KR20080040813A - 알에프아이디 리더용 복조 장치 - Google Patents

알에프아이디 리더용 복조 장치 Download PDF

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KR20080040813A
KR20080040813A KR1020060108610A KR20060108610A KR20080040813A KR 20080040813 A KR20080040813 A KR 20080040813A KR 1020060108610 A KR1020060108610 A KR 1020060108610A KR 20060108610 A KR20060108610 A KR 20060108610A KR 20080040813 A KR20080040813 A KR 20080040813A
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조성호
전기용
이덕형
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삼성테크윈 주식회사
한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 RFID 리더용 복조 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치는 벌룬 변환기(Balun Transformer), 로컬 오실레이터(Local Oscillator), 제1 I 채널 믹서(1st In Phase Mixer), 제1 위상 천이기(1st Phase Shifter), 제1 Q 채널 믹서(1st Quadrature Phase Mixer), 제2 위상 천이기(2nd Phase Shifter), 제2 I 채널 믹서(2nd In Phase Mixer), 제3 위상 천이기(3rd Phase Shifter) 및 제2 Q 채널 믹서(1st Quadrature Phase Mixer)를 포함한다.
RFID, 복조

Description

알에프아이디 리더용 복조 장치{Demodulation apparatus for RFID reader}
도 1은 종래 RFID 시스템의 리더가 사용하는 호모다인 수신기를 나타내는 도면.
도 2는 출력 신호들을 신호 공간 상에 표시한 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치를 나타내는 도면.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 I/Q 채널에서의 태그 반응을 나타내는 그래프.
도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 천이 I/Q 채널에서의 태그 반응을 나타내는 그래프.
도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신호 공간에서의 신호 분포를 나타내는 그래프.
본 발명은 RFID 리더용 복조 장치에 관한 것이다.
RFID(Radio Frequency Identification)는 대상이 되는 물체에 부착된 전자 태그(electrical tag)로부터 무선 주파수를 이용하여 정보를 송수신하고 이와 관련된 서비스를 제공하는 기술을 말한다. 현재 가장 널리 쓰이는 바코드 시스템은 반드시 리더와 태그가 가시거리에 있어야 하고, 인식거리가 짧다는 단점이 있다. 이에 비하여, 전자 태그로부터 무선으로 정보를 읽고 저장할 수 있는 RFID 시스템은 인식 가능 거리가 매우 길어, 장거리 정보 송수신이 가능하다. 덧붙여, RFID 시스템은 빠른 인식 속도, 높은 인식률, 다른 통신망과의 연계 등의 장점을 가지고 있다. 특히, RFID 시스템은 스캐너로 하나씩 읽어야 하는 바코드 시스템과 달리, 전자 태그가 부착된 각종 대상 물체가 이동하면서 자동으로 명세, 가격, 유통 경로, 기한 등을 파악할 수 있어서 유통 및 물류에 대혁신을 가져다 줄 기술로 각광을 받고 있다. 또한 RFID 시스템은 유비쿼터스 네트워크의 센서 기능을 담당하는 핵심 기술로서, 유비쿼터스 네트워크가 조기에 실현되도록 하는 중추적 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 또한 향후 센서 기술과 소형화 기술 등이 더욱 발전함에 따라, RFID 시스템은 정보를 능동적으로 획득하고 처리하는 능력까지 갖추게 되어, 바코드 시스템이 수행하던 역할과는 비교할 수 없을 정도로 많은 일들을 해낼 수 있을 것으로 기대된다.
상술한 다양한 장점에도 불구하고, 기존의 RFID 시스템을 상용화함에 있어서, 수많은 문제점과 장애가 도사리고 있다. 현재 지적되는 RFID 시스템의 문제점들 중 리더에서의 태그 반응(tag response) 수신 성공률이 기대치 이하인 점은 RFID 시스템에 있어서 최대의 문제점으로 대두되고 있다. 기존의 RFID 시스템에서의 태그 반응 수신 성공률이 낮은 이유에 대하여 도 1 및 도 2를 참조하여 간략히 살펴보도록 한다.
