KR20110064690A - Ｒｆｉｄ 시스템에서 리더의 태그 인식 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RFID 시스템에서 리더가 태그 인식 시에 소비전력을 저감하고 보드의 발열을 낮추는 태그 인식 장치 및 방법에 관한 것이다. RFID 시스템에서 리더의 태그 인식 장치는 태그와 무선 데이터 통신을 수행하는 RF 송/수신부; 소정의 전원을 제공하는 전원부; 전압 제어 신호에 기초하여 상기 RF 송/수신부로 전원을 공급 또는 차단하는 전원 공급 제어부; 및 상기 RF 송/수신부의 전원이 온/오프 되는 대기상태 및 상기 RF 송/수신부의 전원이 온 되는 연속상태를 설정하고, 상기 상태에 따라 상기 전압 제어 신호를 출력하며, 상기 대기상태에서 소정 주기로 온/오프 되는 태그 검색 신호를 송출하여 상기 태그로부터 응답을 수신하면 상기 연속상태로 변환하고, 상기 태그로부터 응답을 수신하지 못하면 상기 대기상태를 유지하는 제어부를 포함한다.
대기상태, 연속상태, 태그 검색 신호

Description

ＲＦＩＤ 시스템에서 리더의 태그 인식 장치 및 방법{Apparatus and method for recognizing tag of reader in radio frequency identification}
본 발명은 RFID 시스템에서 리더가 태그 인식 시에 소비전력을 저감하고 보드의 발열을 낮추는 태그 인식 장치 및 방법에 관한 것이다.
리더와 태그를 포함하는 RFID(radio frequency identification) 시스템에서 리더는 30dBm의 전파를 공기 중으로 방사하기 위해 높은 이득의 파워 앰프(미도시)를 사용한다. 효율이 좋은 파워 앰프라도 이득을 높이는 경우 많은 열을 발산한다. 종류에 따라 섭씨 100도까지 올라가는 파워 앰프도 있으며, 그러한 파워 앰프를 사용할 경우, 주변 소자들의 온도를 많이 높이기 때문에 리더의 수명을 줄일 수 있고, 성능에 주요한 영향을 주는 부품들의 특성을 변화시켜 리더의 성능을 떨어지게 한다. 파워 앰프가 30dBm의 전파를 방사할 경우, 파워 앰프를 제외한 RF 송/수신단(미도시)은 소모 전력 이상의 파워를 소모할 정도로 많은 전력을 소비한다.
모바일 장치에 구비되는 RFID 모듈의 경우 열을 많이 줄일 필요가 있을 뿐만 아니라, 리더에 들어가는 배터리 소모를 최대한 줄여야 하기 때문에 저전력의 설계가 필요한 실정이다.
본 발명은 전파 방사 온/오프 시간을 설정하고, 태그가 인식된 상태에서는 전파 방사 온을 유지하고, 태그가 인식되지 않은 경우 전파 방사 온/오프를 유지하여, 전파 방사 시에 발생하는 높은 발열을 낮추고, 리더의 소비전력을 줄이는데 목적이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 RFID 시스템에서 리더의 태그 인식 장치는 태그와 무선 데이터 통신을 수행하는 RF 송/수신부; 소정의 전원을 제공하는 전원부; 전압 제어 신호에 기초하여 상기 RF 송/수신부로 전원을 공급 또는 차단하는 전원 공급 제어부; 및 상기 RF 송/수신부의 전원이 온/오프 되는 대기상태 및 상기 RF 송/수신부의 전원이 온 되는 연속상태를 설정하고, 상기 상태에 따라 상기 전압 제어 신호를 출력하며, 상기 대기상태에서 소정 주기로 온/오프 되는 태그 검색 신호를 송출하여 상기 태그로부터 응답을 수신하면 상기 연속상태로 변환하고, 상기 태그로부터 응답을 수신하지 못하면 상기 대기상태를 유지하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 태그 검색 신호의 오프 주기를 상기 태그의 속도에 따라 다르게 설정될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 제어부는 상기 연속상태에서 상기 태그와 통신을 수행하여 태그 응답을 수신하지 못한 횟수가 기준 횟수 이상인 경우 상기 대기상태로 돌아갈 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기준횟수는 타겟 토글링(target toggling) 및 세션(session) 정보에 따라 다르게 설정될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 RFID 시스템에서 리더의 태그 인식 방법은 리더 및 태그를 포함하는 RFID 시스템에서 상기 리더의 상기 태그 인식 방법에 있어서, (a) 상기 태그와 무선 데이터 통신을 수행하는 RF 송/수신부의 전원이 온/오프 되는 대기상태 및 상기 RF 송/수신부의 전원이 온 