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KR100828897B1 - 알에프 아이디 시스템 - Google Patents

알에프 아이디 시스템 Download PDF

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KR100828897B1
KR100828897B1 KR1020060128650A KR20060128650A KR100828897B1 KR 100828897 B1 KR100828897 B1 KR 100828897B1 KR 1020060128650 A KR1020060128650 A KR 1020060128650A KR 20060128650 A KR20060128650 A KR 20060128650A KR 100828897 B1 KR100828897 B1 KR 100828897B1
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KR
South Korea
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signal
tag
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frequency
clock
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Active
Application number
KR1020060128650A
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English (en)
Inventor
김남윤
이용희
조영빈
최재연
세르게이예프 세르게이
벨로노츠킨 알렉산더
Original Assignee
엘지이노텍 주식회사
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Filing date
Publication date
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Priority to EP06835329A priority patent/EP1964029B1/en
Priority to CN2006800487938A priority patent/CN101346734B/zh
Priority to PCT/KR2006/005625 priority patent/WO2007073099A1/en
Priority to US12/158,291 priority patent/US20080290997A1/en
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    • G06K7/10069—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation sensing by radiation using wavelengths larger than 0.1 mm, e.g. radio-waves or microwaves resolving collision on the communication channels between simultaneously or concurrently interrogated record carriers. the collision being resolved in the frequency domain, e.g. by hopping from one frequency to the other
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Abstract

본 발명에서는 RFID 리더(Reader)와 RFID 태그(Tag)에 관해 개시된다.
본 발명의 실시예에 따른 RFID 태그는 에너지 펌핑 신호가 수신되고 태그 식별 정보가 송신되는 안테나단; 상기 태그 식별 정보가 저장된 메모리; 상기 에너지 펌핑 신호에 포함된 정보 요청 신호에 따라 상기 태그 식별 정보를 OFDM 신호로 변조하는 변조부; 상기 에너지 펌핑 신호에 포함된 클럭 동기화 신호에 따라 클럭을 발생하는 클럭 발생기; 상기 클럭 발생기의 클럭에 따라 동작되며 주파수를 생성하는 주파수 합성기; 상기 변조부에서 출력된 신호를 업 컨버팅하여 상기 안테나단을 통해 송신되도록 하는 주파수 상승 변환기; 및 내부 전원을 제공하는 전원부가 포함된다.
RFID, 태그

Description

알에프 아이디 시스템{RFID SYSTEM}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 시스템을 도시한 도면.
도 2는 식별 구간(identification interval)의 구조를 설명하는 도면.
도 3은 태그의 수에 따른 식별 에러의 변화를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태그의 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에서 변조부의 구성을 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태그의 구조를 설명하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 신호의 구조를 설명하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더의 구성을 설명하는 도면.
본 발명에서는 RFID 리더(Reader)와 RFID 태그(Tag)에 관해 개시된다.
최근, RFID(Radio Frequency Identification) 시스템이 널리 사용되고 있다.
RFID 시스템은 상품의 세부정보가 기록되어 상품에 부착된 태그(Tag)와 상기 태그에 포함된 정보를 읽어들이는 리더(Reader)가 포함된다.
종래의 RFID 시스템은 "Slotted Aloha"와 "Binary Tree" 중 하나의 알고리 즘을 기반으로 하는 ISO/IEC 및 EPCglobal에 의한 표준(standard)을 따른다.
상기 Slotted Aloha 알고리즘을 기반으로 하는 표준은 낮은 비트 레이트(low bit rate)가지고 있기 때문에, 다수의 태그들이 있는 경우 각각의 태그를 높은 인식율(high recognition)을 가지고 식별할 수 없다.
한편, 상기 Binary Tree 알고리즘을 기반으로 하는 표준은 낮은 비트 레이트에서 동시에 많은 수의 태그들의 식별할 수 있는 향상된 성능을 가지고 있다. 이론적으로 상기 Binary Tree 알고리즘을 기반으로 하는 표준은 1초에 1000개의 태그를 식별할 수 있으나, 실제 오류없이 식별할 수 있는 태그의 수는 100개 미만이다.
