KR20060001773A - A wireless communication device and method - Google Patents

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Abstract

무선 통신 장치 및 그 방법이 개시된다. 소정의 구동 전압을 기초로 구동하는 무선 통신 장치에 있어서, 송수신부는 외부 장치와 무선 통신을 통해 소정의 신호를 송수신하고, 데이터 추출부는 송수신부로부터 수신한 신호를 복조하여 데이터를 추출하고, 부하 변조부는 외부 장치로 송신하고자 하는 데이터의 부하 변조시 정류된 전압이 내부의 구동 전압 이하가 되도록 데이터를 변조하여 송수신부로 전송하며, 클럭 추출부는 비교기를 이용하여 송수신부의 전압 변화로부터 클럭 신호를 추출한다. 이로써, 변조의 폭이 최대가 됨으로써 무선 통신 장치의 판독 거리가 확장된다.A wireless communication device and method thereof are disclosed. In a wireless communication device for driving based on a predetermined driving voltage, the transceiver unit transmits and receives a predetermined signal through wireless communication with an external device, the data extractor demodulates the signal received from the transceiver unit, extracts data, and load modulates the load. The unit modulates the data so that the rectified voltage becomes less than or equal to the internal driving voltage during load modulation of the data to be transmitted to the external device, and transmits the data to the transceiver. The clock extractor extracts the clock signal from the voltage change of the transceiver by using a comparator. This maximizes the width of the modulation, thereby extending the reading distance of the wireless communication device.

Description

무선 통신 장치 및 그 방법{A wireless communication device and method}A wireless communication device and method

도 1은 본 발명에 따른 무선 통신 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도,1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a wireless communication device according to the present invention;

도 2a 내지 도 2k는 본 발명에 따른 무선 통신 장치의 데이터 추출부의 구성 및 실험 결과를 도시한 도면, 2A to 2K are diagrams illustrating a configuration and an experimental result of a data extraction unit of a wireless communication device according to the present invention;

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 무선 통신 장치의 데이터 변조부의 구성 및 실험 결과를 도시한 도면, 3a to 3c are views showing the configuration and experimental results of the data modulator of the wireless communication device according to the present invention;

도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 무선 통신 장치의 클럭 추출부의 구성 및 실험 결과를 도시한 도면,4A to 4C are diagrams illustrating a configuration and an experimental result of a clock extracting unit of a wireless communication device according to the present invention;

도 5는 본 발명에 따른 무선 통신 장치의 판독 거리 확장 방법의 흐름을 도시한 흐름도, 그리고,5 is a flowchart illustrating a flow of a method for extending a reading distance of a wireless communication device according to the present invention;

도 6은 본 발명에 따른 무선 통신 장치의 일 적용예를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating an application example of a wireless communication device according to the present invention.

본 발명은 무선 통신 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스마트 카드 또는 RFID 와 같은 RF Tag에서 한정된 크기의 안테나를 이용하면서도 판 독 거리를 확장시킨 무선 통신 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless communication device and a method thereof, and more particularly, to a wireless communication device and a method for extending the reading distance while using an antenna of a limited size in an RF tag such as a smart card or RFID.

종래의 무선 통신 장치로는 스마트 카드 또는 RFID 태그 등이 있다. RFID 태그는 전원이 내장된 능동형과 리더기(reader)의 전파 신호로부터 전원을 공급받는 수동형이 있다. 수동형 RFID 태그는 일반적으로 상호 유도 방식을 사용한다.Conventional wireless communication devices include smart cards or RFID tags. There are two types of RFID tags, active and built-in power, and passive, which are powered from radio signals from readers. Passive RFID tags generally use mutual induction.

상호 유도 방식의 RFID 태그가 리더기와 통신하는 방법은 RFID 태그의 부하를 변조함에 따라 리더기 안테나의 전압이 달라짐을 이용하는 부하 변조 방식이다. 이러한 상호 유동 방식의 RFID 태그의 판독거리(즉, 통신 영역)는 리더기의 자장 세기, 리더기 및 RFID 태그의 안테나 크기, Q factor, RFID 태그의 변조 폭(modulation depth) 및 RFID 태그의 데이터 전송 속도 등에 의해 결정된다. The method of communicating the RFID tag of the mutual induction method with the reader is a load modulation method using a voltage of the reader antenna that changes as the load of the RFID tag is modulated. The reading distance (i.e. communication area) of the RFID tag of the interflow method is based on the magnetic field strength of the reader, the antenna size of the reader and the RFID tag, the Q factor, the modulation depth of the RFID tag, and the data transmission speed of the RFID tag. Is determined by

