KR20060112976A

KR20060112976A - 무선주파수인식 시스템 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20060112976A
Application number: KR1020050035748A
Authority: KR
Inventors: 박준석; 오하령; 김종옥; 성영락
Original assignee: 주식회사 하이온콥; 국민대학교산학협력단
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2006-11-02
Also published as: KR100730745B1

Abstract

본 발명은 무선주파수를 이용하여 비접촉식으로 RFID 태그의 식별정보를 판독하거나 기록하는 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification) 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 RFID 리더와, 하나 이상의 태그로 이루어진 무선주파수인식(RFID) 시스템에 있어서, 상기 대기 상태에서 리더의 질문신호 전송 완료됨을 감지한 후 응답이 필요한 명령이 포함된 경우 소정 주파수대역의 고주파를 태그로 방사하고, 태그의 응답신호 전송이 완료됨이 감지된 후 쓰기에 관련된 명령인 경우 소정 시간 동안 고주파를 방사하고 소정 시간 경과 후 고주파의 방사를 정지하는 지능형 전력공급장치를 포함한다.

RFID, 태그, 리더, USN, 유비쿼터스, 고주파방사, 무선전력전송

Description

무선주파수인식 시스템 및 그 제어 방법{RFID SYSTEM AND CONTROLLING METHOD THEREOF}

도1은 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 기본적인 구성을 보여주는 구성도이다.

도2는 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 작용을 보여주는 구성도이다.

도3은 종래 기술에 따른 무선주파수인식 시스템의 다른 실시예를 보여주는 구성도이다.

도4는 본 발명에 따른 RFID 시스템의 일 실시예를 보여주는 구성도,

도5는 도 4에 도시된 질문신호의 포멧을 보인 도이다.

도6은 도 4에 도시된 응답신호의 포멧을 보인 도이다.

도7은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 구성을 상세하게 보여주는 블록도이다.

도8은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 제어 과정을 상세하게 보인 흐름도이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 무선주파수인식 시스템 10 : 리더

50 : 태그 70 : 지능형 전력공급장치

11 : 송신부 12 : 수신부

13 : 주파수 합성기 14 : 프로세서

15: 안테나 51 : 반도체 IC

53: RF회로 54 : 제어로직

56 : 안테나 71 : 수신부

72: 수신용 안테나 73 : 제어부

75 : 고주파발생부 77 : 송신용 안테나

본 발명은 무선주파수를 이용하여 비접촉식으로 RFID 태그의 식별정보를 판독하거나 기록하는 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification) 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상기 리더와 태그 간의 통신 내용을 도청하여 리더의 질문신호 전송 완료된 후 응답 요구 명령이 포함된 경우 고주파를 태그로 방사하고, 응답신호 전송 완료된 후 쓰기 명령이 포함된 경우 소정 시간 동안 고주파를 발생하고, 소정 시간 경과 후 고주파 방사를 정지하는 지능형 전력공급장치를 포함하여 구성된 무선주파수인식 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

일반적으로 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification)은 최소형 IC 칩에 고유한 식별정보를 입력하고 무선주파수(RF)를 이용하여 이 칩이 부착된 물체나 동물, 사람 등을 인식·추적·관리할 수 있는 기술을 말한다. 이러한 RFID 시스템은 고유한 식별정보가 입력되고 물체나 동물 등에 부착되는 RFID 태그 (Tag 또는 Transponder)와, 이 태그가 가지고 있는 식별정보를 비접촉식으로 읽거나 또는 쓰기 위한 리더(Reader 또는 Interrogator)로 이루어진다. 그리고 상기 리더에는 컴퓨터 등 정보처리장치가 연결되어 태그로부터 수집된 데이터를 처리한다.

도1은 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 기본적인 구성을 보여주는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 태그(5)는 자체적으로 전원을 갖지 않는 수동형 태그로서, 소형 반도체 IC 칩과 안테나로 이루어지고, 상기 IC 칩에는 RF회로, 로직 및 메모리가 내장되어 있다. 이러한 태그(5)는 다양한 크기와 형태를 갖는다. 그리고 리더(1)는 특정 주파수대역의 RF신호를 태그(5)로 전송하는 전송부와 태그(5)에서 보내주는 신호를 수신하는 수신부 및 이를 송수신하기 위한 안테나를 포함하여 구성된다.

