는 수신 받은 반송파 신호를 안테나(272) 임피던스를 이용하거나 반사하는 형태를 이용한다.

수동형 RFID 시스템(10)에서 사용하는 주파수는 크게 UHF 대역과 HF 대역으로 구분된다. UHF 대역(900MHz 대역) RFID 시스템(10)의 통신에서 RFID 태그(200)는 백스캐터 기반의 로드-모듈레이터(270)를 이용하여 리더장치(400)와 통신을 수행한다. 한편, HF 대역 RFID 시스템(10)의 통신에서 RFID 태그(200)는 자계 결합(magnetic coupling) 기반으로 로드-모듈레이터(270)를 이용하여 리더장치(400)와 통신을 수행한다. 상술한 UHF 및 HF 대역에서의 로드-모듈레이터(270)를 이용한 RFID 태그(200)의 신호 전송방식은 안테나(272) 임피던스를 조정하여 리더로부터 수신 받은 반송파 신호에 정보를 포함하여 보내는 변조 방식이다.

보다 구체적으로 로드-모듈레이터(270)를 이용한 RFID 태그(200)의 신호 전송 방식은 일반적으로 안테나(272)의 임피던스를 2개의 상태로 바꿔서 정보를 전송한다. 2개의 임피던스 상태는 50옴 또는 무한대로서, 반송파 신호를 흡수하거나 반사하는 방식으로 정보를 전송한다. 2개의 상태는 1bit로 구분할 수 있다. 즉, UHF 수동형 RFID 시스템(10)에서 1개의 안테나(272)를 이용하여 백스캐터링 모듈레이션(backscattering modulation)을 실행할 경우, 또는 HF 수동형 RFID 시스템(10)에서 1개의 안테나(272)를 이용하여 자계 결합 방식의 모듈레이션을 실행할 경우, 1symbol에 1bit가 포함되므로 대역폭 효율성이 우수하지 않은 편이다.

일반적으로 효율적인 대역폭 사용을 위한 무선통신에서는 4-PAM(2bits/symbol), QPSK(2bits/symbol), 16-QAM(4bits/symbol) 및 8-PSK(3bits/symbol) 등의 방식을 사용한다. 이러한 변조 기술은 기본적으로 다중의 M레벨을 사용한다. 즉, {0,1}이 아니라 {0,1,2,3....} 등의 M레벨을 사용하는 것이다. 이에, 본 발명의 로드-모듈레이터(270)는 1 symbol에 2bit 이상이 포함되어야 하므로, M레벨이 상기 수학식 조건을 만족해야 한다.

한편, 본 발명의 N개의 로드-모듈레이터(270)는 M-PAM과 M-QAM 중 어느 하나의 변조 방식을 사용한다. N개의 로드-모듈레이터(270)의 각 안테나(272)는 리더장치(400)로부터 전송된 반송파의 에너지를 흡수하거나 반사하게 된다. 로드-모듈레이터(270)는 상기 <표 3>을 구현하는 서모미터 디코더(260)를 이용하여 M레벨의 PAM 신호를 생성한다. 즉, 로드-모듈레이터(270)는 M-PAM 변조를 수행할 수 있는 것이다. 반면, 로드-모듈레이터(270)는 안테나(272)에서 반사되는 반송파 위상을 조정하여 M레벨의 QAM 신호를 발생하는 M-QAM 변조를 수행할 수 있다.

다음으로 도 5는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 RFID 시스템의 리더장치의 구성 블록도이다.

리더장치(400)는 신호감지부(410), DC-offset 보상부(420), 자동이득 제어부(430), 전송속도 추정부(440), 시간동기부(450), 반송파 위상오차 보상부(460), 반송파 위상오차 검출부(470), 프리앰블 검출부(480), M-PAM/M-QAM 검출부(490) 및 디코더(495)를 포함한다. 리더장치(400)는 RFID 태그(200)와 통신하여 RFID 태그(200)의 정보를 인식한다.

신호감지부(410)는 RFID 태그(200)로부터 전송된 신호를 감지한다.

DC-offset 보상부(420)는 RFID 태그(200)로부터 전송된 신호에 생성된 DC-offset 잡음을 보상한다. 리더장치(400)는 RFID 태그(200)로부터 반사 또는 흡수하는 반송파 정보, 리더장치(400)에서 직접적으로 누설되는 반송파 신호 및 RFID 태그(200) 이외의 다른 주변 환경에 의해서 반사되는 반송파 신호 등을 수신한다. 이러한 리더장치(400)로 수신되는 반송파 신호 중 인코딩이 요구되지 않은 반송파 신호는 리더장치(400)의 기준 주파수(LO) 신호의 주파수와 같기 때문에 믹서를 거칠 경우 정보 신호에 DC-offset 잡음이 생성된다. 이에, DC-offset 보상부(420)는 DC-offset 잡음을 보상해야 한다.

