KR20000029039A - 트랜스폰더에 저장된 데이타를 판독하기 위한 프로시져 및그 프로시져를 실행하기 위한 트랜스폰더 시스템 - Google Patents

Abstract

트랜스폰더에 저장된 데이타를 질의 장치에 의해 판독하기 위하여, 질의 장치는 우선 배경 잡음에 있는 간섭 주파수를 검출할 목적으로 배경 잡음을 수신한다. 얻어진 간섭 주파수에 기초하여, 적응 필터(22)에 대한 계수들이 간섭 주파수를 억제하기 위해 튜닝될 수 있다. 중첩된 배경 잡음을 갖는 트랜스폰더로부터의 응답 신호가 질의 장치에 의해 수신되고, 간섭 주파수를 억제하는 역할을 하는 적응 필터(22)를 통해 루팅된다. 이 때, 필터의 출력에서 이용가능한 신호가 저장된 데이타를 판독하기 위하여 복조될 수 있다. 이 프로시져를 실행하기 위한 트랜스폰더 시스템은 획득된 간섭 주파수를 기초로하여 적응 필터(22)에 대한 계수들을 계산하는 디지탈 신호 처리기(20)를 포함하며, 중첩된 배경 잡음을 반송하는 트랜스폰더로부터 수신된 RF 응답 신호 내의 간섭 주파수들이 억제되는 방식으로 필터를 튜닝한다. 이 때, 적응 필터(22)로부터의 출력 신호가 후속 처리를 위해 사용될 수 있다.

Description

트랜스폰더에 저장된 데이타를 판독하기 위한 프로시져 및 그 프로시져를 실행하기 위한 트랜스폰더 시스템{PROCEDURE FOR READING THE DATA STORED IN A TRANSPONDER AND A TRANSPONDER SYSTEM FOR THE EXECUTION OF THE PROCEDURE}

본 발명은 질의 장치에 의해 전송된 RF 질의 펄스로부터 공급 에너지를 얻는 트랜스폰더에 저장된 데이타를 판독하기 위한 프로시져에 관한 것으로서, 트랜스폰더는 이들 데이타에 의해 변조된 RF 응답 신호로서 그 안에 저장된 데이타를 전송한다. 또한, 본 발명은 이 프로시져의 실행을 위한 트랜스폰더 시스템에 관한 것이다.

EP-0681192호에 개시된 트랜스폰더 시스템은 두 개의 유닛, 즉 트랜스폰더와 질의 장치로 구성되어 있다. 트랜스폰더에 저장된 데이타는 질의 장치에 의해 판독될 수 있다. 이들 데이타는, 예를 들어 트랜스폰더가 부착되거나 그 내부에 부착된 오브젝트를 식별하는 역할을 할 수 있다. 데이타의 전송은 RF 신호 형태로 되는데, 이것은 데이타를 판독하는 것을 의미하며, 그러므로 트랜스폰더가 부착된 오브젝트의 식별은 어떠한 물리적 접촉도 포함하지 않는다.

알려진 트랜스폰더 시스템의 트랜스폰더는 질의 장치에 의해 전송된 RF 질의 펄스로부터 그 공급 에너지를 얻는 무전지(batteryless) 트랜스폰더이다. 이러한 RF 질의 펄스는 트랜스폰더에서 정류되어 RF 응답 신호 형태로 그 안에 저장된 데이타를 전송하기 위하여 트랜스폰더에 의해 요구되는 공급 에너지를 교대로 제공하는 에너지 스토어(store)를 대전하는데 사용된다.

이러한 특징에 의해, 트랜스폰더의 전송 전력이 보다 작은 것은 분명하며, 이것은 질의 장치에 의해 데이타가 여전히 정확하게 판독될 수 있는 범위가 제한된다는 것을 의미한다. 트랜스폰더와 질의 장치간의 거리가 멀어지면 멀어질 수록, 검색 장치에 의해 수신된 신호는 더욱 약해지므로, 트랜스폰더 시스템의 동작 영역 내에서 수신 가능한 간섭 주파수들이 RF 질의 신호 또는 적어도 이 신호의 부분들을 매몰 혹은 흡수(swamp)하는 경향이 있으며, 따라서 RF 질의 신호의 정확한 복조를 불가능하게 한다.

