KR20170113484A - 스마트 리더 장치 - Google Patents

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KR20170113484A
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장동희
이학용
이상호
김종국
고윤권
조상희
하병용
서봉진
박찬영
윤형기
차정훈
박현진
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(주)소노비젼
서울메트로
엘지히다찌 주식회사
케이아이씨시스템즈 (주)
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Abstract

본 발명은 스마트 리더 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나의 급전 회로를 전력 분배기 대신에 RF 스위치를 사용하며, 스마트 사용자 제어기에서 RFID 리더기와 RF 스위치 제어기를 독립적으로 제어함으로써 다른 리더기로 설비 교체시에 호환성을 극복하고, 사용자 제어기가 RF 스위치 제어기를 통해 직접 RF 스위치를 제어함에 따라 안테나 빔 패턴을 제어 가능하고, 안테나의 개별 제어를 통해 음영 지역을 개선하여 태그 인식률을 증가시키는 효과가 있다.

Description

스마트 리더 장치{Smart reader apparatus}
본 발명은 스마트 리더 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 안테나의 급전 회로를 전력 분배기 대신에 RF 스위치를 사용하며, 스마트 사용자 제어기에서 RFID 리더기와 RF 스위치 제어기를 독립적으로 제어함으로써, 사용자 제어기가 RF 스위치 제어기를 통해 직접 RF 스위치를 제어함에 따라 안테나 빔 패턴을 제어 가능하고, 안테나의 개별 제어를 통해 음영 지역을 개선하여 태그 인식률을 증가시키기 위한, 스마트 리더 장치에 관한 것이다.
RFID(Radio Frequency IDentification) 시스템은 제품에 부착된 고유의 정보를 포함하는 RFID tag, 13.56MHz 또는 900MHz RFID 주파수 대역의 무선 통신 기술을 사용하여 제품에 부착된 태그 정보를 읽어들이는 RFID 리더기, RFID 리더기로 인식된 정보를 RFID 미들웨어를 통해 호스트 컴퓨터의 애플케이션으로 전송하는 시스템이다.
RFID 주파수는 135kHz, 13.56MHz, 433 MHz, 860~960MHz. 2.45 GHz 대역을 사용한다. 저주파 13.56MHz RFID 시스템은 제품에 부착된 태그 인식에 사용하는데 인식거리가 수 cm에 불과하며, 900MHz UHF RFID 시스템의 인식거리는 100m 원거리까지 인식이 가능하며 유통 및 물류, 항만의 컨테이너 등에 사용된다.
RFID 리더기와 태그는 정보의 전송 방향에 따라 순방향 링크(forward link) 및 역방향 링크(reverse link)로 구성된다. 순방향 링크는 RFID 리더기로부터 태그로 태그의 고유한 정보를 얻기 위해 명령 신호 및 태그로 전원을 공급하는 CW(Continuous Wave) 신호를 전송한다. 역방향 링크는 태그가 RFID 리더기로부터 수신한 CW 신호를 바탕으로 역산란 과정을 거쳐 RFID 리더기로 태그 신호를 도달할 때까지의 과정이다.
태그는 고유의 제품 정보를 포함하는 태그 칩과 안테나로 구성되고, 전원 공급 방식에 따라 능동형 태그(active tag)와 수동형 태그(passive tag)로 분류된다.
능동형 태그(active tag)는 내부에 배터리 전원을 사용하기 때문에 리더기와 독립적으로 정보 수집이 가능하다. 배터리의 내장으로 가격이 올라가고, 크기와 무게가 커지는 단점이 있으며, 배터리의 수명이 다하면 사용기간이 다해 태그로써의 기능을 할 수 없게 된다.
수동형 태그(passive tag)는 RFID 리더기로부터 수신된 RF 신호로부터 DC 전원을 생산하여 태그 칩을 구동시킨다. 수동형 태그와 리더기 사이의 통신은 비동기로 진행되며, 리더기의 응답 요청이 있을 경우 수동형 태그는 후방 산란 변조를 통해 데이터를 전송한다. 수동형 태그는 별도의 전원을 갖지 않고 리더기로부터 수신된 전력에 의해 태그의 구동 전원을 공급받으며, 리더기로부터 전원을 공급받을 수 있는 거리는 제한되어 있어 인식거리가 짧고 저전력으로 구동된다.