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 무선 통신 장치의 종래의 안테나를 사용하는 RF 태그, 스마트 카드 등의 무선 통신 장치의 판독 거리를 증가시키고, 무선 통신 장치의 안테나 크기를 소형화하면서도 판독 거리를 그대로 유지하는 무선 통신 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to increase the reading distance of a wireless communication device such as an RF tag or a smart card using a conventional antenna of the wireless communication device, and to keep the reading distance while miniaturizing the antenna size of the wireless communication device. To provide a wireless communication device and a method thereof.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 무선 통신 장치의 일 실시예는, 외부 장치와 무선 통신을 통해 소정의 신호를 송수신하는 송수신부; 상기 송수신부로부터 수신한 신호를 복조하여 데이터를 추출하는 데이터 추출부; 상기 외부 장치로 송신하고자 하는 데이터의 부하 변조시 정류된 전압이 내부의 구동 전압 이하가 되도록 상기 데이터를 부호화하고 변조하여 상기 송수신부로 전송하는 부하 변조부; 및 비교기를 이용하여 상기 송수신부의 전압 변화로부터 클럭 신호를 추출하는 클럭 추출부;를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, an embodiment of a wireless communication apparatus according to the present invention, a transmission and reception unit for transmitting and receiving a predetermined signal through a wireless communication with an external device; A data extractor configured to extract data by demodulating the signal received from the transceiver; A load modulator for encoding and modulating the data such that the rectified voltage is equal to or less than an internal driving voltage when the load modulates the data to be transmitted to the external device and transmits the data to the transceiver; And a clock extractor configured to extract a clock signal from a voltage change of the transceiver by using a comparator.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 무선 통신 방법의 일 실시예는, 외부 장치로 송신하고자 하는 데이터의 부하 변조시 정류된 전압이 내부의 구동전압 이하가 되도록 상기 데이터를 부호화하고 변조하는 단계; 상기 변조된 데이터를 안테나를 통해 외부 장치로 전송하는 단계; 다이오드로 구성된 브릿지 정류회로를 이용하여 상기 부하 변조시 정류된 전압이 그라운드가 되더라도 상기 안테나에 적어도 다이오드 동작 전압을 나타나도록 하는 단계; 및 비교기를 이용하여 상기 안테나의 전압 변화로부터 클럭 신호를 추출하는 단계;를 포함한다. In order to achieve the above technical problem, an embodiment of the wireless communication method according to the present invention encodes and modulates the data such that the rectified voltage is equal to or less than an internal driving voltage during load modulation of data to be transmitted to an external device. Doing; Transmitting the modulated data to an external device through an antenna; Making at least a diode operating voltage appear on the antenna even when the rectified voltage becomes ground at the time of the load modulation by using a bridge rectifying circuit comprising a diode; And extracting a clock signal from a voltage change of the antenna using a comparator.

이로써, 변조의 폭이 최대가 됨으로써 무선 통신 장치의 판독 거리가 확장된다.This maximizes the width of the modulation, thereby extending the reading distance of the wireless communication device.

이하에서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무선 통신 장치 및 그 방법에 관해 상세히 설명한다.Hereinafter, a wireless communication apparatus and a method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 무선 통신 장치의 일 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of a wireless communication device according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 통신 장치(100)는 송수신부(110), 데이터 추출부(120), 데이터 변조부(130), 클럭 추출부(140), 전원부(미도시), 제어부(150) 및 메모리(160)로 구성된다. 본 발명의 무선 통신 장치(100)는 스마트 카드, RFID 장치 등 소정의 정보를 저장(또는 가공)하고 외부장치와 무선 통신(Radio Frequency(RF) 통신)을 통해 정보를 송수신하는 장치를 포함한다. 제어부(150) 및 메모리(160)는 소정의 디지털 신호를 처리하고 저장하는 기능을 수행한다.Referring to FIG. 1, the wireless communication apparatus 100 according to the present invention includes a transceiver 110, a data extractor 120, a data modulator 130, a clock extractor 140, a power supply unit (not shown), It is composed of a controller 150 and a memory 160. The wireless communication device 100 of the present invention includes a device for storing (or processing) predetermined information such as a smart card and an RFID device and transmitting and receiving information with an external device through wireless communication (Radio Frequency (RF) communication). The controller 150 and the memory 160 process and store a predetermined digital signal.

도 2a 내지 도 2k는 본 발명에 따른 무선 통신 장치(100)의 데이터 추출부(120)의 구성 및 실험 결과를 도시한 도면이고, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 무선 통신 장치(100)의 데이터 변조부(130)의 구성 및 실험 결과를 도시한 도면이며, 도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 따른 무선 통신 장치(100)의 클럭 추출부(140)의 구성 및 실험 결과를 도시한 도면이다. 이하 도 2a 내지 도 4c를 함께 참조하여 설명한다.2A to 2K are diagrams illustrating the configuration and experimental results of the data extracting unit 120 of the wireless communication device 100 according to the present invention, and FIGS. 3A to 3C illustrate the wireless communication device 100 according to the present invention. 4A to 4C are diagrams illustrating the configuration and experiment results of the clock extractor 140 of the wireless communication apparatus 100 according to the present invention. to be. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS. 2A to 4C.