그리고 도2는 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 기본적인 작용을 보여주는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 리더(1)는 고주파 캐리어신호와 소정의 질문신호를 포함하는 소정 주파수대역의 RF신호를 전송한다. 상기 RF신호에 의해 형성되는 리더(1)의 전자기장 내에 태그(5)가 위치되면, 상기 태그(5)는 IC 칩을 동작시키는데 필요한 동작 전원을 리더(1)의 고주파 캐리어(CW) 신호로부터 공급 받는다. 즉, 리더(1)에서 전송되는 고주파 캐리어신호는 태그의 안테나에 교류를 발생시키고 발생된 교류는 정류된 후 IC 칩을 위한 전기에너지로 사용되는 것이다. 또한 상기 태그(5)는 수신된 RF신호를 변조하고 이를 근거로 태그(5)에 저장된 데이터를 반사 변조하여 응답신호로서 리더(1)로 전송한다. 이와 같이 종래의 RFID 시스템은 리더(1)와 태그(5) 사이에 정보전송은 물론 수동형 태그를 활성화 시키기 위한 전력전 송이 함께 수행된다.

일반적으로 자체적으로 전원을 갖지 않는 수동형 태그(Passive tag)는 인식거리가 1m이하로 짧기 때문에 저주파(125kHz, 12.56MHz)의 근거리용 RFID 시스템이 주로 사용되고 있다. 이들 근거리용 RFID 시스템은 리더의 다권선 코일에 의하여 전원 및 신호를 송신하고 태그는 리더의 코일에 흐르는 교류 전류의 자계에 의한 자계결합(magnetic coupling) 방식에 의하여 전원 에너지 생성 및 신호를 수신한다. 따라서 수동형 태그를 사용하는 종래의 저주파 RFID 시스템은 태그의 인식거리가 짧기 때문에 물류관리, 출입관리 및 교통카드 등 한정된 목적으로 사용되었다.

한편, 읽기/쓰기가 가능하고 센서가 결합되어 이력관리 및 환경정보센싱이 가능하며 인식거리가 긴 능동형 태그(Active tag)는 전력 소모가 크기 때문에 자체적으로 배터리가 내장되어야 한다. 따라서 이러한 능동형 태그는 소형화가 어렵고 가격이 고가이며 전원 수명에 따라 사용 기간이 제한받는 단점이 있다.

최근에는 UHF(860∼960MHz,2.4GHz) 대역에서 전자기파와 반사 변조(Backscattered Modulation) 방식을 이용한 수동형 RFID 기술의 표준화가 진행되고 있다. 이에 따라 수동형 태그(Passive tag)의 인식거리가 4m 정도 늘어날 것으로 전망된다. 또한 이론적으로 리더의 송신출력을 크게 하고 태그의 안테나를 크게 하면 태그와 리더간의 통신거리는 더욱 늘릴 수 있다. 그러나 리더의 송신출력이 증가하면 인접한 리더 사이 및 리더와 기존의 무선통신 서비스 사이에 주파수 혼선의 문제를 일으키게 된다. 특히, RFID 리더를 개인용 이동통신단말기에 내장할 경우 리더간의 간섭문제가 심화될 가능성이 크다. 또한 태그의 안테나를 크게 할 수록 소형화가 어렵게 되는 문제도 있다.

더욱이 앞으로는 RFID는 태그가, 리더의 요구에 따라 단순히 식별(ID)정보만을 전달하는 수동형에서 센싱 기능이 추가되어 주변의 환경정보(온도, 습도, 오염정보, 균열정보 등)까지 스스로 탐지(Sensor)하여 능동적으로 네트워크에 전달하는 유비쿼터스센서(u센서)로 발전할 것으로 전망된다. 또한 유비쿼터스 센서 네트워크(USN;Ubiquitous Sensor Network)는 길거리의 전신주나 보도, 빌딩의 벽이나 바닥 등 사물뿐만 아니라 동물이나 사람에게 초소형 태그를 부착하고(Ubiquitous), 곳곳에 설치된 무선리더나 사용자가 휴대하고 있는 이동형 무선리더를 이용하여 정보를 실시간으로 수집하고 수집된 정보를 네크워크(Network)로 전달하는 것이다.