본 발명의 목적은 동작 주파수 범위 내에 간섭 주파수가 존재하는 경우에도, 또한 트랜스폰더와 검색 장치간의 거리가 비교적 큰 경우에도 RF 질의 신호를 정확하게 복조할 수 있는 전술한 형태의 프로시져 및 트랜스폰더를 제공하는 데 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 요건은 질의 장치에서

a) RF 질의 신호를 전송하여 상기 트랜스폰더가 상기 RF 응답 신호를 전송하도록 하지 않는 기간에 상기 트랜스폰더와 상기 질의 장치간의 신호 전송을 위해 예약된 주파수 범위 내의 배경 잡음을 수신하고, 수신된 배경 잡음을 디지탈 신호로 변환하며,

b) 선정된 임계치를 초과하는 진폭을 가진 신호가 수신되는 상기 디지탈 신호 내의 간섭 주파수를 획득하고,

c) 상기 획득한 간섭 주파수를 기초로 하여 필터의 통과 대역 특성이 상기 획득한 간섭 주파수를 억제하도록 적응시킬 수 있는 적응 필터의 계수를 계산하며,

d) 상기 RF 질의 펄스를 전송한 후, 상기 트랜스폰더에 의해 전송된 상기 RF 응답 신호 및 중첩된 배경 잡음을 수신하여 디지탈 신호를 변환하고,

e) 상기 RF 배경 잡음과 함께 수신한 상기 RF 신호를 상기 적응 필터를 통해 루팅하고 상기 계산된 계수를 사용하여 튜닝하며,

f) 상기 저장된 데이타를 판독하기 위하여 상기 적응 필터에 의해 필터링된 출력 신호를 변조함으로써 만족된다.

본 발명에 따른 프로시져에 의하면, 먼저 응용 주파수 범위 내에서 검색 장치에 의해 수신된 RF 신호 내의 임의의 간섭 주파수를 억제하는 데 필요한 선행 조건이 생성되며, 그 다음에 포함된 데이타를 추출하기 위한 복조를 위하여 간섭 주파수가 없는 RF 신호가 얻어진다.

본 발명에 따른 트랜스폰더 시스템의 특징은 질의 장치가

I. 상기 질의 장치에 의해 수신된 모든 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환기;

II. 필터 계수에 의해 조절될 수 있는 통과 대역 특성을 가진 적응 필터;

III. 상기 프로시져를 제어하고, 상기 배경 잡음에 포함된 상기 간섭 주파수의 억제를 위하여 상기 적응 필터의 계수를 계산하여 설정하는 디지탈 신호 처리기(DSP); 및

IV. 전송된 데이타를 추출하기 위하여 상기 적응 필터에 의해 필터링된 신호를 복조하는 복조기

를 포함한다는 것이다.

본 발명의 추가적인 장점은 종속항에 기술되어 있다.

도 1a 및 1b는 본 발명에 따른 트랜스폰더 시스템 내에서 질의 장치와 트랜스폰더간의 데이타 전송 프로세스를 도시하는 도면.

도 2a는 RF 응답 신호의 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면이며, 도 2b는 배경 잡음의 주파스 스펙트럼을 도시하는 도면이고, 도 2c는 질의 장치에 의해 수신된 배경 잡음을 갖는 RF 응답 신호의 주파수 스펙트럼을 도시하는 도면.