송수신부(110)는 리더기(RF READER)로부터 신호를 수신하거나 리더기로 신호를 송신하는 안테나 및 임피던스 정합부로 구성된다. The transceiver 110 includes an antenna and an impedance matching unit for receiving a signal from a reader or transmitting a signal to a reader.

데이터 추출부(120)는 ASK(Amplitude Shift Keying) 복조(demodulation)를 이용하여 송수신부(110)에 의해 수신된 신호로부터 데이터를 추출하는 포락선 검출부(122), 필터(124), 슬라이서(126) 및 어셈블러(128)로 구성된다. ASK 복조 방법은 신호의 폭을 변화시켜 데이터를 전달하는 방법으로 일반적인 수동형 상호 유도 방식의 RFID 장치에서 데이터를 전달할 때 사용된다. 데이터 추출부(120)는 외부 장치(리더기)와 본 발명의 무선 통신 장치(100)사이에 데이터 송수신을 위한 다른 방법이 정의된다면 그 정의된 방법에 따라 변경되어 사용될 수 있다. The data extractor 120 extracts data from a signal received by the transceiver 110 by using amplitude shift keying (ASK) demodulation, an envelope detector 122, a filter 124, and a slicer 126. And assembler 128. The ASK demodulation method is a method of transferring data by changing a signal width and is used when transferring data in a general passive mutual induction RFID device. The data extracting unit 120 may be changed and used according to the defined method if another method for transmitting and receiving data is defined between the external device (reader) and the wireless communication device 100 of the present invention.

ASK 복조 방식으로 구성된 데이터 추출부(120)의 각각의 구성에 대하여 도 2a 내지 도 2k를 참조하여 살펴본다.Each configuration of the data extractor 120 configured by the ASK demodulation method will be described with reference to FIGS. 2A to 2K.

포락선 검출부(envelope detector)(122)는 송수신부(110)를 통해 수신한 신호의 포락선을 검출하며, 도 2a에 도시된 바와 같이 저항(R), 캐패시터(C) 및 다이 오드(D)로 구성될 수 있다. 도 2b는 기본적인 RC 회로로 구성된 도 2a의 포락선 검출부(122)를 이용하여 안테나를 통해 전달된 신호의 피크(peak)를 검출하여 포락선을 검출하는 일 예를 나타낸다. 즉, 본 발명에서 포락선 검출부(110)는 리더기(RF READER)로부터 수신한 신호에서 데이터를 분리하기 위하여 사용된다. 도 2c는 송수신부(110)의 안테나로 입력된 신호를 도시한 도면이고, 도 2d는 포락선 검출부(122)를 통과한 후의 결과 신호를 도시한 도면이다.The envelope detector 122 detects an envelope of a signal received through the transceiver 110 and includes a resistor R, a capacitor C, and a diode D as shown in FIG. 2A. Can be. FIG. 2B illustrates an example of detecting an envelope by detecting a peak of a signal transmitted through an antenna using the envelope detector 122 of FIG. 2A configured as a basic RC circuit. That is, in the present invention, the envelope detector 110 is used to separate the data from the signal received from the reader (RF READER). 2C is a diagram illustrating a signal input to an antenna of the transceiver 110, and FIG. 2D is a diagram illustrating a result signal after passing through the envelope detector 122.

그러나, 포락선 검출부(122)에 의해 검출된 데이터는 도 2d에서 보이는 바와 같이 불필요한 잡음이 포함되어 있어 필요한 신호만을 걸러내기 위해 필터(124)로 전달된다. However, the data detected by the envelope detector 122 includes unnecessary noise, as shown in FIG. 2D, and is transmitted to the filter 124 to filter out only necessary signals.

필터(124)는 도 2e에 도시된 2차 능동 대역 통과 필터(active second order band pass filter)를 사용하여 원하는 주파수만 걸러낸다. 수동 필터를 사용할 경우 필터를 통과한 신호의 크기가 현격히 줄어든다. 따라서, 미약한 데이터 신호가 들어오는 경우에도 신호의 크기를 최대한 보상하기 위한 도 2e와 같은 능동필터를 사용하는 것이 바람직하다. 도 2e에 도시된 능동 필터는 다음 수학식을 이용하여 저항(R) 및 캐패시터(C)의 값을 정확하게 설계 할 수 있다.Filter 124 filters only the desired frequency using the active second order band pass filter shown in FIG. 2E. Using a passive filter significantly reduces the signal passing through the filter. Therefore, even when a weak data signal is input, it is preferable to use an active filter as shown in FIG. 2E to maximize the signal size. The active filter illustrated in FIG. 2E can accurately design the values of the resistors R and the capacitors C by using the following equation.