따라서 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 구축하기 위해서는 선행적으로 저가격, 고기능, 초고형인 태그의 개발이 요구된다. 이러한 USN에 적합한 태그(u센서)는 어느 곳이나 설치할 수 있을 정도로 저가인 동시에 소형이며, 센싱기능이 결합되고 많은 양의 정보를 처리할 수 있어야 하므로 고기능화 되어야 하고 인식거리가 충분히 길어야 한다.

그러나 태그의 많은 기능을 처리하고 인식거리를 충분히 길게 하기 위해서는 소비 전력이 커진다. 예를 들어 리더로부터 공급되는 명령을 수신/해독하고 동작하는데는 수 μW(마이 크로 와트)의 소비전력이 필요하고, 태그가 리더로 명령에 대한 응답신호를 반사(backscattering)하는데 수십 μW(마이크로 와트)의 소비 전력이 필요하다. 따라서, 이러한 태그는 연속적인 전원공급이 필요하여 자체적으로 배터리를 구비하므로, 태그의 경박단소화가 어려웠다.

도 3은 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 다른 구성 예를 보인 구성도로서, 이러한 태그의 소비 전력을 제공하기 위해, 도시된 바와 같이, 상기 리더(1)와 태그(5) 간의 통신을 도청하여 상기 리더(1)의 RF신호(f1)의 질문신호 전송 완료 시 상기 리더(1)에 의해 활성화되어 통신에 관련된 정보를 가지지 않는 고출력 전력 전송인 고주파를 태그(5)로 방사하는 기술이 있다. 이 고주파방사장치(7: RF shower system) 기술은 대한민국 공개특허 제05-11236호 및 제05-11211호에 상세하게 개시되어 있다.

그러나, 이 기술은 리더(1)에서 태그(5)로 방사되는 RF신호(f1)인 질문신호 전송 완료 후 리더에서 고주파방사장치(7)로 온시키기 위한 명령을 전송하고, 이 명령에 따라 고주파방사장치(7)의 고주파가 태그(5)로 방사되며, 상기 태그(5)는 고주파의 수신 후 상기 태그의 RF신호(f1)에 대한 응답신호를 전송하게 된다. 이 경우 리더와 고주파방사장치 간의 주파수 및 프로토콜이 리더와 태그 통신 간이 주파수 및 프로토콜과 동일한 경우 서로 통신 오류가 발생되고, 다른 주파수 및 프로토콜 사용 시 하드웨어 및 소프트 웨어가 복잡해지는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 종래 기술에 따른 RFID 시스템이 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 리더의 질문신호 전송 완료된 후 응답 요구 명령이 포함된 경우 지능형 전력공급장치의 고주파를 태그로 방사하고, 응답신호 전송완료 후 쓰기 명령이 포함된 경우 소정 시간 동안 고주파를 태그로 전송하고 소정 시간 경과 후 고주파의 방사를 정지하는 지능형 전력공급장 치를 부가함으로써, 응답 거리를 증대하거나 리더의 전력 레벨을 감소시킬 수 있도록 한 무선주파수인식 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는 것이다.

상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무선주파수인식 시스템은, RFID 리더와, 하나 이상의 태그로 이루어진 무선주파수인식(RFID) 시스템에 있어서, 상기 리더의 질문신호 전송 완료됨을 감지한 후 응답 요구 명령이 포함된 경우 소정 주파수대역의 고주파를 태그로 방사하고, 태그의 응답신호 전송 완료됨이 감지된 후 쓰기 명령이 포함된 경우 소정 시간 동안 고주파를 방사하며 소정 시간 경과 후 고주파의 방사를 정지하는 지능형 전력공급장치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 지능형 전력공급장치는, RF신호를 수신하여 처리하는 수신부와 수신용 안테나와, 외부 전원에 의해 작동되는 고주파 발생부와, 상기 리더에서 송신되는 RF신호를 처리하여 리더의 질문신호 전송 완료됨을 감지한 후 응답 요구 명령이 포함된 경우 소정 주파수대역의 고주파를 태그로 방사하고, 태그의 응답신호 전송이 완료됨이 감지된 후 쓰기 명령이 포함된 경우 소정 시간 동안 고주파를 방사하고 소정 시간 경과 후 고주파의 방사를 정지하는 제어부와, 상기 제어부의 고주파를 처리하여 태그로 방사하는 송신용 안테나를 포함한다.