전송속도 추정부(440)는 프리앰블 코드를 검출하기 전에 RFID 태그(200)로부터의 전송 속도를 추정한다. 그리고, 자동이득 제어부(430)는 M-PAM 또는 M-QAM 변조 신호의 디코딩을 위해서 사용되며, 자동이득 제어부(430)는 디코딩 시의 열화를 방지하는 역할을 한다.

시간동기부(450)는 symbol 결정을 위한 시작 타이밍 동기화를 수행한다. 반송파 위상오차 보상부(460) 및 반송파 위상오차 보상부(460)는 반송파 위상을 추정하고 추정된 신호를 보상하여 동기 복조를 수행한다.

프리앰블 검출부(480)는 RFID 태그(200)의 프리앰블 신호 발생부(240)에 의해 발생된 프리앰블 코드를 검출한다. 프리앰블 검출부(480)는 RFID 태그(200)로부터 전송된 신호의 프리앰블 코드를 검출하기 위하여 상관기를 사용한다.

M-PAM/M-QAM 검출부(490)는 RFID 태그(200)에서 변조된 M-PAM 또는 M-QAM 신호가 디코더(495)에서 디코딩될 수 있도록 RFID 태그(200)로부터 전송된 신호 중 변조된 M-PAM 또는 M-QAM 신호를 검출한다.

디코더(495)는 RFID 태그(200)의 코드생성부(230)에서 생성된 오류정정 코드를 디코딩한다. 디코더(495)는 오류정정 부호 인코더(234)에서 인코딩된 오류정정 부호를 디코딩한다.

이러한 구성에 의해 본 발명에 따른 RFID 시스템(10)의 통신방법의 작동과정을 도 6을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

우선, RFID 태그(200)에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여 오류정정 코드를 생성한다(S100). 이때, 오류정정 코드는 오류정정 부호 설정부(232) 및 오류정정 부호 인코더(234)에 의해 오류정정 부호로 인코딩 된다. 그리고, 델타함수의 자기상관(auto-correlation) 특성을 갖는 프리앰블 코드를 발생한다(S200).

M레벨의 변조를 수행하는 M-PAM과 M-QAM 중 어느 하나의 방식에 따라 M레벨에 대응되는 N개의 로드-모듈레이터(270)를 이용하여 오류정정코드와 프리앰블 코드를 리더장치(400)에 전송한다(S300). 여기서, M-PAM 방식일 경우, 로드-모듈레이터(270)는 서모미터 디코더(260)를 이용하여 M레벨의 PAM 신호를 생성한다. 반면, M-QAM 방식일 경우, 로드-모듈레이터(270)는 안테나(272)에서 반사되는 반송파 위상을 조정하여 M레벨의 QAM 신호를 생성한다.

리더장치(400)는 RFID 태그(200)로부터 전송된 오류정정코드 및 프리앰블 코드를 포함한 신호를 수신한다(S700). 리더장치(400)는 RFID 태그(200)로부터 전송된 신호로부터 RFID 태그(200)의 정보를 인식할 수 있도록 프리앰블 검출부(480) 및 디코더(495)를 이용하여 프리앰블 코드를 검출 및 오류정정 코드를 디코딩 한다(S900).

이에, 복수의 로드-모듈레이터를 이용한 M-PAM 또는 M-QAM 변조 방식, 오류정정 코드 및 자기상관 특성이 델타함수에 가까운 프리앰블 코드를 사용하여 고속 전송의 통신 성능을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 대량의 개별 물품 고속 인식 및 다량 정보를 읽고/쓰는 다양한 요구를 충족시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

10: RFID 시스템 200: RFID 태그
210: 메모리 220: 패킷생성부
230: 코드생성부 232: 오류정정 부호 설정부
234: 오류정정 부호 인코더 240: 프리앰블 신호 발생부
250: 멀티플렉서 260: 서모미터 디코더
270: 로드-모듈레이터 272: 안테나
400: 리더장치 480: 프리앰블 검출부
495: 디코더