Figure 112004032759509-PAT00001
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Figure 112004032759509-PAT00002
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Figure 112004032759509-PAT00003
Figure 112004032759509-PAT00003

Figure 112004032759509-PAT00004
Figure 112004032759509-PAT00004

도 2f는 능동 필터를 통과하기 전후의 신호 파형을 도시한 도면이다. 도 2f를 참조하면, 필터(124)를 통과한 데이터 신호는 상승 모서리(Rising Edge) 및 하강 모서리(Falling Edge)가 검출되며 검출된 신호의 전압 레벨은 너무 높거나 낮아서 디지털 신호로 사용하기에 부적합하므로 슬라이서(data slicer)(126)를 이용해 전압 레벨을 조정한다.2f shows signal waveforms before and after passing through an active filter. Referring to FIG. 2F, the rising edge and falling edge of the data signal passing through the filter 124 are detected, and the voltage level of the detected signal is too high or too low to be suitable for use as a digital signal. Therefore, the data slicer 126 is used to adjust the voltage level.

일반적으로, 데이터 슬라이서(data slicer)는 위상을 변경하기 위한 Sallen-Key Low Pass Filter와 Voltage Cutter(op-amp로 구성됨)로 구성된다. 그러나, 본 발명에서의 데이터 슬라이서(126)는 이전 단에서 필터(band pass filter)(124)를 사용하였기 때문에 도 2g에 도시된 바와 같이 두 개의 Voltage Cutter(202,204)만을 이용하여 상승 모서리(Rising Edge) 및 하강 모서리(Falling Edge)를 검출한다. 도 2h는 도 2f의 필터 통과 후의 신호를 도 2g의 슬라이서(126)를 이용하여 상승 모서리(Rising Edge) 및 하강 모서리(Falling Edge)를 검출한 신호를 도시한 도면 이다.In general, a data slicer consists of a Sallen-Key Low Pass Filter and a Voltage Cutter (consisting of an op-amp) to change phase. However, since the data slicer 126 in the present invention uses a band pass filter 124 in the previous stage, the rising edge using only two voltage cutters 202 and 204 as shown in FIG. ) And falling edges are detected. FIG. 2H is a diagram illustrating signals after rising through the filter of FIG. 2F and using the slicer 126 of FIG. 2G to detect rising edges and falling edges.

어셈블러(Data Assembler)(128)는 슬라이서(126)를 통해 검출된 상승 모서리(Rising Edge) 및 하강 모서리(Falling Edge) 신호를 복원한다. 어셈블러(128)는 VHDL을 이용하여 구현할 수 있으며 이 외의 다른 회로를 통하여 구현 가능하다. The assembler 128 restores the rising edge and falling edge signals detected by the slicer 126. The assembler 128 may be implemented using VHDL and may be implemented through other circuits.

도 2i는 어셈블러(128)를 구현한 VHDL 코드를 도시한 도면이다. 도 2i의 VHDL 코드에 의해 구현되는 회로는 상승 모서리(Rising Edge) 신호가 입력되면 출력신호로 하이(High:1)를 출력하고, 하강 모서리(Falling Edge) 신호가 입력되면 출력신호로우(Low:0)를 출력한다. FIG. 2I illustrates VHDL code implementing assembler 128. The circuit implemented by the VHDL code of FIG. 2I outputs a high signal as an output signal when a rising edge signal is input, and outputs a low signal when a falling edge signal is input. Output 0).

도 2j는 도 2h의 VHDL 코드로 구현된 회로의 입력 신호를 나타내고, 도 2k는 VHDL 코드로 구현된 회로를 통과한 도 2j에 도시된 신호의 출력 결과 신호를 도시한 도면이다.FIG. 2J illustrates an input signal of a circuit implemented with the VHDL code of FIG. 2H, and FIG. 2K illustrates an output result signal of the signal illustrated in FIG. 2J through a circuit implemented with the VHDL code.

이상으로, 데이터 추출부(120)의 구체적인 구성에 대하여 살펴보았다. 다음으로 도 3a 내지 도3c를 도 1과 함께 참조하여 데이터 변조부(130)의 구성에 대해 살펴본다.In the above, the specific configuration of the data extraction unit 120 has been described. Next, the configuration of the data modulator 130 will be described with reference to FIGS. 3A to 3C together with FIG. 1.

먼저, 무선 통신 장치(100)로부터 리더기로 데이터를 전송하는 경우를 살펴보면, 무선 통신 장치(100)가 일정량 이상의 자기장력의 RMS 값을 변화시키고 결과적으로 리더기 측의 안테나의 전압을 변화시키는 방법으로 데이터를 전달한다. 따라서, 무선 통신 장치(100)가 리더기측의 안테나와 크기가 같을수록, 무선 통신 장치(100)의 안테나 임피던스 매칭 Q factor가 클수록, 무선 통신 장치(100)의 부하 변조 폭이 클수록 리더기 측의 안네나의 전압 변화를 크게 할 수 있다. 그리고, 전 압 변화를 크게 하면 할수록 무선 통신 장치(100)의 판독 거리는 확장된다.First, referring to a case of transmitting data from the wireless communication device 100 to the reader, the wireless communication device 100 changes the RMS value of the magnetic force by a predetermined amount or more and consequently changes the voltage of the antenna on the reader side. To pass. Therefore, as the size of the wireless communication device 100 is the same as that of the antenna on the reader side, the larger the antenna impedance matching Q factor of the wireless communication device 100 is, the larger the load modulation width of the wireless communication device 100 is, the anneal on the reader side. I can make my voltage change big. As the voltage change is increased, the reading distance of the wireless communication device 100 is extended.