도 3은 본 발명에 따른 프로시져의 동작 순서를 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 트랜스폰더 시스템 내의 질의 장치를 도시한 단순 블럭도.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

14 : RF 입력 스테이지

24 : RF 출력 스테이지

18 : A/D 변환기

20 : 디지탈 신호 처리기

22 : 적응 필터

26 : 복조기

본 명세서에서 개시될 프로시져에 관하여 상세히 설명하기 앞서, 질의 장치와 무전지 트랜스폰더간의 데이타 전송이 어떻게 실현되는지에 관하여 이하에서 설명한다. 가장 간단한 경우로, 무전지 트랜스폰더는 트랜스폰더를 정확히 식별하게끔 하는 몇 개의 수자로 구성된 번호와 같은 식별 코드만을 저장할 수 있다. 또한, 이것은 트랜스폰더가 견고하게 부착된 오브젝트를 명확히 식별할 수 있게 한다. 질의 장치의 목적은 트랜스폰더에 저장된 이러한 식별 번호를 판독하는 것이다. 트랜스폰더가 자체 에너지원을 포함하지 않기 때문에, 질의 장치는 판독 과정을 초기화하기 위하여 우선 RF 질의 펄스를 전송하는데, 이것은 식별 번호의 전송을 위해 필요한 공급 에너지를 발생시키기 위해 트랜스폰더에 의해 사용된다. 정상적으로는, RF 질의 펄스가 트랜스폰더에서 정류되어 커패시터를 대전하는데 사용되는 방식으로 구현된다. 풀-디플렉스 시스템의 경우에는, 캐피어 신호의 연속적인 전송에 의해 커패시터가 연속적으로 대전되도록 할 수 있다. 이 때, 커패시터의 대전 전압은 트랜스폰더용 공급 전압으로서 사용된다.

도 1a는, 질의 신호(1)에 의해 발생된 전계 세기 s 형식으로 시간 t₀및 t₁에서의 지점들 간의 질의 신호를 도시한다. 데이터를 전송할 충분한 에너지가 이미 저장되어 있는지의 여부를 검사하기 위해 트랜스폰더가 사용하는 짧은 지연 시간 t 이후에, 트랜스폰더는 t₂와 t₃사이의 기간에 RF 신호(12)를 재전송하는데, 이 신호는 도 1a에서 전계 세기로도 표시된다. 질의 펄스의 전송 및 RF 응답 신호의 재전송이 제때에 서로 동조하는 동작 모드는 일반적으로 반-듀플렉스 동작이라 한다.

그러나, 트랜스폰더에 의한 RF 응답 신호의 재전송 동안 계속해서 RF 질의 신호를 균일하게 전송할 수 있으며, 이것은 표준 실행이므로, RF 질의 신호 및 RF 응답 신호 모두가 영역 내에서 제때에 서로 중첩한다. RF 질의 펄스의 전송은, 재전송을 위한 공급 에너지가 먼저 트랜스폰더에서 이용가능해져야 하기 때문에 응답 신호의 재전송이 시작될 수 있기 전에 시작해야 한다는 것은 분명하다. 이는 RF 질의 신호(10') 및 RF 응답 신호(12')에 의해 도 1b에 도시되어 있다. 이 동작 모드는 일반적으로 풀-듀플렉스 동작으로서 공지되어 있다.

주파수 변위 변조(FSK 변조)는 트랜스폰더 시스템에서 데이터 전송에 사용되는 것으로 가정한다. 이는, H 비트 및 L 비트가 각각 다른 변조 주파수로 표현된다는 것을 의미한다. 예를 들면, 변조 주파수 F1은 L 비트에 사용될 수 있고, 변조 주파수 F2는 H 비트에 사용될 수 있다. 이는, 반송파 주파수 F0 이외의 변조 후에, 주파수 F0-F1, F0-F2, F0+F1 및 F0+F2도 역시 RF 응답 신호의 스펙트럼내에 존재한다는 것을 의미한다. 이 스펙트럼은 도 2a에 도시되어 있다.

이러한 트랜스폰더 시스템의 실제 응용에 있어서, 고정된 간섭 주파수가 제공되는 것이 일반적이다. 이 간섭 주파수는 상업용 전송 장치 또는 불충분하게 차단된 설비 등으로부터 야기될 수 있다. 이 간섭 주파수는 질의 장치의 위치에서 너무 높은 전계 세기를 가질 수 있어, 트랜스폰더 및 질의 장치 간의 특정 거리가 초과되는 순간 트랜스폰더로부터 데이터를 정확하게 판독할 수 없게 된다. 도 2b는, 예를 들면, 간섭 주파수 FS1, FS2, FS3, FS4 및 FS5가 제공되는 배경 잡음 스펙트럼을 도시한다. 도 2c는, 도 2a의 RF 응답 신호 이외에도 도 2b의 간섭 주파수를 갖는 배경 잡음이 제공될 때 포함되는 전체 주파수 스펙트럼을 도시한다.