RFID 시스템, 특히 UHF RFID 시스템에서 리더의 태그 반응의 수신 성공률에 따라서 리더 성능이 차이가 난다. 현재 860~960 MHz 대역(band)의 RFID 시스템의 리더는 호모다인 수신기(Homodyne receiver)를 사용한다. 도 1은 종래 RFID 시스템의 리더가 사용하는 호모다인 수신기를 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 종래의 호모다인 수신기는 벌룬 변환기(Balun Transformer, 101), 로컬 오실레이터(Local Oscillator, 113), I 채널 믹서(In phase Mixer, 103), 90° 위상 천이기(Phase Shifter, 107), Q 채널 맥서(Quadrature phase Mixer, 105), 2개의 저역 통과 필터(Low Pass Filter(LPF), 109) 및 2개의 차동 증폭기(Differential Amplifier, 111)를 포함한다. 상기 구성을 참조하여, 종래의 호모다인 수신기의 기능을 살펴보면, 먼저 변조된 입력(Modulated input)인 태그 반응(Tag Response)이 안테나의 벌룬 변환기(101)를 통하여 수신된 후, I 채널 믹서(103) 및 Q 채널 믹서(105)로 각각 입력된다. I 채널 믹서(103)는 상기 태그 반응과 상기 로컬 오실레이터(113)에서의 레퍼런스 캐리어 LO(Reference Carrier LO)를 믹싱하여 다운 컨버팅(Downconverting)한다. 상기 I 채널 믹서(103)에 의한 다운 컨버팅에 의하여, 포 지티브 I(Positive I, I+), 네거티브 I(Negative I, I-)가 각각 출력되며, 차동 증폭기(111)에 의하여 싱글 엔디드 출력(single ended output)인 I로 출력된다. Q 채널 믹서(105)는 상기 태그 반응과 상기 90° 위상 천이기(107)에 의하여 90° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 LO(Reference Carrier LO)를 믹싱하여 다운 컨버팅(Downconverting)한다. 상기 Q 채널 믹서(105)에 의한 다운 컨버팅에 의하여, 포지티브 Q(Positive Q, Q+), 네거티브 Q(Negative Q, Q-)가 각각 출력되며, 차동 증폭기(111)에 의하여 싱글 엔디드 출력(single ended output)인 Q로 출력된다. 이 후, 수신신호강도(Received Signal Strength Indication, RSSI)에서, I 채널의 신호 및 Q 채널의 신호 중, 세기가 더 큰 신호를 디텍팅(detecting)하여 양자화(Quantization) 과정을 거친 후, 디코딩(Decoding) 과정을 수행한다.
도 1에 도시된 종래의 호모다인 수신기에서, 90° 위상 천이기(107)에 의하여, I 채널 믹서(103)의 출력은 cosΦ에 비례하고, Q 채널 믹서(105)의 출력은 sinΦ에 비례한다. 여기서 위상차 Φ는 상기 로컬 오실레이터(113)의 주파수, 태그와 리더 사이의 거리에 따라 변한다. 따라서 리턴 링크(Return Link)에서의 태그 반응의 경우, 전파 경로 및 태그와 리더 사이의 거리에 따라 위상이 변한다. 위상의 변화에 따라서, I 채널 또는 Q 채널의 신호 크기가 0인 지점이 발생하거나, I 채널 및 Q 채널의 출력들이 위상에 따라 같은 부호이거나 반대의 부호일 수 있다. 이러한 이유는 앞서 살펴본 바와 같이 I 채널 믹서(103)의 출력은 cosΦ에 비례하고, Q 채널 믹서(105)의 출력은 sinΦ에 비례하기 때문인데, I 채널 믹서(103)의 출력이 0이면 Q 채널 믹서(105)의 출력이 최대가 되며, 그 역도 마찬가지다. 즉 종래의 호 모다인 수신기의 I/Q 미스매치(mismatch)는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)와 같은 성상도(signal constellation)를 발생시킨다. 쿼드러처 복조기(Quadrature Demodulator)는 다이버서티 효과(Diversity Effect)를 제공하는 신호를 출력한다. I 채널과 Q 채널인 두 경로(path) 중 어느 하나의 경로에서 멀티-경로(multi-path) 또는 위상 삭제(phase cancellation)에 의하여 신호가 수신되지 않으면, 위상이 90° 천이된 다른 채널에서 최대 크기 신호가 출력된다.
도 2는 출력 신호들을 신호 공간 상에 표시한 예시도이다.