도 1은 종래 방식I에 따른 동일 전력분배 방식의 리더 장치의 구성도이다.
종래 방식I에 따른 동일 전력분배 방식의 리더 장치는 각각의 N(N은 1이상의 자연수, 안테나의 갯수) 채널별 모든 안테나가 동시에 켜짐으로써 음영 지역이 발생한다.
전력 분배기(N/4)는 하나의 입력 포트를 통해 N/4개의 포트로 동일한 크기와 동일한 위상으로 해당 채널로 RF 신호를 출력한다.
각각의 전력 분배기(N/4)는 채널1, 채널2, 채널3, 채널4 들을 통해 리더기와 연결되고, 리더기는 사용자 제어기와 연결된다.
도 2는 종래 방식II에 따른 리더기 종속 메커니즘이 적용된 리더 장치의 구성도이다.
각 채널별 N개의 안테나에 대하여 안테나의 급전 회로로써 전력 분배기를 사용하지 않고, RF 스위치[SP(N/4)T](10)를 사용하며, 채널별로 RF스위치[SP(N/4)T](10)는 N개의 안테나를 N/4개로 구분지어 RF 스위칭하는 역할을 한다.
리더기(RFID 리더기)(20)는 RFID 주파수 대역의 무선 통신 기술을 사용하여 제품에 부착된 RFID tag 정보를 읽어들이며, RF 스위치(10)의 ON/PFF를 제어하기 위한 신호를 RF 스위치 제어기(40)로 전송한다.
또한, 리더기(20)는 시리얼 통신(RS232C, RS422, RS485 등) 또는 랜 통신(이더넷 등)을 통해 사용자 제어기(30)와 통신된다.
종래 방식II에 따른 리더기 종속 메커니즘이 적용된 리더 장치는 리더기(30)를 통해 RF 스위치 제어기(40)를 제어하여 RF 스위치[SP(N/4)T](10)를 제어되었다.
그러나, 종래 방식I은 모든 안테나가 동시에 켜짐으로써 음영 지역이 발생하여 인식률이 낮았다.
종래 방식II는 전체 중에서 1개씩 켜지거나 스위칭 모듈 별로 1개씩 켜짐으로 안테나의 빔폭을 제어할 수 있기 때문에 음영 지역이 없어지고 인식률이 높아진다.
그러나, 리더기(RFID 리더기)는 다른 리더기로 설비 교체시에 호환성이 떨어지고, 전부 새롭게 교체해야 하기 때문에 구축 비용이 많이 들었다.
상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 안테나의 급전 회로를 전력 분배기 대신에 RF 스위치를 사용하며, 스마트 사용자 제어기에서 RFID 리더기와 RF 스위치 제어기를 독립적으로 제어함으로써, 사용자 제어기가 RF 스위치 제어기를 통해 직접 RF 스위치를 제어함에 따라 안테나 빔 패턴을 제어 가능하고, 안테나의 개별 제어를 통해 음영 지역을 개선하여 태그 인식률을 증가시키기 위한, 스마트 리더 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 스마트 리더 장치는 각 채널별 N개의 안테나에 대하여 N개의 안테나를 N/4개로 구분지어 RF 스위칭하며, 안테나의 급전 회로로써 사용되는 RF 스위치[SP(N/4)T]; RFID 태그 정보를 읽어들이는 리더기; 상기 리더기와 연결되며, 상기 리더기로부터 상기 RFID 태그 정보를 입력받아 정보를 저장하며, RF 스위치의 ON/OFF를 제어하기 위한 제어 신호를 전송하는 사용자 제어기; 및 일측은 상기 리더기와 연결되고 타측은 RF 스위치[SP(N/4)T]와 연결되며, 상기 사용자 제어기로부터 상기 RF 스위치의 ON/OFF를 제어하기 위한 제어 신호를 수신받아 채널별 RF 스위치[SP(N/4)T]의 ON/OFF를 제어하는 RF 스위치 제어기;를 포함하는 스마트 리더 장치를 구비하고,