판독 거리 확장을 위하여, 데이터 변조부(130)는 리더기 측의 안테나의 전압 변화를 크게 할 수 있는 방법으로 부하 변조 폭을 크게 하는 방법을 선택한다. 그러므로 데이터 변조부(130)는 전송하고자 하는 데이터의 부하 변조시 정류된 전압이 그라운드(ground)에 매우 근접하도록 만든다. In order to extend the read distance, the data modulator 130 selects a method of increasing the load modulation width in a manner that can increase the voltage change of the antenna on the reader side. Therefore, the data modulator 130 makes the rectified voltage very close to the ground during load modulation of the data to be transmitted.

도 3a를 참조하면, 데이터 변조부(130)는 부하 변조부(132) 및 정류부(134)로 구성된다. 부하 변조부(132)는 전송하고자 하는 데이터의 부하 변조 폭을 최대로 하기 위하여 부하 변조 시 정류된 전압과 그라운드(ground)간의 전압 차를 거의 0에 가깝게 만든다. 이러한 부하 변조부(132)의 구성은 트랜지스터(Transister), FET 등의 소자를 이용하여 구현할 수 있다. 도 3a은 구현 가능한 여러 가지 회로들 중 일 예로 트랜지스터를 이용한 부하 변조 회로를 나타내고 있다. Referring to FIG. 3A, the data modulator 130 includes a load modulator 132 and a rectifier 134. The load modulator 132 makes the voltage difference between the rectified voltage and ground close to zero in order to maximize the load modulation width of the data to be transmitted. The configuration of the load modulator 132 may be implemented using a device such as a transistor or a FET. 3A illustrates a load modulation circuit using a transistor as an example of various circuits that can be implemented.

데이터의 부하 변조를 폭을 극대화하기 위한 구성으로 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 제어부(미도시)는 송수신부(110)의 전압변화를 기초로 부하 변조시 정류된 전압이 구동 전압 이하가 되도록 부하 변조의 폭을 설정한다. 그러며, 부하 변조부(132)는 제어부(미도시)에 의해 설정된 부하 변조 폭을 기초로 외부장치로 송신하고자 하는 데이터를 부호화하고 변조한다.The control unit (not shown) may further include a configuration for maximizing the width of the load modulation of the data. The controller (not shown) sets the width of the load modulation so that the rectified voltage becomes less than or equal to the driving voltage based on the voltage change of the transceiver 110. The load modulator 132 encodes and modulates data to be transmitted to an external device based on the load modulation width set by the controller (not shown).

무선 통신 장치(100)는 안테나를 구동하고 내부 컨트롤 블록(150) 및 메모리(160) 등의 내부 소자들을 구동하기 위한 소정의 구동 전압이 필요하며, 이 구동 전압이 너무 낮으면 내부 소자들(110 내지 160)은 정확한 동작을 수행할 수 없다. 종래의 무선 통신 장치(100)는 데이터 변조부로부터 출력된 신호를 정류하여 구동 전압으로 사용하므로, 데이터 변조부가 소정의 정류된 전압을 출력할 수 있도록 하기 위하여 데이터 변조부의 변조 폭에 한계가 있었다. 그러나, 본 발명의 데이터 변조부(130)는 이러한 한계를 극복하여 부하 변조 폭을 크게 하는 것을 특징으로 한다.The wireless communication device 100 requires a predetermined driving voltage for driving an antenna and driving internal elements such as the internal control block 150 and the memory 160. If the driving voltage is too low, the internal elements 110 may be used. To 160) may not perform the correct operation. Since the conventional wireless communication device 100 rectifies the signal output from the data modulator and uses it as a driving voltage, the modulation width of the data modulator has a limit in order to enable the data modulator to output a predetermined rectified voltage. However, the data modulator 130 of the present invention overcomes this limitation and increases the load modulation width.

도 3b는 3㎜*3㎜, 1μH인 loop 안테나의 최대 인식 거리에서 본 발명에 따른 데이터 변조부(130)에서 출력되는 정류된 전압(종래의 무선 통신 장치는 이 전압을 구동 전압으로 사용)의 파형을 도시한 도면이고, 도 3c 이 때 안테나에서의 파형을 도시한 도면이다. 도 3b 및 도 3c를 참조하면, 부하 변조시 정류된 전압은 약 100㎷ 임을 알 수 있다. 부하 변조 후 정류된 약 100㎷ 전압은 종래의 무선 통신 장치의 구동 전압으로 사용되기에는 부족하다.3b shows the rectified voltage output from the data modulator 130 according to the present invention (a conventional wireless communication device uses this voltage as a driving voltage) at a maximum recognition distance of a loop antenna of 3 mm * 3 mm and 1 μH. FIG. 3C is a diagram showing waveforms and FIG. 3C is a diagram showing waveforms at an antenna. 3B and 3C, it can be seen that the rectified voltage during load modulation is about 100 kV. The rectified voltage of about 100 kV after load modulation is insufficient to be used as a driving voltage of a conventional wireless communication device.