도 2를 참조하면, 신호 공간(signal space) 상의 신호들에 있어서, I 축 또는 Q 축 중 어느 한 축에 태그 반응에 대한 신호 성분이 있을 때(201, 203), 복조기(Demodulator)는 다른 영역에 있을 때(R1, R2, R3, R4) 보다 큰 크기를 갖는 신호를 출력할 수 있다. 그러나 I 채널 및 Q 채널의 위상차는 무선 채널(wireless channel)의 환경에 따라서 랜덤(random)하게 변하기 때문에, I 축과 Q 축 상에만 신호 성분이 존재하지 않으며(특히 R1, R2, R3, 및 R4에 분포될 경우), 이로 인하여 종래의 RFID 시스템은 항상 태그 반응의 가장 큰 신호 성분을 수신하지 못한다.
본 발명은 태그 반응에 대한 신호 성분들이 축상에 가깝게 존재하도록 하여 보다 큰 세기의 신호 성분을 수신함으로써, 노이즈 환경(AWGN)에서 태그 반응 수신 성공률을 높일 수 있는 RFID 리더용 복조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면 태그 반 응(tag response)을 수신하는 적어도 하나의 벌룬 변환기(Balun Transformer), 레퍼런스 캐리어 신호(reference carrier signal)를 발진하는 로컬 오실레이터(Local Oscillator), 상기 벌룬 변환기로부터의 태그 반응 및 상기 로컬 오실레이터로부터의 레퍼런스 캐리어 신호를 믹싱하여 다운컨버팅(downconverting)하는 제1 I 채널 믹서(1st In Phase Mixer), 상기 로컬 오실레이터로부터의 레퍼런스 캐리어 신호를 90° 위상 천이하는 제1 위상 천이기(1st Phase Shifter), 상기 벌룬 변환기로부터의 태그 반응 및 상기 제1 위상 천이기로부터 90° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호를 믹싱하여 다운컨버팅하는 제1 Q 채널 믹서(1st Quadrature Phase Mixer), 상기 로컬 오실레이터로부터의 레퍼런스 캐리어 신호를 45° 위상 천이하는 제2 위상 천이기(2nd Phase Shifter), 상기 벌룬 변환기로부터의 태그 반응 및 상기 제2 위상 천이기로부터 45° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호를 믹싱하여 다운컨버팅(downconverting)하는 제2 I 채널 믹서(2nd In Phase Mixer), 상기 제2 위상 천이기로부터의 45° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호를 90° 위상 천이하는 제3 위상 천이기(3rd Phase Shifter) 및 상기 벌룬 변환기로부터의 태그 반응 및 상기 제3 위상 천이기로부터 90° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호를 믹싱하여 다운컨버팅하는 제2 Q 채널 믹서(1st Quadrature Phase Mixer)를 포함하는 RFID 리더용 복조 장치를 제공할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 상기 제1 I 채널 믹서는 포지티브 I(Positive I, I+), 네거티브 I(Negative I, I-)를 출력하며, 상기 제1 Q 채널 믹서는 포지티브 Q(Positive Q, Q+), 네거티브 Q(Negative Q, Q-)를 출력하며, 상기 제2 I 채널 믹 서는 45° 위상 천이 포지티브 I(45° Phase Shifted Positive I, I+), 45° 위상 천이 네거티브 I(45° Phase Shifted Negative I, I-)를 출력되며, 상기 제2 Q 채널 믹서는 45° 위상 천이 포지티브 Q(45° Phase Shifted Positive Q, Q+), 45° 위상 천이 네거티브 Q(45° Phase Shifted Negative Q, Q-)를 출력하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 RFID 리더용 복조 장치는 상기 포지티브 I(Positive I, I+), 상기 네거티브 I(Negative I, I-)를 입력으로 하여 싱글 엔디드 출력(single ended output)인 I를 출력하는 제1 차동 증폭기(1st differential amplifier), 상기 포지티브 Q(Positive Q, Q+), 상기 네거티브 Q(Negative Q, Q-)를 입력으로 하여 싱글 엔디드 출력인 Q를 출력하는 제2 차동 증폭기, 상기 45° 위상 천이 포지티브 I(45° Phase Shifted Positive I, I+), 상기 45° 위상 천이 네거티브 I(45° Phase Shifted Negative I, I-)를 입력으로 하여 싱글 엔디드 출력인 45° 위상 천이 I를 출력하는 제3 차동 증폭기 및 상기 45° 위상 천이 포지티브 Q(45° Phase Shifted Positive Q, Q+), 상기 45° 위상 천이 네거티브 Q(45° Phase Shifted Negative Q, Q-)를 입력으로 하여 싱글 엔디드 출력인 45° 위상 천이 Q를 출력하는 제4 차동 증폭기를 더 포함한다.