되는 연속상태를 설정하는 단계; (b) 상기 대기상태에서 소정 주기로 온/오프 되는 태그 검색 신호를 송출하여 상기 태그로부터 응답 수신 유/무를 판단하는 단계; (c) 상기 태그로부터 응답을 수신하는 경우 상기 연속상태로 변환하는 단계; 및 (d) 상기 태그로부터 응답을 수신하지 못한 경우 상기 대기상태를 유지하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 (b)단계에서 상기 태그 검색 신호의 오프 주기를 상기 태그의 속도에 따라 다르게 설정할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (c)단계는 (c-1) 상기 연속상태에서 상기 태그와 통신을 수행하여 태그 응답 수신 유/무를 판단하는 단계; 및 (c-2) 상기 태그로부터 응답을 수신하는 경우 상기 연속상태를 유지하고, 상기 태그로부터 응답을 수신하지 못한 횟수가 기준 횟수 이상인 경우 상기 대기상태로 돌아가는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기준횟수는 타겟 토글링(target toggling) 및 세션(session) 정보에 따라 다르게 설정될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 태그 인식을 위한 전파 방사 시간이 주기적으로 설정되어 있어, 일정 시간 지속적으로 전파를 방사하는 종래의 리더에 비해 소비전력을 절감하는 효과를 창출한다.
또한 전파를 방사하지 않는 상태에서는 리더의 발열 온도를 낮출 수 있으므로, 리더의 수명 연장 및 주변 부품들의 특성 변화를 방지하여 리더의 성능을 향상시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다. 하기의 설명 및 첨부된 도면은 본 발명에 따른 동작을 이해하기 위한 것이며, 본 기술 분야의 통상의 기술자가 용이하게 구현할 수 있는 부분은 생략될 수 있다.
또한 본 명세서 및 도면은 본 발명을 제한하기 위한 목적으로 제공된 것은 아니고, 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어들은 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 RFID 시스템에서 리더의 태그 인식 장치의 구성을 보이는 블록도로서, 태그(100) 및 리더(200)를 포함한다. 본 발명에서 리더(200)는 제어부(210), RF 송/수신부(220), 전원부(230) 및 전원 공급 제어부(240), 안테 나(250)를 포함한다.
제어부(210)는 리더(200)의 전체 동작을 제어한다. 태그(100) 인식을 위한 제어부(210)의 동작은 후술하기로 한다.
RF 송/수신부(220)는 태그(100)로부터 안테나(250)를 통하여 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 제어부(210)로 출력한다. 또한 제어부(210)로부터 데이터를 수신하고 안테나(250)를 통하여 데이터를 태그(100)로 전송한다.
전원부(230)는 RF 송/수신부(220)로 전원을 공급하는데, 제어부(210)로부터 전원 제어신호를 수신한 전원 공급 제어부(240)가 전원부(230)의 전원을 RF 송/수신부(220)로 공급 또는 차단한다.
다음에 제어부(210)의 태그(100) 인식 동작을 설명한다.
태그(100) 인식을 위해 제어부(210)는 대기(wait)상태 및 연속(continuous)상태를 설정한다.
대기상태에서 제어부(210)는 태그(100) 인식을 위해 도 2에 도시된 바와 같이 인벤터리(inventory) 명령을 포함하는 태그 검색 신호를 생성하는데, 이러한 태그 검색 신호는 주기별로 온/오프가 반복된다. 태그 검색 신호가 온 되는 경우 RF 송/수신부(220)의 전원 오되어 전파(carrier wave)가 방사된다. 태그 검색 신호가 오프 되는 경우는 RF 송/수신부(220)의 전원이 오프 되어 전파가 방사되지 않는다.
이와 같이 제어부(210)는 RF 송/수신부(220)의 전원을 제어하는 전원 제어신호를 전원 공급 제어부(240)로 출력하고, 전원 공급 제어부(240)는 전원 제어신호에 따라 전원부(230)의 전원을 RF 송/수신부(220)로 공급 또는 차단한다.
이러한 대기상태에서 태그 검색 신호의 오프 간격 설정이 중요한데, 리더(200)가 얼마의 속도로 지나가는 태그(100)를 인식할 수 있는가에 관련된다. 제어부(210)는 태그(100)의 속도에 따라 태그 검색 신호의 오프 간격 시간을 다르게 설정할 수 있다.