우선, 상기 Binary Tree 알고리즘은 리더의 문의(inquiry)에 따라 매우 많은 수의 태그들로부터 동시에 응답(reply)을 받는 것을 규정하고 있다. 이 경우 리더는 매우 많은 양의 태그들로부터 위상이 같지 않은(not-in-phase) 응답을 받게 된다. 따라서, 태그들로부터 리더가 받은 결합된 응답(joint reply)은 수신 파워(Received power)에 있어서 필수의 변화량(essential variation)을 가지게 된다. 상기 변화량은 대략 40-50dB에 이르게 된다. 따라서, 노이즈(noise)나 잼(jams)이 없다고 하더라도 정확한 응답을 받는 것이 어렵다.
또한, 상기 Binary Tree 알고리즘을 이용한 표준은 리더와 태그 사이의 복잡한 쌍방향 절차(complicated interactive procedure)를 기반으로 태그를 인식하기 때문에 그룹 단위(in-group) 태그의 인식에서 낮은 신뢰성(low reliability)를 보인다.
한편, RFID 시스템에서 리더는 ASK(Amplitude Shift Keying) 신호를 이용하 여 신호를 전송하고, 태그는 리더의 ASK 신호를 수신하여 공급전원으로 사용함과 동시에 상기 ASK 신호를 복조하여 상기 리더로부터 요청된 정보를 전송한다.
일반적으로, 수동형(passive) 태그는 상기 ASK 신호를 다수의 쇼트키(shottky) 다이오드들로 구성된 전압변환회로를 통해 변환하여 이를 응답을 위한 공급전원으로 사용한다. 하지만, 상기 ASK 신호로부터 공급전원을 생성하기 위해서는 일정한 시간이 소요된다. 이것은 짧은 시간안에 많은 수의 태그를 인식할 수 없도록 한다.
또한, 많은 수의 태그들이 존재하고, 태그와 리더간의 거리가 먼 경우나 안테나의 빔 폭(beam-width)에서 벗어난 경우 전압 강하가 유발되어 태그의 동작이 이루어지지 않을 수 있다.
또한, 상기 ASK 신호로부터 공급전원 생성을 위한 변환과정과 신호의 복조를 함께 수행하기 때문에 신호가 왜곡될 가능성이 있다.
본 발명은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 신호를 이용하여 통신을 수행하는 RFID 리더 및 태그를 제공한다.
본 발명은 태그의 전력 소비를 최소화할 수 있는 RFID 리더 및 태그를 제공한다.
본 발명은 태그의 식별 신뢰성을 향상시킬 수 있는 RFID 리더 및 태그를 제공한다.
본 발명은 식별 속도가 빠른 RFID 리더 및 태그를 제공한다.
본 발명은 태그에 저장된 정보량을 증가시킬 수 있는 RFID 리더 및 태그를 제공한다.
본 발명은 저렴한 가격으로 생산 가능한 태그를 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 RFID 태그는 에너지 펌핑 신호가 수신되고 태그 식별 정보가 송신되는 안테나단; 상기 태그 식별 정보가 저장된 메모리; 상기 에너지 펌핑 신호에 포함된 정보 요청 신호에 따라 상기 태그 식별 정보를 OFDM 신호로 변조하는 변조부; 상기 에너지 펌핑 신호에 포함된 클럭 동기화 신호에 따라 클럭을 발생하는 클럭 발생기; 상기 클럭 발생기의 클럭에 따라 동작되며 주파수를 생성하는 주파수 합성기; 상기 변조부에서 출력된 신호를 업 컨버팅하여 상기 안테나단을 통해 송신되도록 하는 주파수 상승 변환기; 및 내부 전원을 제공하는 전원부가 포함된다.
본 발명의 실시예에 따른 RFID 태그는 에너지 펌핑 신호가 수신되고 태그 식별 정보가 송신되는 안테나단; 상기 태그 식별 정보가 저장된 메모리; 상기 에너지 펌핑 신호에 포함된 정보 요청 신호에 따라 상기 태그 식별 정보를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기; 상기 에너지 펌핑 신호로부터 클럭 신호를 추출하는 클럭 추출기; 상기 클럭 추출기의 클럭에 따라 동작되며 주파수를 생성하는 주파수 합성기; 상기 D/A 변환기에서 출력된 신호를 업 컨버팅하여 상기 안테나단을 통해 송신되도록 하는 주파수 상승 변환기; 및 내부 전원을 제공하는 전원부가 포함된다.