클럭 추출부(140)는 송수신부(100)의 안테나의 전압 변화로부터 클럭을 추출한다. 종래의 클럭 추출 회로를 사용하는 경우에, 본 발명에서와 같이 부하 변조 폭을 크게 하면 도 4b에 도시된 파형처럼 되어 클럭을 추출할 수 없다. The clock extractor 140 extracts a clock from a voltage change of the antenna of the transceiver 100. In the case of using the conventional clock extracting circuit, if the load modulation width is increased as in the present invention, it becomes like the waveform shown in Fig. 4B and the clock cannot be extracted.

따라서, 클럭 추출부(140)는 도 4a에 도시된 바와 같이 비교기(Comparator)를 사용하여 구현한다. 비교기를 이용한 클럭 추출 회로는 개념상 voltage cutter 이다. 도 4c는 도 4a에 도시된 비교기를 이용하여 구현한 클럭 추출부(140)를 이용해 클럭을 추출한 파형을 도시한 도면이다.Accordingly, the clock extractor 140 is implemented using a comparator as shown in FIG. 4A. The clock extraction circuit using the comparator is conceptually a voltage cutter. 4C is a diagram illustrating a waveform obtained by extracting a clock using the clock extractor 140 implemented using the comparator illustrated in FIG. 4A.

한편, 부하 변조시 변조의 폭을 최대로 하는 경우에 따라 안테나의 시그널이 사라져서 클럭을 추출할 수 없는 문제점이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 송수신부(110)와 부하 변조부(132) 사이에 정류부(134)를 삽입하여 이 문제를 해결 한다.On the other hand, according to the case of maximizing the width of modulation during load modulation, a problem may occur that the clock cannot be extracted because the signal of the antenna disappears. Therefore, the present invention solves this problem by inserting the rectifier 134 between the transceiver 110 and the load modulator 132.

정류부(134)는 부하 변조부(132)에 의해 부하 변조된 후에도 클럭 추출을 위한 최소한의 전압이 나타나도록 한다. 도 3a는 네 개의 다이오드를 이용한 브릿지(Bridge) 정류회로로 구현된 정류부(134)를 나타내고 있다. 도 3a에 도시된 정류부(134)를 이용할 경우 본 발명에서처럼 부하 변조의 폭을 최대로 한 경우에도 ±0.7V의 AC 신호가 안테나에서 잡힌다. 즉, 부하 변조 회로가 short 상태(즉, 부하 변조폭이 최대인 상태)인 경우에도 안테나에서 ±0.7V의 AC 신호가 잡히는 이유는 다이오드의 동작 전압 때문이다.The rectifier 134 causes a minimum voltage for clock extraction even after load modulation by the load modulator 132. 3A illustrates a rectifier 134 implemented as a bridge rectifier circuit using four diodes. In the case of using the rectifier 134 shown in FIG. 3A, even when the width of the load modulation is maximized as in the present invention, an AC signal of ± 0.7 V is caught by the antenna. That is, even when the load modulation circuit is in the short state (that is, the state where the load modulation width is the maximum), the AC signal of ± 0.7V is caught by the antenna due to the operating voltage of the diode.

전원부(미도시)는 외부로부터 전원을 공급받아 무선 통신 장치 내에 제공할 수 있다. 무선 통신 장치 내에 전원부를 구현하는 방법으로 한국공개특허공보 제2002-28643호 및 한국공개특허공보 제2000-33877호를 이용할 수 있다. 또한, 전원부는 개인 휴대 단말기(핸드폰,PDA 등)의 외부 커넥터와 연결되어 개인 휴대 단말기로부터 전원을 공급받을 수 있다. The power supply unit (not shown) may receive power from the outside and provide the inside of the wireless communication device. Korean Patent Application Publication No. 2002-28643 and Korean Patent Application Publication No. 2000-33877 may be used as a method of implementing a power supply unit in a wireless communication device. In addition, the power supply unit may be connected to an external connector of a personal portable terminal (cell phone, PDA, etc.) to receive power from the personal portable terminal.

도 5는 본 발명에 따른 무선 통신 장치의 통신 거리 확장 방법의 일 실시예를 도시한 도면이다.5 is a diagram illustrating an embodiment of a communication distance extension method of a wireless communication device according to the present invention.