Claims

RFID 태그와, 상기 RFID 태그와 통신하는 리더장치를 갖는 RFID 시스템에 있어서,
상기 RFID 태그는,
M레벨의 변조를 수행하는 M-PAM(pulse amplitude modulation)과 M-QAM(quadrature amplitude modulation) 중 어느 하나의 방식으로 상기 리더장치와 통신을 수행하며, 상기 M레벨에 대응되어 작동되는, N개의 로드-모듈레이터(load-modulator) 및 N개의 안테나 (여기서, N은 M-PAM인 경우에 N = M이고, M-QAM인 경우에 N = 2*sqrt(M)임);
상기 RFID 태그에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여, 오류정정 코드를 생성하는 코드생성부;
델타함수의 자기상관(auto-correlation) 특성을 갖는 프리앰블 코드를 발생하는 프리앰블 신호 발생부를 포함하되,
상기 N개의 로드-모듈레이터와 상기 N개의 안테나는, 상기 M레벨의 변조를 수행하는 M-PAM과 M-QAM 중 어느 하나의 방식으로 상기 리더장치에 상기 오류정정 코드 및 상기 프리앰블 코드를 전송하고,
상기 프리앰블 신호 발생부는 상기 델타함수의 자기상관 특성을 갖는 프리앰블 코드를 발생하기 위하여 이동 레지스터와 되먹임 회로를 포함한 선형 되먹임 이동 레지스터(LFSR: linear feedback shift register)를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 코드생성부에서 생성되는 상기 오류정정 코드는, 상기 RFID 태그에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여 생성된 오류정정 부호인 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.
제4항에 있어서,
상기 코드생성부는,
상기 RFID 태그에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여 부호어를 발생하는 오류정정 부호 방식으로 상기 오류정정 부호를 인코딩하는 오류정정 부호 인코더와;
상기 오류정정 부호 인코더가 상기 오류정정 부호의 인코딩을 수행하도록, 복수의 오류정정 부호 중 어느 하나를 선택하여 기본 값을 설정하는 오류정정 부호 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.
제1항에 있어서,
상기 RFID 태그는,
상기 RFID 태그의 데이터를 저장하는 메모리와;
상기 리더장치에 응답하기 위한 패킷을 생성하는 패킷생성부와;
상기 코드생성부, 프리앰블 신호 발생부 및 상기 패킷생성부에서 각각 생성된 상기 오류정정 코드, 상기 프리앰블 코드 및 상기 패킷을 조합하여 상기 리더장치의 명령에 응답하는 태그 패킷신호를 생성하는 멀티플렉서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.
제6항에 있어서,
상기 RFID 태그는 상기 멀티플렉서와 N개의 상기 로드-모듈레이터 사이에 배치되는 서모미터(thermometer) 디코더를 더 포함하며,
상기 로드-모듈레이터는 상기 서모미터 디코더를 이용하여 상기 M레벨의 PAM 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.
제1항에 있어서,
상기 로드-모듈레이터는 상기 안테나에서 반사되는 반송파 위상을 조정하여 상기 M레벨의 QAM 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.
삭제
제1항에 있어서,
상기 리더장치는,
상기 RFID 태그의 상기 프리앰블 신호 발생부에 의해 발생된 상기 프리앰블 코드를 검출하는 프리앰블 검출부와;
상기 RFID 태그의 상기 코드생성부에서 생성된 상기 오류정정 코드를 디코딩하는 디코딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템.
RFID 태그와, 상기 RFID 태그와 통신하는 리더장치를 갖는 RFID 시스템의 통신방법에 있어서,
상기 RFID 태그는 로드-모듈레이터(load-modulator)를 포함하며,
(a) 상기 RFID 태그에 저장된 데이터에 패리티(parity)를 추가하여 오류정정 코드를 생성하는 단계와;
(b) 델타함수의 자기상관(auto-correlation) 특성을 갖는 프리앰블 코드를 발생하는 단계와;
(c) M레벨의 변조를 수행하는 M-PAM(pulse amplitude modulation)과 M-QAM(quadrature amplitude modulation) 중 어느 하나의 방식에 따라, 상기 M레벨에 대응되는 N개의 상기 로드-모듈레이터를 이용하여(여기서, N은 M-PAM인 경우에 N = M이고, M-QAM인 경우에 N = 2*sqrt(M)임) 상기 오류정정코드와 상기 프리앰블 코드를 상기 리더장치에 전송하는 단계를 수행하고,
상기 리더장치는,
(d) 상기 RFID 태그에 의해 상기 (c) 단계에서 수행되어 M-PAM과 M-QAM 중 어느 하나의 방식에 따라 전송된 상기 오류정정코드와 상기 프리앰블 코드를 수신하여, 상기 프리앰블 코드를 검출하는 단계 및 상기 오류정정 코드를 디코딩하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템의 통신방법.
삭제
제11항에 있어서,
상기 (a) 단계에서 생성되는 상기 오류정정 코드는, 상기 RFID 태그에 저장된 데이터에 패리티를 추가하여 생성된 오류정정 부호인 것을 특징으로 하는 RFID 시스템의 통신방법.
제11항에 있어서,
상기 RFID 태그는 서모미터(thermometer) 디코더를 더 포함하며,
상기 (c) 단계에서 상기 로드-모듈레이터는 상기 서모미터 디코더를 이용하여 상기 M레벨의 PAM 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템의 통신방법.
제11항에 있어서,
상기 RFID 태그는 N개의 로드-모듈레이터에 대응되는 N개의 안테나를 더 포함하고,
상기 (c) 단계에서 상기 로드-모듈레이터는 상기 안테나에서 반사되는 반송파 위상을 조정하여 상기 M레벨의 QAM 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 RFID 시스템의 통신방법.