상술한 본 발명에 따른 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 시스템의 제어 방법은, RFID 리더와, 하나 이상의 태그 및 지능형 전력공급장치로 구성된 무선주파수인식 시스템에 있어서, a) 상기 리더의 RF신호인 질문신호를 수신하 여 저장하는 단계; b) 상기 질문신호 전송 완료됨을 체크하여 상기 RF신호 전송 완료된 경우 상기 RF 신호 중 응답 요구 명령이 포함된 경우 소정 주파수 대역의 고주파를 태그로 방사하여 태그의 동작 전원을 공급하는 단계; c) 태그가 상기 리더로부터의 질문신호를 수신하고 내부에 저장된 정보를 보내기 위해 상기 리더로부터 수신한 RF신호를 반사 변조하여 응답신호를 전송하는 단계; 및 d) 상기 응답신호 전송 완료됨이 감지되고, 쓰기 명령이 포함된 경우 소정 시간 동안 고주파를 방사한 후 고주파 방사를 정지하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

(실시예)

이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 무선주파수인식 시스템의 바람직한 실시예를 설명한다.

먼저, 도4는 본 발명에 따른 RFID 시스템의 일 실시예를 보여주는 구성도이다. 도시된 바와 같이 본 실시예의 RFID 시스템(100)은, RF신호를 송수신하는 리더(10)와, 상기 리더(10)가 송신하는 특정 주파수대역의 RF신호를 이용하여 반사 변조(Backscatterd Modulation) 방식으로 자신이 가지고 있는 정보를 전송하는 태그(50)와, 상기 리더의 질문신호 전송 완료됨을 감지한 후 응답 요구 명령이 포함된 경우 소정 주파수대역의 고주파를 태그로 방사하고, 태그의 응답신호 전송 완료됨이 감지된 후 쓰기 명령이 포함된 경우 소정 시간 동안 고주파를 방사하며 소정 시간 경과 후 고주파의 방사를 정지하는 지능형 전력공급장치(70)로 구성되어 있다.

여기서, 무선주파수인식 시스템에 사용되는 통신 프로토콜이 ISO-18000 타입 B의 경우 상기 지능형 전력공급장치(70)는 상기 리더(10)의 RF신호(f1)의 질문신호에 포함된 프리앰블 코드와 디리미트 코드 수신 후 3/2 비트 프레임이 연속적으로 수신될 때 질문신호 전송 완료됨으로 판정한다.

상술된 무선주파수인식 시스템에 사용되는 통신 프로토콜이 아닌 경우에도 이와 유사하게 동작된다.

한편, 질문신호에 프레임 시작(SOF: Start of Frame) 및 프레임 종료(EOF: end of Frame)가 포함된 경우 이 SOF 및 EOF의 감지를 통해 질문신호 전송완료 됨이 판정된다.

여기서, 소정 주파수대역의 고주파(마이크로파)는 상기 리더(10)의 RF신호와 동일하며, 다만 상기 태그(50)에 무선으로 전력을 전송할 수 있도록 어떠한 정보도 갖지 않는다는 점과 다르다.

따라서 상기 리더(10)와 태그(50)는 특정 주파수대역의 RF신호를 이용하여 무선통신이 이루어진다. 그리고 상기 지능형 전력공급장치(70)는 소정 주파수대역의 고주파를 통해 상기 태그(50)에 무선으로 전력을 공급하게 된다. 여기서 상기 RF신호는 질문신호와 응답신호와 같은 정보가 포함된 고주파를 의미하고, 상기 고주파는 어떠한 정보도 포함되지 않는 순수한 연속고주파(CW: Continuous Wave)를 의미한다. 이와 같이 본 실시 예에 따른 RFID 시스템(100)은, 종래의 RFID 시스템(1)과 비교하여 질문신호의 전송 완료 후 질문 신호에 응답요구명령이 포함된 경우 고주파를 방사하고, 응답신호 전송 완료 후 쓰기 명령이 포함된 경우 소정 시간 동안 고주파 방사 후 고주파 방사를 정지시키는 지능형 전력공급장치(70)가 더 포함 되어 있다는 점이다. 또한 상기 지능형 전력 공급 장치(70)가 태그(50)로 고주파를 방사하므로 상기 리더(10)와 태그(50) 사이에서는 인위적인 전력 전송이 불필요하거나 혹은 기존의 리더를 사용할 경우에 인식 거리가 길어지고, 리더의 방사 전력이 낮아지는 등의 장점이 있다.