도 3의 다이어그램을 참조하여, 트랜스폰더 및 질의 장치 간의 거리가 보다 커지고 간섭 주파수가 제공될 때도, 트랜스폰더 내에 저장된 데이터가 여전히 정확하게 판독될 수 있는 방법에 대해 지금부터 설명될 것이다.

상술된 바와 같이, RF 질의 펄스의 전송에 의해 시작될 판독 과정을 시작하기 전에, 질의 장치는 먼저 배경 잡음을 수신한다. 이와 같이, 질의 장치 및 트랜스폰더 간의 데이터 전송의 주파수 범위내에 존재하는 간섭 주파수가 결정될 수 있다. 이 단계에서, 모든 주파수는 소정의 임계치를 초과한 전계 세기에서 수신되는 간섭 주파수라 한다.

이와 같이 결정된 간섭 주파수에 기초하여, 이 간섭 주파수가 정확하게 억제되는 한편, 다른 주파수가 통과될 수 있도록 필터에 의해 조정될 수 있는 적응형 디지털 필터의 계수가 계산될 수 있다.

질의 장치는 트랜스폰더 내에 저장된 데이터의 전송을 일으키는 RF 질의 펄스를 지금 전송한다. 질의 장치는, 내부에 간섭 주파수가 포함된 배경 잡음이 중첩되는 트랜스폰더로부터 RF 응답 신호를 수신한다. 이 신호는, 상기 계산된 계수를 참조하여 간섭 주파수를 억제하기 위해 조정된 적응형 필터를 통해 라우트된다. 따라서, 필터의 출력은 트랜스폰더에 의해 전송된 RF 응답 신호의 주파수 성분만을 포함하는 신호를 지금 제공하므로, 예를 들면, 복조와 같은 다른 처리가 이 신호에 대해 행해질 수 있다.

설명한 바와 같이, 적응 필터의 출력 신호에서의 간섭 주파수가 가능한 한 억제되므로, 트랜스폰더와 질의 장치간의 가능한 범위는 감소된다. 간섭 성분이 없으므로, 신호가 거리에 의해서는 약해지지만, 질의 장치가 신호를 정확하게 프로세싱하는 것이 여전히 가능하다.

간섭 주파수가 트랜스폰더에 의해 전송된 RF 응답 신호 내에서 측파대 주파수에 상당히 근접하는 것으로 보이는데, 이것은 이러한 측파대 주파수도 적응 필터에 의해 억제된다는 것을 의미한다. 따라서, 필터의 출력은, 더 이상 어떠한 간섭 주파수를 포함하지 않더라도, FSK 복조에 필요한 측파대 주파수를 더 이상 포함하지 않는 신호를 출력한다. 이러한 사실은 전송된 데이터의 복조 프로시져가 변형될 수 있다는 이점이 될 수 있다. 진폭 복조를 사용하는 경우에는 2개의 측파대 주파수 중 하나가 수신된 신호의 스펙트럼에서 생략될 때 FSK 변조된 신호는 여전히 정확하게 복조될 수 있다는 것이 공지되어 있다.

RF 질의 펄스가 전송되기 전에 배경 잡음이 수신되어 분석된다는 것이 상술된 프로시져상의 순서에서 나타나 있다. 그러나, 이러한 순서를 반전하는 것, 즉 첨가된 배경 잡음과 함께 트랜스폰터에 의해 전송된 RF 응답 신호의 수신 바로 후에 배경 잡음을 수신하는 것을 균일하게 실행할 수 있다.