본 발명의 실시예에 따른 RFID 리더는 RFID 태그의 전원 공급과 클럭 동기화 신호 및 정보 요청 신호의 제공을 위한 에너지 펌핑 신호를 생성하는 송신부; 상기 송신부의 출력을 고주파 신호로 송출하고 상기 RFID 태그로부터의 OFDM 신호를 수신하기 위한 안테나단; 상기 안테나단을 통해 수신된 OFDM 신호로 부터 태그 식별 정보를 복조하는 수신부; 및 상기 송신부를 제어하고 상기 수신부에서 복조된 신호를 처리하는 마이크로 프로세서가 포함된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 RFID 시스템 및 태그에 대해 상세히 설명하도록 한다.
본 발명의 RFID 시스템은 다수의 태그들이 컨테이너와 같은 일정한 공간에 집중되어 존재하는 경우에도 신뢰성있는 식별력을 제공한다. 본 발명에서 적어도 하나의 태그의 식별 오류가 발생될 확률은 10-6을 넘지 않도록 할 수 있다.
본 발명의 태그는 수동형 태그(passive tag)를 예시하고 있으며, 수동형 태그는 구조가 매우 간단하고 낮은 가격으로 생산이 가능하다. 또한, 본 발명은 미리 충전된 내부 전원을 가진 능동형 태그에도 적용될 수 있다.
본 발명에서는 OFDM 기술을 이용한 새로운 개념의 RFID 시스템은 제공한다.
[시간 분리 기술(Time Separation Technique)]
OFDM 신호는 종래의 RFID 시스템의 문제점을 해결할 수 있는 해결 수단을 제공한다.
먼저, OFDM 기술은 태그에 저장된 모든 정보를 하나의 OFDM 심볼(One OFDM symbol)에 전송할 수 있다.
또한, OFDM 심볼은 매우 짧은 시간에 전송될 수 있다.
또한, OFDM 신호는 매우 짧은 간격(short time interval)으로 전송될 수 있다. 따라서, 통계적 충돌방지 알고리즘(statically anti-collision algorithms)인 ALOHA를 효과적으로 적용할 수 있으며, 시간 분리 기술을 이용하여 하나의 식별 기간(identification period)동안 복수의 태그로부터 정보를 읽을 수 있기 때문에 에러 발생의 확률을 감소시킨다. 또한, 수동형 태그 뿐만 아니라 능동형 태그(active tag)에서 전력 소비 문제를 효과적으로 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명의 RFID 시스템(100)은 다수의 태그(110)와 리더(120)가 OFDM 신호 네트워크(200)를 통해 연결된다. 본 발명의 실시예에서 다수의 태그(110)는 수동형 태그로 예시될 수 있으며, 다수의 태그(110)는 컨테이너와 같은 공간에서 리더(120)에 의해 식별 가능한 식별 지역을 통과한다.
상기 리더(120)는 전체 식별 기간(Whole identification period) 동안 에너지 펌핑 신호(Energy Pumping Signal)를 전송한다. 상기 에너지 펌핑 신호는 태그(110)의 전원 공급과 클럭(clock) 동기화(Synchronization) 신호 및 정보 요청 신호로 사용된다.
ALOHA 알고리즘에 따라 정보 요청신호가 수신되면 각각의 태그(110)는 각각 미리 설정된 가공의 램덤 시간 간격(preinstalled pseudo random time interval)을 세기 시작한다.
상기 타임 슬롯(time slot)은 OFDM 심볼의 길이와 동일하다.
따라서, 각각의 태그(110)는 전체 N개의 타임 슬롯 중 각각 자신의 타임 슬롯 동안 상기 정보 요청 신호에 응답한다. 다만, 본 발명에서 N개의 타임 슬롯을 포함하고 있는 시간 간격(time interval)은 테스트 프레임(test frame)으로 지칭하도록 한다.
만약, 둘 이상의 태그가 동일한 타임 슬롯에 응답하는 경우 이러한 태그들은 테스트 프레임 동안 인식되지 않을 것이다. 이러한 충돌(collision)은 식별 에러(identification error)와 관련된다.
