KR102140570B1 - 알에프아이디 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템을 구성하는 RFID태그의 동작 방법이다.
본 발명은 RFID시스템을 구성하는 RFID태그의 동작 방법에 있어서, RFID리더 또는 소정 범위 이내에 존재하는 인접 RFID태그로부터 RF신호를 수신하기 위한 대기모드를 수행하는 단계; 상기 대기 모드 수행 중 충전된 동작 전압값을 확인하는 단계; 상기 확인된 동작 전압값이 기 설정된 동작 전압 레벨 이상인지를 판단하는 단계; 상기 판단 결과 충전된 동작 전압값이 기 설정된 동작 레벨 이상이면, 상기 RFID리더 또는 상기 인접한 RFID태그와 통신모드를 수행하는 단계;를 포함한다.

Description

알에프아이디 시스템{Radio Frequency Identification System}
본 발명은 RFID(Radio Frequency Identification) 시스템에 관한 것으로 상세하게, 태그 및 이를 갖는 RFID시스템에 관한 것이다.
RFID는 무선 주파수를 이용한 자동 인식 기술로서 바코드와 마그네틱 카드를 대체할 비접촉식 IC카드(Contactless integrated circuit Card)의 대표격이라 할 수 있는 기술이다.
이러한 RFID시스템은 RFID리더기(Reader), 호스트 컴퓨터(Host Computer) 및 트랜스폰터(Transponder), 즉 RFID태그를 구비한다.
RFID리더기는 RFID태그에 전파를 송출하고, RFID태그는 전파를 수신하여 이에 대응하는 데이터를 RFID리더기로 전송한다.
RFID태그는 리더기로부터 전파를 송수신하는 안테나 및 각 RFID태그를 식별하기 위한 식별 정보와 같은 데이터를 내장하는 구동칩을 구비한다. RFID태그는 RFID리더기부터 전파를 수신하면, 이에 대응하여 식별 정보를 포함하는 데이터를 전송한다.
RFID태그는 동작 방식에 따라 능동식 및 수동식으로 분류된다. 능동식 RFID태그는 RFID태그를 구동하는 전력을 제공하는 전원이 내장된다. 반면 수동식 RFID태그는 RFID태그를 구동하기 위한 전원을 구비하지 않고, RFID리더기로부터 전파와 함께 RFID태그를 구동하기 위한 전력을 수신한다.
수동식 RFID태그는 입력 전력이 수신되면, 반송파를 생성하여 반송 전력을 RFID리더기로 송출한다. 리더로부터 전자파를 수신하는 태그는 신호를 정류하고 정류된 DC전압을 태그 내부의 칩이 동작하는데 사용된다. 리더로부터 커맨드가 수신되면, 태그는 상기 신호에 응답할 경우 태그의 안테나 임피던스의 변화를 통하여 리더가 전자파를 송신하는 동안에 응답신호를 보낸다. 여기서, RFID태그는 반송파에 식별 정보를 포함하는 소정의 데이터를 실어서 전기 신호로 변환하는 변조 과정을 통해 RFID리더기로 전력을 전송한다.
또 다른 형태의 태그는 하나의 태그 내부에 두개의 안테나와 캐패시터가 있어, 서로 다른 주파수 공진이 나타난다. 따라서 태그를 물체에 부착하였을 경우 한 개의 안테나와 커패시터가 있는 것 보다 두 개로 구성되는 경우 부착물체에 대한 인식 성능을 우수하도록 구성한다.
상기한 바와 같이 종래의 수동형 RFID의 경우 리더기에서 태그를 인식하기 위한 전자파를 방사하였을 경우 인식거리가 10M이내의 범위를 가진다. 또한 수동식 태그의 경우 능동형 태그에 비해 통신거리가 짧게 나타난다. 또한, 리더와 태그 사이에 전파의 진행을 방해하는 유전체나 금속체가 있을 경우 통신의 방해 요인으로 작용할 수 있다.