특별히 높은 판독 신뢰성이 요구되는 경우, RF 응답 신호가 트랜스폰더로부터 수신되는 각각의 시간 이전 또는 이후에, 배경 잡음의 수신과 간섭 주파수의 존재에 대한 분석이 발생할 수 있다. 이는 간섭 조건이 상이한 적용 위치에 따라 변화할 때에도 요구되는 간섭 주파수의 억제가 항상 성립된다는 것을 보증한다. 그러나, 간섭 주파수의 존재에 대한 환경 조건이 거의 변화하지 않는다고 가정하면, 단 한번만 배경 잡음을 수신하고 분석하는 것만으로도 충분할 수 있으므로, 적응 필터는 각각의 경우에 식별된 간섭 주파수로 영구적으로 튜닝할 수 있다. 더 이상 배경 잡음을 수신할 필요가 없으므로, 이는 판독 처리를 빠르게하는 것을 가능하게 한다.

도 4는 간략한 블록도에 의해 상술된 프로시져를 실행하기 위한 질의 장치의 기본적인 구조를 도시한 것이다. 질의 장치는 공기(16)에 의해 RF 신호의 수신 및 전송 모두를 가능하게 하는 RF 입력 스테이지(14)를 포함한다. RF 입력 스테이지(14)에 의해 출력된 신호가 아날로그-디지털 변환기(18)에 의해 디지털 신호로 변환된 후, 간섭 주파수의 존재시 디지털 신호 처리기(20)에 의해 분석된다. 디지털 신호 처리기(20)는 적응 필터(22)에 대한 계수를 발생시켜, 검출된 간섭 주파수를 억제하기 위한 방법으로 이들 계수에 의해 튜닝될 수 있다. 또한, 디지털 신호 처리기(20)는 검색 장치의 모든 프로시져 순서를 제어한다. 배경 잡음을 분석한 후, RF 출력 스테이지(24)에 의해 도시되지 않은 트랜스폰더를 자극하는 공기(16)를 통해 RF 질의 펄스의 전송을 시작하여, RF 응답 신호를 전송한다. 또한, RF 입력 스테이지(14)에 의해 트랜스폰더로부터 수신된 RF 응답 신호도 아날로그-디지털 변환기(18)에 의해 디지털화되어, 적응 필터(22)를 통해 루팅되므로, 간섭 주파수로부터 자유롭게된 신호가 그 출력에서 유용하게 된다. 다음, 이 신호가 복조기(26)에서 복조되므로, 요구된 데이터가 그 출력(28)에서 유용하게 된다.

적응 필터(22)와 복조기(26)가 도 4에서 개별적인 블록으로 도시되었으나, 이들 유닛은 실시예에서 디지털 신호 처리기(20)에 저장된 후 이에 의해 처리되는 소프트웨어 모듈과 동일하게 인식될 수 있다. 디지털 신호 처리기(20)는 필요한 필터링과 복조를 얻기 위한 방식으로 아날로그-디지털 변환기(18)에 의해 출력된 신호를 처리한다. 이러한 종류의 신호 처리는 통상적인 것으로서, 본 분야의 숙력된 기술자들에게 공지되어 있으므로, 더 이상 상세히 설명할 필요가 없다. 아날로그 디지털 변환을 디지털 신호 처리기(20) 내로 통합하는 것이 더 가능하게 되므로, RF 입력 스테이지(14)에 의해 수신된 신호의 모든 처리가 디지털 신호 처리기(20)에 의해 영향을 받을 수 있다.

실제적인 방식으로, 트랜스폰더에 의해 전송된 RF 신호는 13.56 ㎒의 주파수에서의 캐리어로서, 이는 423 ㎑와 484 ㎑의 2개의 FSK 주파수에 의해 변조된다. 따라서, 이러한 신호의 주파수 스펙트럼은, 캐리어 주파수로부터 분리된 상위 측파대로서 13.56 ㎒ + 423 ㎑와 13.56 ㎒ + 484 ㎑의 주파수 뿐 아니라 하위 측파대로서 13.56 ㎒ - 423 ㎑와 13.56 ㎒ - 484㎑의 주파수를 포함한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 프로시져 및 트랜스폰더 시스템에 따르면, 동작 주파수 범위 내에 간섭 주파수가 존재하는 경우에도, 또한 트랜스폰더와 검색 장치간의 거리가 비교적 큰 경우에도 RF 질의 신호를 정확하게 복조할 수 있다.