상기 각각의 N개의 안테나에 대하여 상기 안테나의 급전 회로를 기존 전력 분배기를 사용하는 대신에 상기 RF 스위치[SP(N/4)T]를 사용하며,
상기 사용자 제어기가 상기 리더기와 상기 RF 스위치 제어기를 각각 독립적으로 제어함으로써, 상기 사용자 제어기가 상기 RF 스위치 제어기를 통해 직접 상기 RF 스위치[SP(N/4)T]를 제어함에 따라 안테나 개별 제어를 통해 전체 중에서 1개의 안테나씩 켜지거나 상기 RF스위치 별로 1 개씩 켜지기 때문에 안테나의 빔 패턴을 제어할 수 있기 때문에 음영 지역이 없어지고 인식률이 높아지며,
상기 리더기는 RS232C, RS422, RS485 중 어느 하나의 시리얼 통신 또는 이더넷(Ethernet)의 랜 통신을 통해 상기 사용자 제어기와 통신되며,
상기 스마트 리더 장치는 상기 RF 스위치 제어기에 의해 채널 1, 채널2, 채널3, 채널4에 대하여 각각 RF path1, RF path2, RF path3, RF path4에 따른 각 채널별 N개의 안테나에 대하여 N개의 안테나를 N/4개로 구분지어 RF 스위칭하는 것을 특징으로 한다.
상기 스마트 리더 장치는 상기 각각의 N개의 안테나에 대하여 안테나의 급전 회로를 기존 전력 분배기를 사용하는 대신에 상기 RF 스위치[SP(N/4)T]를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 스마트 리더 장치는 상기 RF 스위치[SP(N/4)T]를 적용함에 따라 전체 중에서 1개의 안테나씩 켜지거나 상기 RF스위치 모듈 별로 1 개씩 켜지기 때문에 안테나의 빔폭을 제어할 수 있어서 음영 지역이 없어지고 인식률이 높아지며 안테나의 빔 패턴을 스마트하게 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 리더기는 RS232C, RS422, RS485 중 어느 하나의 시리얼 통신 또는 이더넷의 랜 통신을 통해 사용자 제어기와 통신되는 것을 특징으로 한다.
상기 스마트 리더 장치는 상기 사용자 제어기가 상기 리더기와 상기 RF 스위치 제어기를 독립적으로 제어함으로써 다른 리더기와의 호환성을 극복하고, 상기 사용자 제어기가 상기 RF 스위치 제어기를 통해 직접 RF 스위치를 제어함에 따라 안테나 빔 패턴을 안테나의 개별 제어를 통해 음영 지역을 개선하여 태그 인식률을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 스마트 리더 장치는 안테나의 급전 회로를 전력 분배기 대신에 RF 스위치를 사용하며, 스마트 사용자 제어기에서 RFID 리더기와 RF 스위치 제어기를 독립적으로 제어함으로써, 사용자 제어기가 RF 스위치 제어기를 통해 직접 RF 스위치를 제어함에 따라 안테나 빔 패턴을 제어 가능하고, 안테나의 개별 제어를 통해 음영 지역을 개선하여 태그 인식률을 증가시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 방식I에 따른 동일 전력분배 방식의 리더 장치의 구성도이다.
도 2는 종래 방식II에 따른 리더기 종속 메커니즘이 적용된 리더 장치의 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 리더 장치의 구성도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 스마트 리더 장치의 구성도이다.
스마트 리더 장치는 RF 스위치[SP(N/4)T](10), 리더기(20), 사용자 제어기(30), 및 RF 스위치 제어기(40)로 구성된다.