또한 상기 RFID 리더용 복조 장치는 상기 제1 차동 증폭기 앞단에서 상기 포지티브 I(Positive I, I+), 상기 네거티브 I(Negative I, I-)를 저역 통과 필터링하는 제1 저역 통과 필터, 상기 제2 차동 증폭기 앞단에서 상기 포지티브 Q(Positive Q, Q+), 상기 네거티브 Q(Negative Q, Q-)를 저역 통과 필터링하는 제2 저역 통과 필터, 상기 제3 차동 증폭기 앞단에서 상기 45° 위상 천이 포지티브 I(45° Phase Shifted Positive I, I+), 상기 45° 위상 천이 네거티브 I(45° Phase Shifted Negative I, I-)를 저역 통과 필터링하는 제3 저역 통과 필터 및 상기 제4 차동 증폭기 앞단에서 상기 45° 위상 천이 포지티브 Q(45° Phase Shifted Positive Q, Q+), 상기 45° 위상 천이 네거티브 Q(45° Phase Shifted Negative Q, Q-)를 저역 통과 필터링하는 제4 저역 통과 필터를 더 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에 대한 구성 및 그 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명하기로 한다. 도면이나 도면에 대한 설명은 본 발명의 예를 든 것으로 이로써 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치는 두개의 벌룬 변환기(Balun Transformer, 301), 로컬 오실레이터(Local Oscillator, 313), 제1 I 채널 믹서(In phase Mixer, 303), 제1 90° 위상 천이기(Phase Shifter, 307), 제1 Q 채널 맥서(Quadrature phase Mixer, 305), 2개의 제1 저역 통과 필터(Low Pass Filter(LPF), 309), 2개의 제1 차동 증폭기(Differential Amplifier, 311), 45° 위상 천이기(Phase Shifter, 300), 제2 I 채널 믹서(In phase Mixer, 304), 제2 90° 위상 천이기(Phase Shifter, 308), 제2 Q 채널 맥서(Quadrature phase Mixer, 306), 2개의 제2 저역 통과 필터(Low Pass Filter(LPF), 310) 및 2개의 제2 차동 증폭기(Differential Amplifier, 312)를 포함한다. 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치는 종래의 호모다인 수신기(윗부분)에 45° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어로 다운컨버팅하는 복조 장치(아래 부분)가 추가된 구성이다. 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치에서 추가된 복조 장치(아래 부분)에 의하여 45° 위상 천이된 신호가 추가로 복조되어, 2 채널의 신호가 추가적으로 수신될 수 있다.
상기 구성을 참조하여, 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치의 기능을 살펴보면, 먼저 변조된 입력(Modulated input)인 태그 반응(Tag Response)이 안테나의 2개의 벌룬 변환기(Balun Transformer, 301)를 통하여 수신된 후, 제1 I 채널 믹서(303), 제2 I 채널 믹서(304), 제1 Q 채널 믹서(305) 및 제2 Q 채널 믹서(306)로 각각 입력된다. 본 발명의 바람직한 다른 실시예에서, 상기 벌룬 변환기(301)는 하나일 수 있으며, 상기 태그 반응이 하나의 벌룬 변환기(301)를 통하여 제1 I 채널 믹서(303), 제2 I 채널 믹서(304), 제1 Q 채널 믹서(305) 및 제2 Q 채널 믹서(306)로 각각 입력될 수 있다.