Claims (6)

1. 질의 장치로부터 공급 받은 RF 질의 펄스에서 자신의 공급 에너지를 도출하고, 자신의 내부에 저장된 데이타를 이들 데이타에 의해 변조된 RF 응답 신호로서 전송하도록 구성된 트랜스폰더에 저장된 데이타를 판독하기 위한 프로시져에 있어서,

   상기 질의 장치에서,

   a) RF 질의 신호를 전송하여 상기 트랜스폰더가 상기 RF 응답 신호를 전송하도록 하지 않는 기간에 상기 트랜스폰더와 상기 질의 장치간의 신호 전송을 위해 예약된 주파수 범위 내의 배경 잡음을 수신하고, 수신된 배경 잡음을 디지탈 신호로 변환하며,

   b) 선정된 임계치를 초과하는 진폭을 가진 신호가 수신되는 상기 디지탈 신호 내의 간섭 주파수를 획득하고,

   c) 상기 획득한 간섭 주파수를 기초로 하여 필터의 통과 대역 특성이 상기 획득한 간섭 주파수를 억제하도록 적응시킬 수 있는 적응 필터의 계수를 계산하며,

   d) 상기 RF 질의 펄스를 전송한 후, 상기 트랜스폰더에 의해 전송된 상기 RF 응답 신호 및 중첩된 배경 잡음을 수신하여 디지탈 신호를 변환하고,

   e) 상기 RF 배경 잡음과 함께 수신한 상기 RF 신호를 상기 적응 필터를 통해 루팅하고 상기 계산된 계수를 사용하여 튜닝하며,

   f) 상기 저장된 데이타를 판독하기 위하여 상기 적응 필터에 의해 필터링된 출력 신호를 변조하는

   프로시져.
2. 제1항에 있어서, 상기 RF 응답 신호 내의 데이타는 FSK 변조되어 전송되며, 이에 따라 상기 수신된 RF 응답 신호의 측파대 내의 2개의 측파대 주파수 중 하나를 제거하는 간섭 주파수가 상기 수신된 배경 잡음의 스펙트럼 내에 존재하는지의 여부를 검출하고, 이 검출 결과에 기초하여 상기 RF 응답 신호의 복조를 위하여 상기 측파대에 존재하는 2개의 FSK 주파수를 이용한 FSK 복조 또는 상기 FSK 주파수 중 하나만을 이용한 진폭 복조가 이용되는지를 결정하는 프로시져.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 간섭 주파수의 검출을 위한 상기 배경 잡음의 수신은 상기 중첩된 배경 잡음과 함께 상기 RF 응답 신호를 수신한 후에 실시되는 프로시져.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 따른 프로시져를 실행하며, RF 질의 펄스의 수신에 응답하여 자신의 내부에 저장된 데이타를 이 데이타에 의해 변조된 RF 응답 신호의 형태로 전송하는 무전지 트랜스폰더를 구비한 트랜스폰더 시스템에 있어서,

   상기 질의 장치는

   I. 상기 질의 장치에 의해 수신된 모든 아날로그 신호를 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환기;

   II. 필터 계수에 의해 조절될 수 있는 통과 대역 특성을 가진 적응 필터;

   III. 상기 프로시져를 제어하고, 상기 배경 잡음에 포함된 상기 간섭 주파수의 억제를 위하여 상기 적응 필터의 계수를 계산하여 설정하는 디지탈 신호 처리기(DSP); 및

   IV. 전송된 데이타를 추출하기 위하여 상기 적응 필터에 의해 필터링된 신호를 복조하는 복조기

   를 포함하는 트랜스폰더 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 적응 필터와 상기 복조기는 각 경우에 원하는 기능을 수행하기 위하여 상기 디지탈 신호 처리기에 의해 처리되는 소프트웨어 모듈로서 구현되는 트랜스폰더 시스템.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 A/D 변환기는 상기 디지탈 신호 처리기 내에 집적된 트랜스폰더 시스템.