각 채널별 N/4개의 안테나에 대하여 안테나의 급전 회로로써 전력 분배기를 사용하지 않고, RF 스위치[SP(N/4)T](10)를 사용하며, 채널별로 RF스위치[SP(N/4)T](10)는 N개의 안테나를 N/4개로 구분지어 RF 스위칭하는 역할을 한다.
리더기(RFID 리더기)(20)는 RFID 주파수 대역의 무선 통신 기술을 사용하여 제품에 부착된 RFID tag 정보를 읽어들이며, 시리얼 통신(RS232C, RS422, RS485 등)또는 랜 통신(이더넷 등)을 통해 사용자 제어기(30)와 통신된다.
리더기(20)는 시리얼 통신 인터페이스(RS232C, RS422, RS485 등)를 통해 사용자 제어기(30)와 통신된다.
사용자 제어기(30)는 리더기(20)와 연결되며, 리더기(20)로부터 RFID 태그 정보를 입력받아 정보를 저장하며, RF 스위치(10)의 ON/OFF를 제어하기 위한 제어 신호를 시리얼 인터페이스(예, RS232C)를 통해 RF 스위치 제어기(40)로 전송한다.
RF 스위치 제어기(40)는 일측은 리더기(20)와 연결되고 타측은 RF 스위치[SP(N/4)T](10)와 연결되며, 사용자 제어기(30)로부터 RF 스위치(10)의 ON/OFF를 제어하기 위한 제어 신호를 수신받아 채널별 RF 스위치[SP(N/4)T](10)의 ON/OFF를 제어한다.
채널 1, 채널2, 채널3, 채널4는 각각 RF path1, RF path2, RF path3, RF path4를 의미한다.
본 발명에 따른 스마트 리더 장치는 각 채널별 N개의 안테나에 대하여 N개의 안테나를 N/4개로 구분지어 RF 스위칭하며, 안테나의 급전 회로로써 사용되는 RF스위치[SP(N/4)T](10); RFID 태그 정보를 읽어들이는 리더기(20); 상기 리더기(20)로부터 상기 RFID 태그 정보를 입력받아 정보를 저장하며, RF 스위치의 ON/OFF를 제어하기 위한 제어 신호를 전송하는 사용자 제어기(30); 및 상기 사용자 제어기(30)로부터 상기 RF 스위치의 ON/OFF를 제어하기 위한 제어 신호를 수신받아 채널별 RF 스위치[SP(N/4)T]의 ON/OFF를 제어하는 RF 스위치 제어기(40)를 포함한다.
상기 스마트 리더 장치는 상기 각각의 N개의 안테나에 대하여 안테나의 급전 회로를 기존 전력 분배기를 사용하는 대신에 상기 RF 스위치[SP(N/4)T](10)를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 스마트 리더 장치는 상기 RF 스위치[SP(N/4)T](10)를 적용함에 따라 전체 중에서 1개의 안테나씩 켜지거나 상기 RF스위치 별로 1 개씩 켜지기 때문에 안테나의 빔폭을 제어함으로써 음영 지역이 없어지고 인식률이 높아지며 안테나의 빔 패턴을 스마트하게 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 리더기(20)는 RS232C, RS422, RS485 중 어느 하나의 시리얼 통신 또는 이더넷(Ethernet)의 랜 통신을 통해 사용자 제어기와 통신되는 것을 특징으로 한다.
상기 스마트 리더 장치는 상기 사용자 제어기(30)가 상기 리더기(20)와 상기 RF 스위치 제어기(40)를 각각 독립적으로 제어함으로써, 상기 사용자 제어기(30)가 상기 RF 스위치 제어기(40)를 통해 직접 RF 스위치(10)를 제어함에 따라 안테나 빔 패턴을 안테나의 개별 제어를 통해 음영 지역이 개선되어 태그 인식률을 증가시키는 것을 특징으로 한다.
항 목 종래 방식I 종래 방식II 제안 방식 비고
프로토콜 정의 X ○ X
빔폭 Narrow Wide Wide
빔 포밍 불가능 가능 가능
삽입 손실 High Low Low
리더기 출력 전력 High(저효율) Low(고효율) Low(고효율)
인식률 Bad Good Good
리더기 호환성 Good Bad Good
종래 방식I은 모든 안테나가 동시에 켜짐으로써 음영 지역이 발생하여 인식률이 낮았다.