제1 I 채널 믹서(303)는 상기 태그 반응과 상기 로컬 오실레이터(313)에서의 레퍼런스 캐리어 LO(Reference Carrier LO)를 믹싱하여 다운컨버팅(Downconverting)한다. 상기 제1 I 채널 믹서(303)에 의한 다운컨버팅에 의하여, 포지티브 I(Positive I, I+), 네거티브 I(Negative I, I-)가 각각 출력되며, 제1 차동 증폭기(311)에 의하여 싱글 엔디드 출력(single ended output)인 I로 출력된다. 제1 Q 채널 믹서(305)는 상기 태그 반응과 상기 제1 90° 위상 천이기(307)에 의하여 90° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 LO(Reference Carrier LO)를 믹싱하여 다운컨버팅(Downconverting)한다. 상기 제1 Q 채널 믹서(305)에 의한 다운컨버팅에 의하여, 포지티브 Q(Positive Q, Q+), 네거티브 Q(Negative Q, Q-)가 각각 출력되 며, 제1 차동 증폭기(311)에 의하여 싱글 엔디드 출력(single ended output)인 Q로 출력된다.
제2 I 채널 믹서(304)는 상기 태그 반응과 상기 로컬 오실레이터(313)의 레퍼런스 캐리어 LO(Reference Carrier LO)가 상기 45° 위상 천이기(Phase Shifter, 300)에 의하여 45° 위상 천이된 신호를 믹싱하여 다운컨버팅(Downconverting)한다. 상기 제2 I 채널 믹서(304)에 의한 다운컨버팅에 의하여, 45° 위상 천이 포지티브 I(45° Phase Shifted Positive I, I+), 45° 위상 천이 네거티브 I(45° Phase Shifted Negative I, I-)가 각각 출력되며, 제2 차동 증폭기(312)에 의하여 싱글 엔디드 출력(single ended output)인 45° 위상 천이 I(45° Phase Shifted I)로 출력된다. 제2 Q 채널 믹서(306)는 상기 태그 반응과 상기 45° 위상 천이기(Phase Shifter, 300)에 의하여 45° 위상 천이 및 상기 제2 90° 위상 천이기(308)에 의하여 90° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 LO(Reference Carrier LO)를 믹싱하여 다운컨버팅(Downconverting)한다. 상기 제2 Q 채널 믹서(306)에 의한 다운컨버팅에 의하여, 45° 위상 천이 포지티브 Q(45° Phase Shifted Positive Q, Q+), 45° 위상 천이 네거티브 Q(45° Phase Shifted Negative Q, Q-)가 각각 출력되며, 제2 차동 증폭기(312)에 의하여 싱글 엔디드 출력(single ended output)인 45° 위상 천이 Q(45° Phase Shifted Q)로 출력된다. 즉 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치는 45° 위상 천이기(300) 및 다운컨버팅 믹서인 제2 I 채널 믹서(304), 제2 Q 채널 믹서(306)를 추가로 사용함으로써, 45° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호를 통하여 위상이 천이된 신호를 추가적으로 다운컨버팅한다. 또한 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치의 출력단에서, 45° 위상 천이 포지티브 I(45° Phase Shifted Positive I, I+), 45° 위상 천이 네거티브 I(45° Phase Shifted Negative I, I-), 45° 위상 천이 포지티브 Q(45° Phase Shifted Positive Q, Q+), 45° 위상 천이 네거티브 Q(45° Phase Shifted Negative Q, Q-)가 추가적으로 출력되며, 상기 제2 차동 증폭기(312)에 의하여 45° 위상 천이 I(45° Phase Shifted I) 및 45° 위상 천이 Q(45° Phase Shifted Q)가 추가적으로 출력된다. 따라서 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치는 총 4가지 신호인 I, Q, 45° 위상 천이 I 및 45° 위상 천이 Q 신호가 출력된다.
이 후, 수신신호강도(Received Signal Strength Indication, RSSI)에서, I 신호, Q 신호, 45° 위상 천이 I 신호 , 45° 위상 천이 Q 신호 중, 세기가 가장 큰 신호를 디텍팅(detecting)하여 양자화(Quantization) 과정을 거친 후, 디지털 신호 처리(Digital Signal Processing)를 수행한다.