이어서 도5는 본 발명의 실시예에 적용되는 ISO-18000 타입 B 프로토콜의 질문신호의 전송 포멧을 보인 도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 적용되는 ISO-18000 타입 B 프로토콜의 질문신호의 전송 포멧을 보인 도이다. 도시된 바와 같이, 질문신호는 약 400㎲의 연속파(CW)를 전송하는 프리앰블 감지 코드(preamble detect), 피켓의 시작을 알리는 프리앰블 코드(preamble), 응답신호의 데이터 비를 정하는 디리미터(delimiter) 코드, 명령의 종류를 나타내는 커멘드(command) 코드, 파라미터(parameter) 코드, 데이터(data) 코드, 및 데이터의 전송 오류를 검출하기 위한 CRC(Cycle Redundancy Check)-16 코드를 포함한다.

또한, 상기 질문신호에 응답하여 태그로부터 전송되는 응답신호는 태그가 응답하지 않는 400㎲의 정지코드(quiet), 리턴 프리앰블(return preamble)코드, 데이터 코드, 및 CRC-16 코드를 포함한다. 상기 정지 코드 전송 시간은 ISO 18000-6 타입 B인 경우 400㎲이다. 이 정지 코드 전송 시간은 가변이며 delimiter와 오차에 따라 85-460㎲ 이다.

도 7은 본 발명에 따른 RFID 시스템에 적용될 수 있는 리더(10), 태그(50) 및 지능형 전력공급장치(70)의 구조를 보다 구체적으로 보여주는 구성도이다. 그러나 도시된 구성들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 개략적으로 제시되는 것에 불과 하고 이러한 구성들은 대부분 당업자에 의해서 쉽게 이해될 수 있을 뿐만 아니라 필요할 경우 용이하게 일부분을 추가, 삭제 및 수정하여 본 발명의 기술적 사상을 달성할 수 있는 것이므로 본 발명의 권리범위가 도시된 예로 한정되는 것은 아니다.

이에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 RFID 시스템(100)은 리더(10), 수동형 태그(50) 및 지능형 전력공급장치(70)로 구성되어 있다. 먼저, 상기 리더(10)는 종래의 구성과 동일 또는 유사한 것으로서, RF신호를 변조하여 송신하는 송신부(11)와, 수신된 RF신호를 복조하여 수신하는 수신부(12)와, 소정의 반송파를 발진하는 주파수 합성기(13)와, 수신 또는 송신되는 신호를 처리하는 프로세서(14) 등을 포함하여 구성되어 있다. 그리고 상기 질문신호를 포함하는 RF신호는 고주파 안테나(15)를 통해 수신 및 송신된다.

그리고 상기 태그(50) 또한 종래의 수동형 태그와 동일 또는 유사한 것으로서, RF회로(53), 제어로직(54) 및 메모리(55)를 갖는 반도체 IC 칩(51)과 고주파 안테나(56)로 구성된다. 이때 상기 안테나(56)는 다이폴 안테나로서, 정류기(56)가 조합된 렉타나(Rectenna)이다. 상기 안테나(56)은 1/2파장의 다이폴 안테나의 중앙에 정류 다이오드를 접속한 구조이다. 이에 따라 상기 안테나(56)는 지능형 전력공급장치(70)로부터 방사되는 전자기파를 수신하여 전기에너지(직류)로 변환시킬 수 있다.

이어, 상기 지능형 전력공급장치(70)는 대기 상태에서 RF신호인 질문신호를 수신하여 처리하기 위한 수신부(71)와 수신용 안테나(72)와, 외부 전원에 의해 작 동되는 고주파 발생부(73)와, 상기 리더(10)에서 송신되는 RF신호를 처리하여 상기 리더(10)에서 상기 태그(50)로 공급되는 질문신호 전송 완료됨이 감지되고 질문신호에 응답 요구 명령이 포함된 겨우 상기 고주파 발생부(73)에서 발생된 소정 주파수대역의 고주파를 태그(50)로 방사하고 상기 태그(50)에서 리더(10)로 공급되는 응답신호 전송완료 됨이 감지되고 쓰기 명령이 포함된 경우 미리 설정된 고주파를 소정 시간 방사 후 고주파 방사를 정지하는 제어부(75)와, 상기 제어부(75)의 고주파를 처리하여 태그(50)로 방사하는 송신용 안테나(78)를 포함한다.