본 발명은 RFID시스템에서 RFID리더로부터 방사되는 전자파를 RFID태그가 안정적으로 수신하고, 거리에 제한을 가지지 않는 RFID시스템을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 RFID시스템을 구성하는 RFID태그의 동작 방법에 있어서, RFID리더 또는 소정 범위 이내에 존재하는 인접 RFID태그로부터 RF신호를 수신하기 위한 대기모드를 수행하는 단계; 상기 대기 모드 수행 중 충전된 동작 전압값을 확인하는 단계; 상기 확인된 동작 전압값이 기 설정된 동작 전압 레벨 이상인지를 판단하는 단계; 상기 판단 결과 충전된 동작 전압값이 기 설정된 동작 레벨 이상이면, 상기 RFID리더 또는 상기 인접한 RFID태그와 통신모드를 수행하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 실시 예에 따른 RFID태그는 멀티의 RFID태그를 구성함으로써, RFID리더로부터 방사되는 전자파를 수신하는 RFID태그의 통신 범위가 제한되지 않으며, RFID태그의 인식 능력을 향상 시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 RFID시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 RFID시스템에 포함되는 RFID태그의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RFID시스템에 포함되는 RFDI태그의 동작 흐름도이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 RFID시스템의 블록 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예가 적용되는 RFID시스템(10)은 RFID리더기(100) 및 복수의 태그(200A 내지 200D)를 포함하여 구성될 수 있다.
RFID리더기(100)는 전파를 송출하는 안테나(110)를 구비하고, 무선 주파수를 이용하여 RFID태그(200A 내지 200D)로부터 데이터를 송수신한다.
RFID태그(200)는 각 RFID태그들을 식별하기 위해 각 RFID태그별로 부여된 식별자(ID: Identifier)를 포함하는 소정의 데이터를 저장한다. RFID태그(200)는 RFID리더기(100)의 인식범위(Read Range)즉, 자기장(Magnetic field) 또는 전자장(electrical field)내에 위치하면 RFID리더기(100)로부터 송출된 전파를 수신한다. 이때 RFID리더기(100)로부터 출력되는 전파는 RFID태그(100)를 구동하기 위한 입력 전력을 포함한다.
RFID태그(200)는 RFID리더기(100)로부터 입력 전력을 수신하면 ID를 포함하는 데이터를 RFID리더기(100)로 송출한다. 즉, RFID태그(200)는 입력 전력에 대응하여 데이터를 포함하는 반사 전력을 RFID리더기(100)로 송출한다.
구체적으로 본 발명의 실시 예에 따른 RFID태그(200)는 각각이 RFID리더(100)와 통신을 수행할 수 있으며. RFID태그간(200A 내지 200D)간의 통신을 수행할 수 있다. 즉, RFID리더기(100)에서 송출되는 전자파를 수신 가능한 범위에 존재하는 RFID태그는 RFID리더에서 송출되는 전자파를 수신하지 못하는 범위, 즉 도 1에서 통신을 방해하는 오브젝트(B) 근처에 존재하는 RFID태그와 통신을 수행할 수 있다.
상기와 같이 본 발명의 실시 예에 따른 RFID시스템(10)에 포함되는 RFID태그(200)의 구성을 도 2를 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예가 적용되는 RFID시스템에 포함되는 RFID태그의 블록 구성도이다.
본 발명의 실시 예가 적용되는 RFID시스템(10)을 구성하는 RFID태그는 그 개수가 한정되거나 이격 거리가 한정되지 않으며 동일한 구성을 포함하는 RFID태그이다. 이하 도 2에서는 도 1의 복수의 태그들 각각에 동일하게 구성되는 RFID태그 구성에 대해 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 RFID시스템(10)을 구성하는 RFID태그(200)는 태그 안테나(210)와 RFID태그 구동부(220)로 구성될 수 있다.
RFID태그 구동부(220)는 정류부(221), 평활부(222), 제어부(223), 저장부(224), 제1커패시터(225) 및 제2커패시터(226)를 포함하여 구성될 수 있다.
정류부(221)는 입력 전력을 교류 전원에서 직류 전원으로 변환하여 출력한다.
평활부(222)는 정류부(221)와 병렬 연결되고, 정류부(221)로부터 출력된 전원의 교류 성분을 직류로 변환하여 입력 전압을 출력한다. 여기서 입력 전압은 제어부(223)와 저장부(224) 등 내부 소자를 구동하는데 사용된다.