본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치에 의하면, 45° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호에 의하여 신호 공간 상에는 45° 위상 천이 I, 45° 위상 천이 Q 축(axes)이 추가적으로 생기는 것으로 생각할 수 있다. 축이 I, Q, 45° 위상 천이 I, 45° 위상 천이 Q 축들로 늘어나기 때문에, 기존의 호모다인 수신기에 있어서의 축이 2개인 경우에 비하여 신호 성분들이 축들에 보다 가깝게 분포될 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치의 경우, 종래의 호모다인 수신기의 2개의 축인 경우에 비하여, 수신 신호들의 파워 측면에서 이득을 볼 수 있는 장점이 있다. 즉, 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치의 수신된 신호가 도 2에서의 R1, R2, R3 및 R4 영역에 분포되어 있는 것으로 가정하면, 45° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호에 의하여 신호 공간 상에는 45° 위상 천이 I, 45° 위상 천이 Q 축(axes)이 추가적으로 생기며, 수신된 신호 성분들이 45° 위상 천이 I 축 또는 45° 위상 천이 Q 축 주변에 분포되어 있다고 볼 수 있으며, 종래의 2개의 축인 경우와 비교하여, 보다 큰 세기를 갖는 신호 성분들을 수신할 수 있다. 이에 따라서, 노이즈 환경에서 미약한 파워를 갖고 RFID 리더로 전달되는 태그 반응 신호를 더 정확히 디텍팅함으로써 수신 성공률이 획기적으로 증대될 수 있다. 이는 BER(Bit Error Rate)를 측정함으로써 보다 명확히 확인될 수 있다. 즉 본 발명에 따르면, 4개의 출력인 I, Q, 45° 위상 천이 I, 45° 위상 천이 Q 신호들이 4개의 축인 I 축, Q 축, 45° 위상 천이 I 축, 45° 위상 천이 Q 축 중 어느 하나에 가깝게 분포되며, 타임 도메인(time domain)에서 종래와 같이 2개의 다운컨버팅 믹서를 사용할 때에 비하여 보다 큰 세기의 신호가 검출될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 I/Q 채널에서의 태그 반응을 나타내는 그래프이며, 도 4b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 위상 천이 I/Q 채널에서의 태그 반응을 나타내는 그래프이며, 도 4c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 신호 공간에서의 신호 분포를 나타내는 그래프이다.
도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 각각의 믹서를 통하여 다운컨버팅된 신호가 신호 공간의 축 또는 그 외 영역에 분포하는 모습과 그 때의 파형(waveform)이 나타나 있다. 도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 각 영역에 분포될 때의 신호의 파형이 어떻게 변하는지를 확인할 수 있다. 특히 신호 공간에서 축 상에 신호 성분이 존재 할 때, 신호의 세기가 다른 영역에 분포할 때 보다 더 큰 점이 확인된다. 이는 앞서 살펴본 바와 같이, 축 상에 분포할 때 어느 한쪽으로 신호 성분이 쏠리기 때문이다. 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치에서 45° 위상 천이기를 사용하여 복조 출력을 I, Q, 45° 위상 천이 I, 45° 위상 천이 Q 신호로 하는 경우에, 도 4a 내지 도 4c에서 도시되는 바와 같이, 가장 큰 신호 세기를 갖는 45° 위상 천이 I 신호를 종래의 호모다인 수신기에서와 같이 I 채널, Q 채널만을 출력할 때 보다 더욱 많이 디텍팅할 수 있다. 본 발명에 따른 RFID 리더용 복조 장치를 사용함에 따라, 신호 세기가 큰 신호를 보다 효율적으로 디텍팅할 수 있게 되며, 디텍팅되는 신호는 노이즈가 강한 환경에서도 데이터 성분을 잃지 않는다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.