상기 제어부(73)는 통신 프로토콜이 ISO 18000 타입 B 경우 질문신호에 포함된 피켓의 시작을 알리는 프리앰블 코드(preamble)와 디리미터(delimiter) 코드의 수신 후 3/2 비트 프레임 이상 연속적으로 수신된 경우 질문신호 전송 완료로 판정하고, 소정 시간 동안 응답신호가 수신되었는 지에 따라 응답신호 전송 완료를 판정한다. 상기 소정 시간은 응답신호에 포함된 정지 코드(quiet) 전송 시간과 응답신호 전송 시간이다. 여기서, 상기 정지 코드는 질문신호의 디리미터 코드에 의해 설정된 데이터 비에 따라 가변되고, 상기 정지 코드 전송 시간은 ISO 18000-6 타입 B인 경우 85-460㎲이다. 상기 소정 시간 이후에 응답신호가 수신되지 않으면 상기 제어부(73)는 응답신호 전송 완료로 판정한다. 즉, 응답이 없는 경우 소정 시간은 수신 후 응답 시작 시간(receive to transmit turnaround time)이고, 약 85-460㎲이다.

본 발명에 따라 상기 리더(10)는 소정의 정보(질문신호)를 보내기 위해 PLL(Phase Locked Loop) 주파수 합성기(13)에서 여러 개의 캐리어 신호를 발생하여 FHSS이나 AFA-LBT 방식에 의해서 사용 주파수를 선택한다. 채널 접속(선택) 방식은 FRID 통신 방식과 상관없이 단순히 특정 시간에 리더(10)가 점유할 수 있는 채널 주파수를 결정하는 방식이며 통신 중에 외부로부터의 간섭을 피하거나 간섭을 외부로 주지 않기 위해 사용되는 기술이므로, 각 나라의 전파 규정에 따라 정해진다. 이어 송신부(11)의 변조기는 변조신호를 발생하고 변조된 신호는 증폭된 후 필터를 통과하여 안테나(15)를 통해 태그(50)와 지능형 전력공급장치(70)로 방사된다.

이어서, 선택된 사용 주파수의 상기 리더(10)의 질문신호는 대기 상태의 지능형 전력공급장치(70)의 수신부(71) 및 안테나(72)를 통해 제어부(73)로 전송되고, 지능형 전력공급장치(70)의 제어부(73)는 수신된 질문신호에 따라 질문신호 전송 완료를 판정하고, 이 판정 결과에 따라 고주파 발생부(75)를 통해 소정 주파수대역의 고주파를 발생시켜 안테나(77)를 통해 연속적으로 방사한다. 그리고 상기 지능형 전력공급장치(70)의 방사구역(Ra) 내에 위치된 태그(50)는 상기 지능형 전력공급장치(70)가 방사하는 고주파를 수신하고 렉테나인 다이폴 안테나(55)를 통해 고주파 교류전력을 정류 및 체배하여 RF회로(53), 제어로직(54) 및 메모리(55)를 작동하는 전원으로 사용한다.

상기 태그(50)가 리더(10)로부터 전송된 명령에 대한 응답신호를 반사(backscattering)하기 위해 RF신호(f1)를 반사 변조하여 리더(10)와 지능형 전력공급장치(70)로 전송하고, 상기 리더(10)는 상기 반사 변조된 RF신호(f1)를 복조하여 수집된 정보를 도시 되지 않는 네트워크를 통해서 컴퓨터나 호스트 서버로 제공한다.

한편, 상기 지능형 전력공급장치(70)의 제어부(73)는 상기 수신부(71) 및 수신용 안테나(72)를 통해 수신된 응답신호 전송 완료됨을 판정하여 고주파발생부(73)의 고주파의 방사를 정지한다.

도8은 도5에 도시된 제어부의 동작 과정을 설명하기 위한 흐름도이고, 이에 도시된 바와 같이, 우선, 지능형 전력공급장치(70)의 제어부(73)는 외부전원에 의해 활성화하여 대기 상태를 유지한다(단계 301).

이어 지능형 전력공급장치(70)의 제어부(73)는 상기 리더(10)에서 태그(50)로 전송되는 RF신호(f1)에 포함된 명령을 수신하고(단계 305), 그 명령(RF신호(f1)의 질문신호)의 전송이 완료되었는지를 체크한다(단계 307).