종래 방식II는 전체 중에서 1개씩 켜지거나 RF 스위칭 모듈 별로 1개씩 켜짐으로 안테나의 빔폭을 제어할 수 있기 때문에 음영 지역이 없어지고 인식률이 높아지지만, 다른 리더기로 설비 교체시에 호환성이 떨어지고, 전부 새롭게 교체해야 하기 때문에 구축 비용이 많이 들었다.
본 발명에서 제안한 스마트 리더 장치는 안테나의 급전 회로를 전력 분배기 대신에 RF 스위치를 사용하며, 사용자 제어기(30)에서 RFID 리더기(20)와 RF 스위치 제어기(40)를 독립적으로 제어함으로써 다른 리더기로 설비 교체시에 호환성을 극복하고, 사용자 제어기(30)가 RF 스위치 제어기(40)를 통해 직접 RF 스위치(10)를 제어함에 따라 안테나의 빔 패턴을 제어 가능하고, 안테나의 개별 제어를 통해 음영 지역을 개선하여, 태그 인식률을 증가시키게 되었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: RF 스위치, SP(N/4)T
20: 리더기
30: 사용자 제어기
40: RF 스위치 제어기

Claims (1)

  1. 각 채널별 N개의 안테나에 대하여 N개의 안테나를 N/4개로 구분지어 RF 스위칭하며, 안테나의 급전 회로로써 사용되는 RF 스위치[SP(N/4)T];
    RFID 태그 정보를 읽어들이는 리더기;
    상기 리더기와 연결되며, 상기 리더기로부터 상기 RFID 태그 정보를 입력받아 정보를 저장하며, RF 스위치의 ON/OFF를 제어하기 위한 제어 신호를 전송하는 사용자 제어기; 및
    일측은 상기 리더기와 연결되고 타측은 RF 스위치[SP(N/4)T]와 연결되며, 상기 사용자 제어기로부터 상기 RF 스위치의 ON/OFF를 제어하기 위한 제어 신호를 수신받아 채널별 RF 스위치[SP(N/4)T]의 ON/OFF를 제어하는 RF 스위치 제어기;를 포함하는 스마트 리더 장치를 구비하고,
    상기 각각의 N개의 안테나에 대하여 상기 안테나의 급전 회로를 기존 전력 분배기를 사용하는 대신에 상기 RF 스위치[SP(N/4)T]를 사용하며,
    상기 사용자 제어기가 상기 리더기와 상기 RF 스위치 제어기를 각각 독립적으로 제어함으로써, 상기 사용자 제어기가 상기 RF 스위치 제어기를 통해 직접 상기 RF 스위치[SP(N/4)T]를 제어함에 따라 안테나 개별 제어를 통해 전체 중에서 1개의 안테나씩 켜지거나 상기 RF스위치 별로 1 개씩 켜지기 때문에 안테나의 빔 패턴을 제어할 수 있기 때문에 음영 지역이 없어지고 인식률이 높아지며,
    상기 리더기는 RS232C, RS422, RS485 중 어느 하나의 시리얼 통신 또는 이더넷(Ethernet)의 랜 통신을 통해 상기 사용자 제어기와 통신되며,
    상기 스마트 리더 장치는 상기 RF 스위치 제어기에 의해 채널 1, 채널2, 채널3, 채널4에 대하여 각각 RF path1, RF path2, RF path3, RF path4에 따른 각 채널별 N개의 안테나에 대하여 N개의 안테나를 N/4개로 구분지어 RF 스위칭하는 것을 특징으로 하는 스마트 리더 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111860018A (zh) * 2020-07-20 2020-10-30 上海英内物联网科技股份有限公司 一种发射频率智能变化的rfid阅读设备
CN116073859A (zh) * 2021-11-01 2023-05-05 苏州大学 一种支持阅读器的单发多收检测模式的射频开关矩阵

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