도 1 및 5를 참조하면, 부하 변조부(132)는 외부로 전송하고자 하는 데이터의 부하 변조시 정류된 전압이 무선 인식 장치(100)의 내부 구동 전압 이하가 되도록 상기 데이터를 부하 변조한다(S500). 그리고, 부하 변조부(132)는 변조된 데이터를 안테나를 통해 외부 리더기로 전송한다(S510). 1 and 5, the load modulator 132 load modulates the data such that the rectified voltage becomes less than or equal to an internal driving voltage of the wireless recognition apparatus 100 when load modulation of data to be transmitted to the outside (S500). ). The load modulator 132 transmits the modulated data to the external reader through the antenna (S510).

그리고, 정류부(134)는 4 개의 다이오드를 이용하여 구현된 브릿지 정류회로 를 이용하여 안테나에 적어도 다이오드의 구동 전압이상의 전압이 나타나도록 한다(S520). 클럭 추출부(140)는 비교기를 이용하여 안테나의 전압 변화로부터 클럭을 추출한다(S530).In addition, the rectifier 134 uses a bridge rectifier circuit implemented using four diodes so that a voltage of at least the driving voltage of the diode is displayed on the antenna (S520). The clock extractor 140 extracts a clock from a voltage change of the antenna by using a comparator (S530).

도 6은 본 발명에 따른 무선 통신 장치의 일 적용예를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating an application example of a wireless communication device according to the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 무선 통신 장치(620)는 개인 휴대 단말기(600)의 외부 커넥터(610)와 연결되어 사용될 수 있다. 무선 통신 장치(620)는 개인 휴대 단말기와 정보를 송수신하는 단말기 접속부(미도시)를 포함하며, 무선 통신 장치는 단말기 접속부(미도시)를 통해 개인 휴대 단말기(600)로부터 소정의 정보를 수신하여 정보 그 자체 또는 정보를 가공하여 외부의 리더기로 전송하거나, 그 역으로, 외부의 리더기로부터 정보를 수신하여 정보 그 자체 또는 정보를 가공하여 개인 휴대 단말기(600)로 전송할 수 있다. Referring to FIG. 6, the wireless communication device 620 according to the present invention may be used in connection with an external connector 610 of the personal mobile terminal 600. The wireless communication device 620 includes a terminal connection unit (not shown) for transmitting and receiving information to and from the personal mobile terminal, and the wireless communication device receives predetermined information from the personal mobile terminal 600 through the terminal connection unit (not shown). The information itself or information may be processed and transmitted to an external reader, or vice versa, the information may be received from an external reader and processed to be transmitted to the personal portable terminal 600.

그리고, 개인 휴대 단말기(600)를 이용한 결제 시스템에서 사용자 인증을 위하여 본 발명에 따른 무선 통신 장치(620)를 이용할 수 있다. 개인 휴대 단말기(600)에 사용자 인증 정보를 포함하는 무선 통신 장치(620)를 연결하여 개인 휴대 단말기(600)가 정당한 사용자에 의해 사용되는 지를 인증한 후 결제하도록 할 수 있다. 종래의 개인 휴대 단말기(600)는 외부 커넥터(610)에 유선의 케이블을 연결하여 외부 컴퓨터 등과 정보를 교환하였으나, 본 발명에 따른 무선 통신 장치(620)를 이용하는 경우 무선을 통해 용이하게 개인 휴대 단말기(600)의 정보 교환이 가능하며, 개인 휴대 단말기(600)에 게임, MP3 등의 멀티 미디어 정보도 용이하게 업로딩(uploading) 가능하다. In addition, the wireless communication device 620 according to the present invention may be used for user authentication in a payment system using the personal mobile terminal 600. The wireless communication device 620 including the user authentication information may be connected to the personal portable terminal 600 to authenticate the personal portable terminal 600 for use by a legitimate user and to make a payment. The conventional personal portable terminal 600 exchanges information with an external computer by connecting a wired cable to the external connector 610, but when using the wireless communication device 620 according to the present invention, the personal portable terminal easily via wireless. Information exchange of 600 is possible, and multimedia information such as games, MP3s, etc. can be easily uploaded to the personal portable terminal 600.

또한, 개인 휴대 단말기(600)를 이용한 경우에 무선 통신 장치(620)는 별도의 전원없이 개인 휴대 단말기(620)로부터 전원을 공급받을 수 있다. In addition, when the personal portable terminal 600 is used, the wireless communication device 620 may receive power from the personal portable terminal 620 without a separate power source.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. Those skilled in the art will appreciate that the present invention can be implemented in a modified form without departing from the essential features of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation. The scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the scope will be construed as being included in the present invention.

본 발명에 따르면, 무선 통신 장치의 부하 변조를 최대화하여 무선 통신 장치의 인식 거리를 최대로 확장할 수 있다. 또한, 개인 휴대 단말기와 함께 사용하 여 개인 휴대 단말기의 인증 및 외부 장치와의 정보 전달 수단으로 사용할 수 있다. According to the present invention, the load modulation of the wireless communication device can be maximized to maximize the recognition distance of the wireless communication device. In addition, the present invention can be used together with a personal portable terminal to be used as a means of authenticating the personal portable terminal and transmitting information to an external device.