하나의 테스트 프레임 동안 식별 에러가 발생될 가능성은 매우 높다. 그러나 k개로 구성된 식별 기간동안 모든 태그가 그들의 가공의 램덤 방법(pseudo random way)에 따라 타임 슬롯의 번호(time slot number)를 변경하면 식별 에러의 가능성은 감소될 수 있다.
도 2는 식별 구간(identification interval)의 구조를 설명하는 도면이다.
상기 식별 구간은 k개의 테스트 프레임(TF)을 포함하고, 식별 구간의 길이는 1초로 예시된다. 각각의 테스트 프레임은 N개의 타임 슬롯을 가진다.
도 2에서, Tsymb은 대략 61㎲로 예시되며, 가드 인터벌(GI:Guard Interval)과 하나의 OFDM 심볼의 포함하는 기간(duration)이다.
이와 같은 구성을 가지는 상기 OFDM 신호의 식별 구간은 다음과 같은 수학식으로 표현 가능하다.
k×N×Tsymb ≒ 1 = 상수
(상기 수학식 1에서, k는 테스트 프레임의 개수이고, N은 하나의 테스트 프레임에 포함된 타임 슬롯의 개수이고, Tsymb은 하나의 OFDM 심볼을 전송하는데 필요한 시간이다.)
상수로서 "1"은 하나의 그룹에 포함된 태그(110)들로부터 정보를 수신하는 시간으로 1초를 예시한 것이다.
한편, 상기 수학식 1에서 변수 k 및 N을 가변함으로써, 전체 식별 기간(total duration of identification period)을 1초로 유지하면서 식별 에러(identification error)를 최소화할 수 있다.
Figure 112006093091046-pat00001
수학식 2는 식별 에러가 발생될 확률을 구하는 공식이다. 테스트 프레임의 수 k가 18~40가 될 수 있으며, k를 32로 선택할 수 있다. 이 경우 상기 수학식 1에 따르면 N은 512가 된다.
이때, 식별 에러는 하나의 그룹에 포함된 태그(110)의 수 n에 따라 변화된다.
도 3은 태그의 수에 따른 식별 에러의 변화를 도시한 도면이다.
태그의 수(n)가 400개 이하인 경우 식별 에러의 가능성은 10-6이하로 감소된 다. 이러한 결과는 시간 분리 기술에 의해 제공된 것이다.
다만, 상기 결과는 OFDM 심볼 기간(symbol duration)을 61㎲으로 한 경우에 의한 것이고, OFDM 심볼 기간을 더 짧게 하는 것도 가능하다. 그러면 주파수 밴드(frequency band)는 더 넓어지나, 타임 슬롯의 수 N과 테스트 프레임의 수 k를 증가시킬 수 있다. 따라서, 하나의 그룹에 포함된 태그의 수를 증가시킬 수 있고 식별 에러의 가능성을 감소시킬 수 있다.
한편, 상기 시간 분리 기술은 주파수 분리 기술(Frequency Separation Technique) 및 공간 분리 기술(Space Separation Technique)로 확장될 수 있다.
[주파수 분리 기술(Frequency Separation Technique)]
태그들은 복수의 주파수 서브채널(frequency sub-channels)상에 균일하게(uniformly) 분포(distributed) 될 수 있다.
각각의 주파수 채널에서 시간 분리 기술은 병렬적이고 독립적으로 수행된다.
따라서, 4개의 주파수 채널을 사용하고 각각의 주파수 채널에 250개의 태그가 존재한다면 에러가 발생될 확률은 10-10이 된다.
반대로, 에러 발생 확률을 10-6으로 고정한다면 각각의 주파수 채널에 태그의 수를 1600개로 증가시킬 수 있다.
[공간 분리 기술(Space Separation Technique)]
태그들의 그룹은 리더 안테나 어레이(reader antenna arrays)와 공간 분리 기술을 이용하여 복수의 서브 그룹으로 나누어질 수 있다.
공간 분리 기술의 핵심은 적응적 안테나 어레이 시스템(adaptive antenna array system)과 멀티 엘리먼트 안테나 어레이(multi-element antenna arrays)의 제어 알고리즘이다.
공간 분리 기술은 협소한 지역 공간(narrow local space)을 구분할 수 있도록 해준다. 따라서, 전체 태그들의 그룹에서 서브 그룹들을 선택하여 식별할 수 있다. 모든 서브 그룹들은 병렬적이고 다른 그룹들과 분리되어 식별될 수 있다.