본 발명에 의하여, 태그 반응에 대한 신호 성분들이 축상에 가깝게 존재하도록 하여 보다 큰 세기의 신호 성분을 수신함으로써, 노이즈 환경(AWGN)에서 태그 반응 수신 성공률을 높일 수 있는 RFID 리더용 복조 장치를 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 태그 반응(tag response)을 수신하는 적어도 하나의 벌룬 변환기(Balun Transformer);
    레퍼런스 캐리어 신호(reference carrier signal)를 발진하는 로컬 오실레이터(Local Oscillator);
    상기 벌룬 변환기로부터의 태그 반응 및 상기 로컬 오실레이터로부터의 레퍼런스 캐리어 신호를 믹싱하여 다운컨버팅(downconverting)하는 제1 I 채널 믹서(1st In Phase Mixer);
    상기 로컬 오실레이터로부터의 레퍼런스 캐리어 신호를 90° 위상 천이하는 제1 위상 천이기(1st Phase Shifter);
    상기 벌룬 변환기로부터의 태그 반응 및 상기 제1 위상 천이기로부터 90° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호를 믹싱하여 다운컨버팅하는 제1 Q 채널 믹서(1st Quadrature Phase Mixer);
    상기 로컬 오실레이터로부터의 레퍼런스 캐리어 신호를 45° 위상 천이하는 제2 위상 천이기(2nd Phase Shifter);
    상기 벌룬 변환기로부터의 태그 반응 및 상기 제2 위상 천이기로부터 45° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호를 믹싱하여 다운컨버팅(downconverting)하는 제2 I 채널 믹서(2nd In Phase Mixer);
    상기 제2 위상 천이기로부터의 45° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호를 90 ° 위상 천이하는 제3 위상 천이기(3rd Phase Shifter); 및
    상기 벌룬 변환기로부터의 태그 반응 및 상기 제3 위상 천이기로부터 90° 위상 천이된 레퍼런스 캐리어 신호를 믹싱하여 다운컨버팅하는 제2 Q 채널 믹서(1st Quadrature Phase Mixer);를 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더용 복조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 I 채널 믹서는 포지티브 I(Positive I, I+), 네거티브 I(Negative I, I-)를 출력하며, 상기 제1 Q 채널 믹서는 포지티브 Q(Positive Q, Q+), 네거티브 Q(Negative Q, Q-)를 출력하며, 상기 제2 I 채널 믹서는 45° 위상 천이 포지티브 I(45° Phase Shifted Positive I, I+), 45° 위상 천이 네거티브 I(45° Phase Shifted Negative I, I-)를 출력되며, 상기 제2 Q 채널 믹서는 45° 위상 천이 포지티브 Q(45° Phase Shifted Positive Q, Q+), 45° 위상 천이 네거티브 Q(45° Phase Shifted Negative Q, Q-)를 출력하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더용 복조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 포지티브 I(Positive I, I+), 상기 네거티브 I(Negative I, I-)를 입력으로 하여 싱글 엔디드 출력(single ended output)인 I를 출력하는 제1 차동 증폭기(1st differential amplifier);
    상기 포지티브 Q(Positive Q, Q+), 상기 네거티브 Q(Negative Q, Q-)를 입력으로 하여 싱글 엔디드 출력인 Q를 출력하는 제2 차동 증폭기;
    상기 45° 위상 천이 포지티브 I(45° Phase Shifted Positive I, I+), 상기 45° 위상 천이 네거티브 I(45° Phase Shifted Negative I, I-)를 입력으로 하여 싱글 엔디드 출력인 45° 위상 천이 I를 출력하는 제3 차동 증폭기; 및 상기 45° 위상 천이 포지티브 Q(45° Phase Shifted Positive Q, Q+), 상기 45° 위상 천이 네거티브 Q(45° Phase Shifted Negative Q, Q-)를 입력으로 하여 싱글 엔디드 출력인 45° 위상 천이 Q를 출력하는 제4 차동 증폭기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더용 복조 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 차동 증폭기 앞단에서 상기 포지티브 I(Positive I, I+), 상기 네거티브 I(Negative I, I-)를 저역 통과 필터링하는 제1 저역 통과 필터;
    상기 제2 차동 증폭기 앞단에서 상기 포지티브 Q(Positive Q, Q+), 상기 네거티브 Q(Negative Q, Q-)를 저역 통과 필터링하는 제2 저역 통과 필터;
    상기 제3 차동 증폭기 앞단에서 상기 45° 위상 천이 포지티브 I(45° Phase Shifted Positive I, I+), 상기 45° 위상 천이 네거티브 I(45° Phase Shifted Negative I, I-)를 저역 통과 필터링하는 제3 저역 통과 필터; 및 상기 제4 차동 증폭기 앞단에서 상기 45° 위상 천이 포지티브 Q(45° Phase Shifted Positive Q, Q+), 상기 45° 위상 천이 네거티브 Q(45° Phase Shifted Negative Q, Q-)를 저역 통과 필터링하는 제4 저역 통과 필터;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더용 복조 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US9344153B2 (en) 2013-11-25 2016-05-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Reader receivers and reader transceivers including the same

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