예를 들어 태그 검색 신호의 오프 간격을 0.1초로 설정하고, 태그(100)가 지나가는 경로에 있는 리더(200)의 인식 범위를 5m라고 설정한 경우, 5m를 0.1초 보다 빠르게 지나가는 태그(100)에 대해서는 인식이 불가능하게 된다. 5m를 0.1초 간격으로 지나가려면 태그(100)의 속도는 60km/h의 속도 이상으로 지나가야 한다.
태그 검색 신호가 온 되어 전파가 안테나(250)를 통하여 태그(100)로 송출된 후 제어부(210)는 태그(100)의 응답신호를 기다린다. 태그(100)로부터 응답신호가 수신된 경우 제어부(210)는 연속상태로 전환을 하고, 태그(100)로부터 응답신호가 수신되지 않은 경우 제어부(210)는 대기상태를 유지한다.
연속상태에서는 도 2에 도시된 바와 같이 리더(200)와 태그(100) 간에 주파수 호핑을 포함하여 무선 데이터 통신을 수행한다. 연속상태에서는 RF 송/수신부(220)의 전원 오되어 전파(carrier wave)가 방사되고, 태그(100)로부터 데이터 신호를 수신한다.
그러나, 연속상태에서 리더(200)와 태그(100)간 무선 데이터 통신 중에 태그(100)로부터 응답이 수신되지 않는 경우가 발생한다. 이러한 경우, 제어부(210)는 태그(100)로부터 응답이 수신되지 않은 횟수를 카운트하여, 기준 횟수를 초과한 경우, 다시 대기상태로 전환하여 태그(100) 인식을 다시 수행한다.
한편, 대기상태와 연속상태 간의 많은 전환은 자칫 태그(100) 인식 성능을 떨어뜨릴 우려가 있다. 사용자가 매번 태그 인식 수행 시에 타겟(target)을 고정시킨다면, 많은 태그(100)가 지나가는 도중에도 응답을 수신한 태그(100)는 모두 타겟이 바뀌어 있어 태그 인식이 되지 않는 상황이 발생할 우려가 있다. 그러므로 연속상태에서 대기상태로 전환하는 판단은 섣불리 태그(100)로부터 응답 수신이 1 번 안되었다고 해서는 안되며, 몇 번 정도 태그(100)로부터 응답 수신이 없는 경우 대기상태로 전환해야 한다.
몇 번 정도 태그(100)로부터 응답 수신이 없는 경우의 설정 즉, 기준 횟수의 설정은 현재 사용자가 어떤 설정으로 Query를 전송하는지에 따라 다르게 된다. 기준 횟수의 설정은 타겟 토글링 및 세션 정보가 영향을 미칠 수 있다.
태그(100)는 4개의 세션을 갖고 있으며, 각 세션은 A/B 두 개의 타겟을 가지고 있다. 태그(100)는 리더(200)로부터 PC를 수신하게 되면, 타겟을 반대로 바꾸기(A면 B로, B면 A로) 때문에, 리더(200)가 계속 동일한 타겟을 가진 태그(100)를 요청하면, 이상적으로는 모든 태그(100)가 한 번만 응답하게 되어 쓸모 없는 인식을 방지할 수 있다. 그러나, 태그(100)가 많을 경우에 태그(100)들이 전파를 수신하거나 수신하지 못하기 때문에 타겟이 의도하지 않게 초기화될 경우가 발생한다.
세션 정보는 태그(100)가 리더(200)로부터 전력을 수신하지 못했을 경우에 얼마 동안 타겟을 유지할 것인가를 정의하는 지속 시간(persistent time)을 규정한다. S0, S1은 이 지속 시간이 짧고, S2, S3는 충분히 길다. 이상적으로는 S2, S3가 많은 태그(100)를 인식하는데 있어 필요 없는 인식을 방지할 수 있으므로 좋아 야 하지만, 실제로 태그(100) 공정 시에, 비정상적으로 세션마다 인식률의 차이가 발생하기 때문에 지속 시간이 이론만큼 크게 영향을 끼치지는 않는다.