이를 위해 싱글 빔 안테나 어레이 시스템(single beam antenna array system)을 사용하여 스캐닝하거나 멀티 빔 안테나 어레이 시스템(multi beam antenna array system)을 사용하여 공간으로 구분된 태그들을 병렬 처리할 수 있다.
[태그의 구조]
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 태그의 구조를 도시한 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에서 변조부의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 태그(110)는 안테나(114), 전원부(118), 메모리(111), 제어로직(115), 변조부(112), 클럭 발생기(116), 주파수 합성기(117), 주파수 상승 변환기(113)가 포함된다.
상기 안테나(114)는 리더(120)로부터 수신된 정보 요청 신호를 수신하거나 상기 정보 요청 신호에 따라 태그(110) 내부의 태그 식별 정보를 송신한다.
상기 전원부(118)는 상기 안테나(114)로부터 전송된 리더(120)의 에너지 펌핑 신호를 수신하여 내부 전원을 생성한다. 다만, 능동형 태그의 경우에는 미리 전원을 충전하여 저장한다.
상기 메모리(111)에는 PC(Personal Computer)와 같은 코드 소스로 부터 입력된 태그 식별 정보가 저장된다. 상기 태그 식별 정보는 코드 소스가 주파수 도메인(frequency domain)으로 변환되어 저장된다. 상기 태그 식별 정보에는 헤더 정보, 상품식별정보, 오류수정정보가 포함될 수 있다. 상기 헤더 정보는 코드의 형식, 코드 체계의 버전, 코드의 길이 등의 정보가 포함될 수 있고, 상기 상품식별정보에는 태그가 부착된 상품의 종류, 가격, 유효기간, 원산지 등의 정보가 포함될 수 있으며, 상기 오류수정정보는 통신 과정에서 발생될 수 있는 오류를 수정하기 위한 정보가 포함될 수 있다.
상기 제어로직(115)은 상기 안테나(114)로부터 전송된 정보 요청 신호에 따라 태그 식별 정보를 전송할 수 있도록 태그(110)의 구성들을 제어한다. 본 발명에서 태그(110)는 입력된 에너지 펌펑 신호에 따라 상기 메모리(111)에 저장된 태그 식별 정보를 전송하기 때문에 상기 제어로직(115)은 선택적으로 구비될 수 있다.
한편, 상기 제어로직(115)은 상술한 시간 분리 기술에 따라 미리 설정된 가공의 램덤 시간 간격(preinstalled pseudo random time interval)을 세는 역할을 수행할 수 있다.
상기 변조부(112)는 상기 메모리(111)에 저장된 태그 식별 정보를 변조하여 OFDM 신호로 변조한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 변조부(112)는 부호기(1121), 인터리버(1122), IFFT(1123), 보호구간 삽입기(1124), D/A 변환기(1125)가 포함될 수 있다.
상기 부호기(1121)는 상기 태그 식별 정보를 부호화하여 부호 심볼을 출력한다. 상기 부호기(1121)는 순방향 에러 정정(FEC:Forward Error Correction) 능력을 가지는 부호 심볼을 출력한다.
상기 인터리버(Interleaver)(1122)는 상기 부호기(1121)로부터의 부호 심볼을 주어진 규칙에 의해 버스트 에러(burst error)에 강하도록 인터리빙(interleaving)하여 출력한다.
상기 역 고속 푸리어 변환기(IFFT)(1123)는 상기 인터리버(1122)에서 출력된 신호를 역 고속 푸리어 변환하여 주파수 영역에서 직교성을 가지도록 부반송파로 변조한다.
상기 보호구간 삽입기(1124)는 다중 경로 간섭의 영향을 감쇠하기 위하여 보호구간(Guard Interval)을 삽입한다.
한편, 상기 보호구간 삽입기(1124)에서 출력된 신호는 시간 도메인으로 변환된 신호가 된다.
상기 D/A 변환기(1125)는 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하여 출력한다.
상기 클럭 발생기(116)는 상기 안테나(114)에서 수신된 신호를 기반으로 클 럭을 발생한다. 예를 들어, 상기 클럭 발생기(116)는 TXCO가 사용될 수 있다.