제어부(223)는 평활부(222)로부터 입력 전압을 수신하고, 저장부(224)에 저장된 데이터 및 입력 전력을 이용하여 반사전력을 생성한다. 여기서 저장부(224)는 RFID태그(200)를 식별하기 위한 식별자(ID) 및 그 외의 데이터를 저장한다.
제어부(223)는 입력 전력에 대응하여 저장부(224)로부로부터 식별자를 검출하고, 검출된 식별자를 포함하는 신호파를 생성한다.
제어부(223)는 입력 전력에 대응하여 반송파를 신호파에 따라 변조하여 출력한다. 제어부(223)는 반송파의 진폭이 신호파의 진폭에 대응하여 변하도록 전압을 조절하여 변조하며, 이러한 변조 방식을 진폭 변조 방식이라 한다. 여기서 제어부(223)는 반송파의 진폭을 태그 구동부(220)의 출력 전압 즉, 반사전력의 전압 크기를 조절하여 변경하고 신호파의 진폭은 신호파에 대응하는 디지털 신호에 따라 달라진다.
변조된 반송파는 반사전력에 포함되어 태그 안테나(210)를 통해 RFID리더기(100)에 제공된다. RFID리더기(100)는 반송파를 복조하여 RFID태그(200)의 ID를 판독한다.
제1커패시터(225)는 태그 안테나(210)와 병렬 연결된다. 제1커패시터(225)는 출력 전압 값에 대응하여 커패시턴스 값을 조절하고, 태그 구동부(220)의 임피던스를 조절한다. 즉, 태그 구동부(220)의 임피던스는 태그 구동부(220)의 커패시턴스값, 태그 구동부(220)의 전류 크기 및 출력 전압의 크기에 의해 조절된다.
특히 본 발명의 실시 예에 따른 RFID태그(200)는 제2커패시터(226)를 포함할 수 있다.
제2커패시터(226)는 RFID리더(100)부로부터 전자파가 방사되는 동안 상기 방시되는 전자파를 정류하여 DC 전압이 저장될 수 있다.
상기와 같이 저장되는 전압은 RFID태그간의 통신을 수행하기 위한 전원으로 사용된다. 제2커패시터(226)에 저장되는 전압은 통신 모드 수행 시 확인되어 기 설정된 동작전압 레벨의 정도에 따라 인접한 RFID태그에 RF신호를 요청하고, 상기 요청된 RF신호에 응답하여 인접한 RFID태그로부터 수신되는 RF신호에 기초하여 제2커시터(226)를 충전할 수 있다.
RFID태그(200)는 제2커패시터(226)는 충전 완료 여부에 따라 리더와 인접한 RFID태그와 리더로부터 수신되는 전자파의 신호를 전달되도록 함으로써, RFID리더(100)로부터의 인식거리를 증가시키고, 각각의 RFID태그(200A 내지 200D)의 위치 공유가 가능할 수 있다.
이하 도 3을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 RFID태그의 동작에 대해 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RFID시스템에 포함되는 RFDI태그의 동작 흐름도이다.
상기 도 3에서 도시되는 RFID태그의 동작은 본 발명의 실시 예에 따라 복수개로 연결 구성되는 RFID태그 각각에 적용될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에서는 도 1에 도시된 복수의 RFID태그(제1태그 내지 제4태그)(200A 내지 200D) 중 제3태그(200C)로 예를 들어 설명한다.
본 발명의 실시 예에 따른 RFID태그는 RFID리더(100)로부터 방사되는 전자파를 수신하기 위한 통신 대기 모드를 수행할 수 있다.(S302)
RFID태그의 제어부(223)는 통신 대기 모드 수행 중 제2커패시터(226)에 저장되는 기준 동작 전압 레벨을 설정 받고(S304) 상기 동작 전압 레벨 값을 확인할 수 있다.(S306)
제어부(223)는 확인된 RFID태그의 동작 전압 레벨이 기 설정된 기준 동작 전압 레벨 이상인지를 판단할 수 있다.(S308)
제어부(223)는 RFID태그 동작 전압 레벨이 기준 동작 전압 레벨 이상이면 RFID리더(100)로부터 방사되는 전자파를 수신하고, 그에 따른 응답 신호를 해당 RFID리더로 송출할 수 있다. 이때 RFID리더(100)로 응답 신호를 송출하기 위해 인가되는 전압은 제1커패시터(225)에 저장된 전압을 이용하여 실행할 수 있다. 인접한 RFID태그(본 발명의 실시 예에서는 제2 및 제4 RFID태그(200B, 200D)와 통신을 수행할 수 있다. 이때 인접한 RFID태그와의 통신 수행을 위한 전압은 제2커패시터(226)에 저장된 전압을 이용하여 실행할 수 있다.