본 발명에서는 연속상태에서 대기상태로의 전환을 판단하는 데 이 설정 즉, 타겟 토글링 및 세션 정보가 영향을 미치게 된다. 타겟을 계속 토글링하는 경우, 리더(200) 앞에 태그(100)가 있으면 계속 태그(100)를 읽기 때문에, 태그(100) 인식 시도를 예를 들어, 10회 이내의 적은 값을 태그(100)가 없다고 판단하는 기준횟수로 설정할 수 있다. 타겟을 계속 같은 것으로 요청할 경우, 리더(200) 앞에 태그(100)가 계속 있더라도, 동일한 태그(100) ID를 가진 태그(100)가 거의 안 읽히기 때문에, 태그(100) 인식 시도를 예를 들어, 100회 이상의 많은 값을 태그(100)가 없다고 판단하는 기준횟수로 설정할 수 있다. 타겟을 같은 값으로 계속 보낼 때 지속 시간 때문에 세션에 따라 읽히는 빈도가 틀려지므로 지속 시간이 긴 세션은 기준 횟수를 높게 설정할 필요가 있다. 도 3에는 리더(200)가 타겟 토글링 및 세션 정보에 따라 다르게 설정된 태그(100) 인식 시도 횟수 즉 기준 횟수를 보이는 도면이다. 도 3에서 각 설정마다 기준횟수를 달리해야 하며, 각 기준 횟수 설정은 리더(200)의 호핑(hopping) 휴지 시간, 안테나(250) 스위칭 시간에 따라 달라질 수 있다.
리더(200) 실제 사용 시간의 전력 소모가 10W라고 가정하면, 종래의 경우 하루 종일(24h) 리더(200)가 태그(100)를 읽기 때문에 소비되는 전력이 240W(24 x 10W)가 된다. 그러나, 하루(24h)의 30%(7.2h) 정도를 리더(200)가 태그(100)를 읽는 시간인 경우, 나머지 70%(16.8h) 동안에는 리더(200)가 오프되므로, 하루 동안 리더(200)의 총 전력 소모는 72W(7.2h x 10W)가 된다. 따라서 본 발명을 사용하는 경우 실 태그(100) 인식 시간 동안 전력 절감 효과가 있다.
도 4a는 종래 기술에 따른 RFID 보드의 초기 상태 온도를 나타내고, 도 4b는 본 발명에 따른 RFID 보드의 초기 상태 온도를 나타내고 있다. 도 4c는 종래 기술에 따른 6시간 동작 후 RFID 보드의 온도를 나타내고 도 4d는 본 발명에 따른 6시간 동작 후 RFID 보드의 온도를 나타내고 있다. 도 4c의 경우 가장 많은 열이 나는 부분(파워 앰프)는 124.7도까지 올라갔으며, 보드 전체적으로는 50도 이상의 열이 발생하였다. RF 송수신부 쪽도 65.3도로 소자들이 충격을 받을 수 있는 열이 발생하였다. 그러나, 본 발명을 적용한 경우는 도 4d와 같이 가장 많은 열이 나는 부분(파워 앰프)가 61.3도 이고, 보드 전체적으로는 40도 정도의 열이 발생하여, 종래와 비교 시에 발열 온도가 낮아졌음을 알 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 RFID 시스템에서 리더의 태그 인식 방법의 동작을 보이는 흐름도로써, 도 1과 연계하여 설명하도록 한다.
리더(200)의 전원이 온 되면(501단계), 제어부(210)는 리더(200)의 상태를 대기상태로 설정한다(503단계). 대기상태에서 제어부(210)는 태그(100) 인식을 위해 인벤터리(inventory) 명령을 포함하는 태그 검색 신호를 생성하는데, 이러한 태그 검색 신호는 주기별로 온/오프가 반복된다. 태그 검색 신호가 오프 되는 경우는 RF 송/수신부(220)의 전원이 오프 되어 전파가 방사되지 않는다. 이러한 대기상태에서 태그 검색 신호의 오프 간격 설정이 중요한데, 리더(200)가 얼마의 속도로 지나가는 태그(100)를 인식할 수 있는가에 관련된다. 제어부(210)는 태그(100) 의 속도에 따라 태그 검색 신호의 오프 간격 시간을 다르게 설정할 수 있다.
대기상태에서 제어부(210)는 태그 검색 신호를 온 하고 RF 송/수신부(220) 및 안테나(250)를 통하여 태그(100)로 전송한다(505단계).
이후, 제어부(210)는 태그(100)로부터 응답을 수신하였는지 판단하여(507단계), 태그(100)로부터 응답을 수신하지 못한 경우 태그 검색신호를 오프 한다(509단계. 태그 검색 신호가 오프 되면, RF 송/수신부(220)의 전원이 오프 되어 전파가 방사되지 않는다.
이후 제어부(210)는 태그 검색 신호 오프 설정 시간이 경과하였는지 판단하여(511단계), 시간이 경과하지 않은 경우 태그 검색 신호 오프 상태를 유지하고, 시간이 경과한 경우, 대기상태를 유지한다.