상기 주파수 합성기(frequency synthesizer)(117)는 소정의 주파수를 생성한다.
상기 주파수 상승 변환기(RF Up Converter)(113)는 상기 변조부(112)에서 출력된 신호를 업 컨버팅하여 안테나(114)를 통해 전송되도록 한다.
한편, 상기 태그(110)는 OFDM 신호를 생성하여 위하여 상기 변조부(112)의 구성이 요구되나, 상기 변조부(112)는 낮은 가격과 낮은 전력 소비를 하는 태그를 생산하는데 방해가 된다. 따라서, 상기 변조부(112)의 설계를 좀 더 간략하게 할 필요가 있다.
RFID 시스템에 적용되는 태그(110)는 다른 종류의 무선 통신과 달리, 미리 정의되고 미리 태그(110)에 저장된 디지털 정보를 포함하고 있다.
따라서, 이러한 특성을 고려하면 보다 간략한 구조의 태그(110)를 제공할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 태그의 구조를 설명하는 도면이다.
도 6에 도시된 태그에 대해서는 도 4 및 도 5에 도시된 태그와의 차이점에 대해서만 설명하도록 한다.
도 6에 도시된 태그(110)는 도 4 및 도 5에 도시된 태그(110)에 비해 훨씬 간단한 구조로 형성된다.
특히, 도 6에 도시된 태그(110)는 변조부(112)의 구성이 대폭 간략화되어 D/A 변환기(1125)만이 존재한다.
앞서 설명한 바와 같이, RFID 시스템에 적용되는 태그(110)는 다른 무선 통신과 달리 미리 저장된 정보를 가지고 있다. 따라서, PC의 코드 소스(130)에서 주파수 도메인 및 시간 도메인으로 변환하여 변환된 정보가 메모리(111)에 저장된다.
즉, 태그(110)는 태그(110)의 생산 라인에서 소프트웨어 툴을 사용하여 필요한 디지털 정보를 메모리(111)에 저장하는데, 이때 필요한 디지털 정보를 주파수 도메인 및 시간 도메인으로 변환하여 미리 저장되도록 한다.
따라서, 태그(110)는 부호기(1121), 인터리버(1122), IFFT(1123) 및 보호구간 삽입기(1124) 등의 구성이 필요하지 않기 때문에 보다 간략한 구조를 가질 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 태그(110)는 도 4 및 도 5에 도시된 태그(110)와 달리 TXCO와 같은 클럭 발생기를 사용하지 않고, 클럭 추출기(119)를 사용하여 리더(120)로부터 외부의 낮은 주파수 에너지 펌핑 신호(external low frequency energy pumping signal)로부터 내부 클럭 신호를 추출한다.
우선, 클럭 발생기를 사용하지 않는 경우 태그의 가격 및 크기를 줄일 수 있다. 이 경우 태그(110)는 안테나와 칩으로만 구성될 수 있기 때문에 매우 작은 사이즈로 생산이 가능하다.
또한, 클럭 발생기를 사용하지 않는 경우 RFID에 허용된 UHF 주파수 밴드(frequency bands)가 국가마다 상이하기 때문에 발생되는 문제를 해결할 수 있다.
예를 들어, 한국은 908-914MHz의 주파수 밴드를 사용하고, 일본은 950- 956MHz의 주파수 밴드를 사용한다. 그리고, 유럽은 862-870MHz의 주파수 밴드를 사용한다.
따라서, 유럽에서 생산되어 한국을 거쳐 일본으로 수출되는 상품은 유럽에 적합한 태그가 부착된 경우 한국 및 일본에서는 이를 이용하여 정보를 얻을 수 없다.
본 발명에서 태그(110)의 전송 주파수(Tx frequency)는 가장 간단한 PLL 합성기(Phase Locked Loop synthesizer)인 주파수 합성기(117)에 의해 형성될 수 있다. 상기 주파수 합성기(117)는 각각의 국가에서 사용되는 RFID 주파수 밴드를 커버할 수 있도록 860-960MHz의 주파수를 생성할 수 있다.
상기 주파수 합성기(117)의 기준 주파수(reference frequency)는 리더(120)의 에너지 펌핑 신호에 의해 결정된다.