상기 단계 (307)는 ISO 18000 타입 B의 프로토콜 경우 상기 질문신호에 포함된 피켓의 시작을 알리는 프리앰블 코드(preamble)와 디리미터(delimiter) 코드의 수신 후 3/2 비트 프레임 이상의 명령이 연속적으로 수신된 경우 질문신호 전송 완료로 판정한다.

상기 단계(307)를 통해 명령의 전송이 완료된 경우 상기 지능형 전력공급장치(70)의 제어부(73)는 질문신호에 포함된 응답요구명령이 포함되었는 지를 체크하고(단계 308), 응답 요구명령이 포함된 경우 고주파발생부(75)로부터 발생된 고주파를 태그(50)로 송신용 안테나를 통해 방사한다(단계(309). 이때 상기 지능형 전력공급장치(70)에서 방사하는 소정 주파수대역의 고주파는 어떠한 정보도 포함되어 있지 않으므로 상기 태그(50)와 지능형 전력공급장치(70) 사이에서는 정보교류(통신)가 일어나지 않는다. 이와 같이, 상기 지능형 전력공급장치(70)의 방사구역(Ra) 내에 위치된 태그(50)는 전원이 공급되는 대기상태에 놓여 있게 된다.

이어, 상기 태그(50)는 방사된 고주파에 의해 활성화되어 리더(10)의 명령에 응답하기 위한 응답신호를 리더(10)와 지능형 전력공급장치(70)로 전송한다(단계 311).

상기 지능형 전력공급장치(70)의 수신부(71) 및 안테나(72)는 응답신호를 수신하여 처리한 후 제어부(73)로 전달하고, 상기 제어부(73)는 소정 시간 응답신호가 수신되는 지를 체크하여 응답신호 전송 완료를 판정한다(단계 313).

상기 단계(313)는 소정 시간 동안 응답신호가 수신되었는 지에 따라 응답신호 전송 완료를 판정하는데, 상기 소정 시간은 응답신호에 포함된 정지 코드(quiet) 전송 시간과 태그의 응답신호 전송 시간이다. 상기 소정 시간 이후에 응답신호가 수신되지 않은 경우 상기 소정 시간은 수신 후 응답 시간(receive to transmit turnaround time, 약 85-460㎲)이다. 상기 소정 시간이 경과되면, 상기 제어부(73)는 응답신호 전송 완료로 판정한다.

이 후 상기 제어부(73)는 쓰기 명령이 포함되었는 지를 체크하고(단계 314), 쓰기 명령이 포함된 경우 소정 시간 동안 고주파를 방사하고(단계 315), 소정 시간 경과 후(단계 316) 고주파의 방사를 정지한다(단계 317).

본 발명의 실시 예에서는 태그(50)는 특정 주파수대역의 RF신호(f1)를 이용하여 반사 변조(Backscatterd Modulation) 방식으로 식별(ID)정보를 포함하는 정보를 전송하는 것으로 설명하고 있으나, 아울러 하나 이상의 센서와 결합될 수 있으며, 또한, 리더(10)가 소정 지역에 설치되는 것으로 설명하고 있으나, 이동단말기 에 내장될 수도 있다. 이동단말기 내에 리더가 내장되는 경우 리더(10)에서 처리된 정보를 기존 무선 네트워크를 통해서 도시되지 않는 이동통신단말기나 컴퓨터 또는 호스트 서버로 제공하여 소정의 유비쿼터스 센서 네트워크(USN;Ubiquitous Sensor Network)를 형성하게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선주파수인식 시스템 및 그 제어 방법은, 지능형 전력공급장치에 의해 리더의 질문신호 전송 완료됨이 감지된 후 응답 요구 명령이 포함된 경우 고주파를 태그로 방사하고, 응답신호 전송 완료 후 쓰기 명령이 포함된 경우 소정 시간 고주파 방사 후 고주파 방사를 정지함으로써 태그의 응답 거리를 증대하고, 리더의 전력 레벨을 감소시키는 효과를 얻는다. 또한 기존의 유사한 발명과 비교할 때 기존의 태그와 리더의 프로토콜, 소프트웨어 및 하드웨어를 전혀 수정하지 않고 적용할 수 잇는 장점을 가진다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims

RFID 리더와, 하나 이상의 태그로 이루어진 무선주파수인식(RFID) 시스템에 있어서,

상기 리더의 질문신호 전송 완료됨을 감지한 후 응답 요구 명령이 포함된 경우 소정 주파수대역의 고주파를 태그로 방사하고, 태그의 응답신호 전송 완료됨이 감지된 후 쓰기 명령이 포함된 경우 소정 시간 동안 고주파를 방사하며 소정 시간 경과 후 고주파의 방사를 정지하는 지능형 전력공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템.
제1항에 있어서, 상기 지능형 전력공급장치는 상기 RF 신호에 포함된 시작 프레임(SOF: start of frame) 및 종료 프레임(EOF: end of frame)가 수신하여 질문신호 전송 완료임을 판정하는 무선 주파수인식 시스템.
제1항에 있어서, 상기 지능형 전력공급장치는 RF신호에 포함된 프리앰블 코드와 디리미트 코드 수신 후 소정 비트 이상이 연속적으로 수신될 때 질문신호 전송 완료됨으로 판정하는 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템.
제3항에 있어서, 상기 소정 비트는 3/2 비트 프레임 이상인 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템.
제1항에 있어서, 상기 지능형 전력공급장치는, 소정 시간 동안이 경과될 때까지 태그의 응답이 없으면 응답신호 전송 완료됨으로 판정되는 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템.
제5항에 있어서, 상기 소정 시간은 응답신호에 포함된 정지(quiet) 코드 전송 시간과 응답신호 전송 시간인 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템.
제5항에 있어서, 상기 소정 시간은 응답이 없는 경우 수신 후 응답 전송 시간(receive to transmit turnaround time) 인 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템.
제1항에 있어서, 상기 지능형 전력공급장치는,

대기 상태를 유지할 수 있는 수신부와 수신용 안테나와,

외부 전원에 의해 작동되는 고주파 발생부와,

상기 리더에서 송신되는 RF신호를 처리하여 상기 리더에서 상기 태그로 공급되는 질문신호 전송 완료됨과 질문신호의 응답 요구 명령이 감지된 경우 상기 고주파 발생부에서 발생된 소정 주파수대역의 고주파를 태그로 방사하고 상기 태그에서 리더로 공급되는 응답신호 전송 완료됨과 쓰기 명령이 감지될 때 소정 시간 고주파 방사 후 고주파 방사를 정지하는 제어부와,

상기 제어부의 고주파를 처리하여 태그로 방사하는 송신용 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템.
RFID 리더와, 하나 이상의 태그 및 지능형 전력공급장치로 구성된 무선주파수인식 시스템의 제어 방법에 있어서,

a) 상기 리더의 RF신호를 수신하여 저장하는 단계;

b) 상기 RF신호 전송 완료됨을 체크하여 상기 RF신호 전송 완료되고, 상기 RF신호에 응답요구명령이 포함된 경우 소정 주파수 대역의 고주파를 태그로 방사하여 태그의 동작 전원을 공급하는 단계;

c) 태그가 상기 리더로부터의 질문신호를 수신하고 내부에 저장된 정보를 보내기 위해 상기 리더로부터 수신한 RF신호를 반사 변조하여 응답신호를 전송하는 단계; 및

d) 상기 응답신호 전송 완료됨과 쓰기 명령이 감지될 때 소정 시간 동안 고주파 방사 후 고주파 방사를 정지하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템의 제어 방법.
제9항에 있어서, 상기 b) 단계는, 상기 RF 신호에 포함된 시작 프레임(SOF: start of frame) 및 종료 프레임(EOF: end of frame)가 수신하여 질문신호 전송 완료임을 판정하는 무선 주파수인식 시스템의 제어 방법.
제9항에 있어서, 상기 RF신호에 포함된 프리앰블 코드와 디리미트 코드 수신 후 소정 비트 이상의 명령 코드가 연속적으로 수신될 때 질문신호 전송 완료임을 판정하는 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템의 제어 방법.
제11항에 있어서, 상기 소정 비트는 3/2 비트 프레임 이상인 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템의 제어 방법.
제9항에 있어서, 상기 d) 단계는 소정 시간 동안이 경과될 때 응답신호 전송 완료됨으로 판정되는 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템.
제13항에 있어서, 상기 소정 시간은 응답신호에 포함된 정지(quiet) 코드 전송 시간과 응답신호 전송 시간인 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템의 제어 방법.
제13항에 있어서, 상기 소정 시간은 응답이 없는 경우 수신 후 응답 전송 시간(receive to transmit turnaround time) 인 것을 특징으로 하는 무선주파수인식 시스템의 제어 방법.