그러나, 제어부(210)가 태그(100)로부터 응답을 수신한 경우, 제어부(210)는 리더(200)의 상태를 연속상태로 전환한다(513단계). 연속상태에서는 RF 송/수신부(220)의 전원 오되어 전파(carrier wave)가 방사되고, 리더(200)와 태그(100) 간에 무선 데이터 통신이 수행된다.
연속상태에서 제어부(210)는 태그(100)로 인벤터리 명령을 전송하고(515단계), 태그(100)로부터 응답을 수신하였는지 판단한다(517단계).
태그(100)로부터 응답이 수신되지 않은 경우, 제어부(210)는 연속상태로 설정된 시점부터 인벤터리 명령을 전송하여 태그(100) 응답을 수신하지 못한 횟수를 카운트한다(519단계).
이어서, 카운트 횟수가 기준횟수를 초과하는지 여부를 판단하여(521단계), 카운트 횟수가 기준횟수를 초과한 경우, 제어부(210)눈 리더(200)를 대기상태로 변경한다(523단계). 이때 기준 횟수의 설정은 타겟 토글링 및 세션 정보가 영향을 미칠 수 있으며, 이에 대한 설명은 상기에 개시되어 있으므로 생략한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예들을 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 실시 예들은 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.
도 1은 본 발명에 따른 RFID 시스템에서 리더의 태그 인식 장치의 구성을 보이는 블록도 이다.
도 2는 도 1에서 리더가 태그로 전송하는 신호를 보이는 도면이다.
도 3에는 도 1에서 리더가 타겟 토글링 및 세션 정보에 따라 다르게 설정하는 태그 인식 시도 횟수를 보이는 도면이다.
도 4는 리더 보드의 발열 온도를 종래와 본 발명을 비교한 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 RFID 시스템에서 리더의 태그 인식 방법의 동작을 보이는 흐름도 이다.

Claims (8)

  1. 태그와 무선 데이터 통신을 수행하는 RF 송/수신부;
    소정의 전원을 제공하는 전원부;
    전압 제어 신호에 기초하여 상기 RF 송/수신부로 전원을 공급 또는 차단하는 전원 공급 제어부; 및
    상기 RF 송/수신부의 전원이 온/오프 되는 대기상태 및 상기 RF 송/수신부의 전원이 온 되는 연속상태를 설정하고, 상기 상태에 따라 상기 전압 제어 신호를 출력하며, 상기 대기상태에서 소정 주기로 온/오프 되는 태그 검색 신호를 송출하여 상기 태그로부터 응답을 수신하면 상기 연속상태로 변환하고, 상기 태그로부터 응답을 수신하지 못하면 상기 대기상태를 유지하는 제어부를 포함하는 태그 인식 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 태그 검색 신호의 오프 주기를 상기 태그의 속도에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 태그 인식 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 연속상태에서 상기 태그와 통신을 수행하여 태그 응답을 수신하지 못한 횟수가 기준 횟수 이상인 경우 상기 대기상태로 돌아가는 것을 특징으로 하는 태그 인식 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 기준횟수는
    타겟 토글링(target toggling) 및 세션(session) 정보에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 태그 인식 장치.
  5. 리더 및 태그를 포함하는 RFID 시스템에서 상기 리더의 상기 태그 인식 방법에 있어서,
    (a) 상기 태그와 무선 데이터 통신을 수행하는 RF 송/수신부의 전원이 온/오프 되는 대기상태 및 상기 RF 송/수신부의 전원이 온 되는 연속상태를 설정하는 단계;
    (b) 상기 대기상태에서 소정 주기로 온/오프 되는 태그 검색 신호를 송출하여 상기 태그로부터 응답 수신 유/무를 판단하는 단계;
    (c) 상기 태그로부터 응답을 수신하는 경우 상기 연속상태로 변환하는 단계; 및
    (d) 상기 태그로부터 응답을 수신하지 못한 경우 상기 대기상태를 유지하는 단계를 포함하는 태그 인식 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 (b)단계에서
    상기 태그 검색 신호의 오프 주기를 상기 태그의 속도에 따라 다르게 설정하 는 것을 특징으로 하는 태그 인식 방법.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 (c)단계는
    (c-1) 상기 연속상태에서 상기 태그와 통신을 수행하여 태그 응답 수신 유/무를 판단하는 단계; 및
    (c-2) 상기 태그로부터 응답을 수신하는 경우 상기 연속상태를 유지하고, 상기 태그로부터 응답을 수신하지 못한 횟수가 기준 횟수 이상인 경우 상기 대기상태로 돌아가는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태그 인식 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 기준횟수는
    타겟 토글링(target toggling) 및 세션(session) 정보에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 태그 인식 방법.
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