그리고, 상기 에너지 펌핑 신호의 주파수는 각 국가에서 허용된 RFID 주파수 범위(frequency range)에 따라 적절히 달라질 수 있다.
본 발명에서 태그(110)의 전송 주파수와 에너지 펌핑 주파수의 비(ratio)는 세계 모든 국가에서 동일한 주파수 분할 계수(frequency divider coefficient)에 의해 고정된다.
예를 들어, 주파수 합성기(117)를 위한 주파수 분할 계수가 100이라고 가정하면, 유럽에서는 8.62-8.7MHz의 에너지 펌핑 신호를 사용하고, 한국에서는 9.08-9.14MHz의 에너지 펌핑 신호를 사용하고, 일본에서는 9.50-9.56MHz의 에너지 펌핑 신호를 사용하도록 설정될 수 있다.
이 경우, 단지 하나의 차이는 주파수 밴드폭(frequency bandwidth)과 OFDM 심볼의 구간(duration of OFDM symbol)인 주파수-시간 스케일(frequency-time scales)이다. 그러나, 이러한 차이는 ±4% 미만이다.
상기 주파수 합성기(117)는 상기 클럭 추출기(119)가 에너지 펌핑 신호로부터 추출한 주파수에 상기 주파수 분할 계수를 적용하여 주파수를 합성한다. 앞서 설명한 바와 같이, 상기 주파수 합성기(117)은 각각의 국가에서 사용되는 RFID 주파수 밴드를 커버할 수 있도록 860-960MHz의 주파수를 생성할 수 있다.
예를 들어, 동일한 태그(110)를 유럽과 일본에서 사용되는 경우에도, 각각의 에너지 펌핑 신호에서 추출한 주파수에 따라 해당 국가의 리더(120)가 읽을 수 있는 신호를 전송할 수 있다.
따라서, 하나의 태그(110)는 각 국가의 모든 리더(120)와 통신을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 OFDM 신호의 구조를 설명하는 도면이다.
상기 OFDM 신호의 파라미터들은 아래 표 1에 제시된다.
파라미터(Parameter) 표시(Marking) 값(Value)
주파수 밴드(Frequency band) fo 860-960MHz
부반송파 간격(Subcarrier spacing) ΔF 20kHz
샘플링 주파수 (Sampling frequency) Fsample 5.12MHz
심볼 길이 (Symbol length) Tsymb 50㎲
보호구간 길이 (Guard Interval length) TGI 11㎲
스펙트럼 폭 (Spectrum width) Δf 5.1MHz
파일럿 부반송파의 수 (Number of pilot subcarriers) Nsp 4
데이터 부반송파의 수 (Number of data subcarriers) Nsd 248
부반송파 변조(Subcarriers modulation) QPSK
순방향 에러 정정(FEC) 1/2 또는 1/4
태그 정보 용량 (Tag information capacity) Bit 248 또는 368
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID 시스템에서 리더의 구성을 설명하는 도면이다.
상기 리더(120)는 메모리(121), 마이크로 프로세서(122), 송신부(123), 수신부(125), 안테나(124)가 포함되어 구성된다.
상기 송신부(123)는 상기 태그(110)의 전원 공급과 클럭 동기화 신호 및 정보 요청 신호의 제공을 위한 에너지 펌핑 신호를 생성한다.
상기 안테나(124)는 상기 태그(110)에 고주파 신호를 송출하기 위한 것으로, 상술한 공간 분리 기술을 위해 싱글 빔 안테나 어레이 시스템을 사용하여 스캐닝하여 고주파 신호를 송출하거나, 멀티 빔 안테나 어레이 시스템을 사용하여 공간으로 구분된 태그들에 병렬적으로 고주파 신호를 송출할 수 있다.
상기 수신부(125)는 상기 태그(110)에서 전송된 OFDM 포맷의 태그 식별 정보를 복조한다. 구체적으로, 상기 수신부(125)는 보호구간 제거기(Guard Interval Deletion), 고속 푸리어 변환기(FFT:Fast Fourier Transform), 디인터리버(Deinterleaver), 복호기 등이 포함될 수 있다.
즉, 상기 수신부(125)는 상기 태그(110)에서 전송된 OFDM 신호를 복조한다.
상기 마이크로 프로세서(122)는 상기 송신부(123)와 수신부(125)를 통해 송수신되는 정보를 처리한다.