반면, RFID태그의 제어부(223)는 제2커패시터(226)에 저장된 동작 전압의 레벨이 기 설정된 기준 동작 전압 레벨 미만으로 판단하며, 인접한 태그인 제2 및 제4태그(200B, 200D)중 적어도 하나의 RFID태그에 RF신호를 요청 할 수 있다.(S312)
제어부(223)는 인접한 RFID태그(제2 및 제4태그(200B, 200D))로부터 수신되는 RF신호를 수신하고, 상기 수신된 RF신호에 기초하여 제2커패시터의 전압을 충전할 수 있다. 제어부(223)는 충전 완료 여부를 확인하고, 상기 충전된 전압이 기 설정된 기준 동작 전압 레벨 이상이면 RFID리더(100)로부터 수신되는 전자파에 응답하는 응답신호를 전송할 수 있다.
각각의 RFID태그는 통신 대기모드 수행 중 또는 인접한 RFDI태그로부터 통신 요청 신호가 감지되면 기 저장된 동작 전압값을 확인하고, 그 값이 기 설정된 기준 동작 전압 레벨 미만인 경우 인접한 RFID태그로부터 수신되는 RF신호를 이용하여 충전할 수 있다. 따라서, RFID태그간의 통신을 수행하여 RFID리더와 인접한 RFID태그로부터 RFID리더의 신호를 전달함으로써, RFID리더와 원격지에 있는 RFDI태그도 RFDI리더로부터 방사되는 신호에 대한 응답신호를 송출할 수 있다. 또한 각각의 RFID태그는 RFID태그간의 통신을 수행하기 위한 전압을 제2커패시터에 저장하고 이용하도록 함으로써, RFID리더와의 통신 수행에 의해 요구되는 전압에 영향을 주지 않을 수 있다.
상기 RFID태그들은 상호 식별자 정보 및 위치정보를 공유하고, RFID리더로부터 인식 가능한 RFID태그를 선별하여 통신할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: RFID 리더
200: RFID태그
210:RFID태그 안테나
220: RFID 태그 구동부
221: 정류부 222: 평활부
223: 제어부 224: 저장부
225: 제1커패시터 226: 제2커패시터

Claims (5)

  1. RFID시스템을 구성하는 RFID태그의 동작 방법에 있어서,
    RFID리더 또는 소정 범위 이내에 존재하는 인접 RFID태그로부터 RF신호를 수신하기 위한 대기 모드를 수행하는 단계;
    상기 대기 모드 수행 중 충전된 동작 전압값을 확인하는 단계;
    상기 확인된 동작 전압값이 기 설정된 동작 전압 레벨 이상인지를 판단하는 단계;
    판단 결과 충전된 동작 전압값이 기 설정된 동작 레벨 이상이면, 상기 RFID리더 또는 상기 인접 RFID태그와 통신모드를 수행하는 단계;를 포함하며,
    상기 RFID리더와 통신을 수행하기 위한 전압과 상기 인접 RFID태그와 통신을 수행하기 위한 전압을 구분하여 저장하는
    RFID태그 동작 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 동작 전압값이 기 설정된 동작 전압 레벨 미만인 경우 상기 인접 RFID태그에 RF신호를 요청하는 단계;
    상기 인접한 RFID태그로부터 수신되는 RF신호를 기초하여 상기 동작 전압을 충전하는 단계;를 포함하는
    RFID태그 동작 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대기 모드 수행 중 태그 동작 전압 레벨을 설정하는 단계;를 더 포함하는
    RFID태그 동작 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 RFID리더 또는 상기 인접한 RFID태그로부터 RF신호를 수신하면, 식별자 정보 및 위치 정보를 포함하여 응답신호를 생성 및 출력하는 단계;를 더 포함하는
    RFID태그 동작 방법.
  5. 삭제
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