Claims (10)

외부 장치와 무선 통신을 통해 소정의 신호를 송수신하는 송수신부;A transceiver for transmitting and receiving a predetermined signal through wireless communication with an external device; 상기 송수신부로부터 수신한 신호를 복조하여 데이터를 추출하는 데이터 추출부; A data extractor configured to extract data by demodulating the signal received from the transceiver; 상기 외부 장치로 송신하고자 하는 데이터의 부하 변조시 정류된 전압이 내부의 구동 전압 이하가 되도록 상기 데이터를 부호화하고 변조하여 상기 송수신부로 전송하는 부하 변조부; 및 A load modulator for encoding and modulating the data such that the rectified voltage is equal to or less than an internal driving voltage when the load modulates the data to be transmitted to the external device and transmits the data to the transceiver; And 비교기를 이용하여 상기 송수신부의 전압 변화로부터 클럭 신호를 추출하는 클럭 추출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.And a clock extracting unit which extracts a clock signal from a voltage change of the transceiver unit using a comparator. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 부하 변조부는 상기 부하 변조시 정류된 전압이 그라운드 전압이 되도록 상기 데이터를 부호화하고 변조하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.And the load modulator encodes and modulates the data such that the rectified voltage becomes a ground voltage when modulating the load. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 송수신부의 전압변화를 기초로 상기 데이터의 부하 변조시 정류된 전압이 내부의 구동 전압 이하가 되도록 변조의 폭을 설정하는 제어부;를 더 포함하고,And a controller configured to set a width of the modulation such that the rectified voltage becomes less than or equal to an internal driving voltage based on the voltage change of the transceiver. 상기 부하 변조부는 상기 설정된 변조의 폭을 기초로 상기 데이터를 부호화하고 변조하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.And the load modulator encodes and modulates the data based on the set width of the modulation. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 다이오드를 이용한 브릿지 정류회로를 이용하여 상기 송수신부에 적어도 다이오드 동작 전압 이상의 전압이 나타나도록 하는 정류부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.And a rectifier for displaying at least a voltage equal to or greater than the diode operating voltage to the transceiver using a bridge rectifier circuit using a diode. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 외부로부터 공급받는 전원을 기초로 상기 구동전압을 제공하는 전원부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.And a power supply unit configured to provide the driving voltage based on power supplied from an external device. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 개인용 휴대 단말기의 외부 커넥터와 연결되어 상기 개인용 휴대 단말기로부터 전원을 공급받아 제공하는 전원부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.And a power supply unit connected to an external connector of the personal portable terminal and receiving power from the personal portable terminal. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 개인용 휴대 단말기의 외부 커넥터와 연결되어 상기 개인용 휴대 단말기와 소정의 데이터를 송수신하는 단말기 접속부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무 선 통신 장치. And a terminal connection unit connected to an external connector of a personal portable terminal and transmitting and receiving predetermined data to and from the personal portable terminal. 제 1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 데이터 변조부는 진폭 변이 변조를 이용하여 상기 수신한 신호로부터 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.The data modulator extracts data from the received signal using amplitude shift modulation. 제 1항에 있어서, 상기 데이터 추출부는,The method of claim 1, wherein the data extraction unit, 상기 수신한 신호의 포락선을 검출하는 포락선 검출기;An envelope detector for detecting an envelope of the received signal; 상기 포락선 검출기의 출력 신호에 포함된 잡음을 제거하기 위해 소정의 주파수를 기준으로 필터링하는 필터;A filter for filtering based on a predetermined frequency to remove noise included in an output signal of the envelope detector; 상기 필터를 통과한 신호의 전압 레벨을 조정하는 슬라이서; 및A slicer for adjusting the voltage level of the signal passing through the filter; And 상기 데이터 슬라이서의 출력 신호로부터 데이터를 복원하는 어셈블러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 장치.And an assembler for recovering data from an output signal of the data slicer. 외부 장치로 송신하고자 하는 데이터의 부하 변조시 정류된 전압이 내부의 구동전압 이하가 되도록 상기 데이터를 부호화하고 변조하는 단계;Encoding and modulating the data such that the rectified voltage is equal to or less than an internal driving voltage when load modulation of data to be transmitted to an external device; 상기 변조된 데이터를 안테나를 통해 외부 장치로 전송하는 단계;Transmitting the modulated data to an external device through an antenna; 다이오드로 구성된 브릿지 정류회로를 이용하여 상기 부하 변조시 정류된 전압이 그라운드가 되더라도 상기 안테나에 적어도 다이오드 동작 전압을 나타나도록 하는 단계; 및Making at least a diode operating voltage appear on the antenna even when the rectified voltage becomes ground at the time of the load modulation by using a bridge rectifying circuit comprising a diode; And 비교기를 이용하여 상기 안테나의 전압 변화로부터 클럭 신호를 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 통신 방법.And extracting a clock signal from the voltage change of the antenna using a comparator.
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