상기 메모리(121)는 상기 태그(110)로 부터 수신된 태그 식별 정보를 저장한다.
본 발명의 RFID 시스템은 태그로부터 OFDM 포맷의 태그 식별 정보를 전송받아 리더에서 이를 복조하여 다수의 태그의 식별을 정확하고 빠르게 수행할 수 있다.
본 발명의 RFID 시스템은 태그의 구조를 간단하게 할 수 있으며, 태그를 저렴한 가격으로 생산할 수 있다.
본 발명의 RFID 시스템은 길이가 짧은 OFDM 심볼(short OFDM symbol)과 높은 정보력(High-informative)을 가진 프로토콜을 제안함으로써 신뢰성있고 빠른 태그의 식별이 가능하다.
본 발명의 RFID 시스템은 태그에 충분한 정보를 저장하고 이용할 수 있다.
본 발명의 RFID 시스템은 단일 칩으로 수동형 태그를 제공할 수 있다.
본 발명의 RFID 시스템은 세계 각 국가의 RFID 주파수의 차이를 극복할 수 있다.

Claims (20)

  1. 에너지 펌핑 신호가 수신되고 태그 식별 정보가 송신되는 안테나단;
    상기 태그 식별 정보가 저장된 메모리;
    상기 에너지 펌핑 신호에 포함된 정보 요청 신호에 따라 상기 태그 식별 정보를 OFDM 신호로 변조하는 변조부;
    상기 에너지 펌핑 신호에 포함된 클럭 동기화 신호에 따라 클럭을 발생하는 클럭 발생기;
    상기 클럭 발생기의 클럭에 따라 동작되며 주파수를 생성하는 주파수 합성기;
    상기 변조부에서 출력된 신호를 업 컨버팅하여 상기 안테나단을 통해 송신되도록 하는 주파수 상승 변환기; 및
    내부 전원을 제공하는 전원부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 안테나단을 통해 수신된 에너지 펌핑 신호를 이용하여 내부 전원을 생성하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전원부는 미리 전원이 충전되어 저장된 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 태그 식별 정보가 주파수 도메인으로 변환되어 저장된 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 변조부는 순방향 에러 정정 기능을 가지는 부호 심볼을 출력하는 부호기와, 상기 부호 심볼을 인터리빙하여 출력하는 인터리버와, 상기 인터리버에서 출력된 신호를 역 고속 푸리어 변환하여 부반송파로 변조하는 역 고속 푸리어 변환기와, 다중 경로 간섭의 영향을 감쇠하기 위하여 보호 구간을 삽입하기 위한 보호구간 삽입기와, 상기 보호구간 삽입기에서 출력된 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기가 포함되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  6. 제 1항에 있어서,
    미리 설정된 시간 간격을 세고 상기 태그 식별 정보를 시간 지연시켜 전송되도록 제어하는 로직 회로가 포함되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 태그 식별 정보는 하나의 OFDM 심볼에 포함되어 전송되는 것을 특징으 로 하는 RFID 태그.
  8. 에너지 펌핑 신호가 수신되고 태그 식별 정보가 송신되는 안테나단;
    상기 태그 식별 정보가 저장된 메모리;
    상기 에너지 펌핑 신호에 포함된 정보 요청 신호에 따라 상기 태그 식별 정보를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기;
    상기 에너지 펌핑 신호로부터 클럭 신호를 추출하는 클럭 추출기;
    상기 클럭 추출기의 클럭에 따라 동작되며 주파수를 생성하는 주파수 합성기;
    상기 D/A 변환기에서 출력된 신호를 업 컨버팅하여 상기 안테나단을 통해 송신되도록 하는 주파수 상승 변환기; 및
    내부 전원을 제공하는 전원부가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 전원부는 상기 안테나단을 통해 수신된 에너지 펌핑 신호를 이용하여 내부 전원을 생성하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 전원부는 미리 전원이 충전되어 저장된 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 메모리는 상기 OFDM 신호로 변조된 태그 식별 정보가 시간 도메인으로 변환되어 저장되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 태그 식별 정보는 하나의 OFDM 심볼에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  13. 제 8항에 있어서,
    미리 설정된 시간 간격을 세고 상기 태그 식별 정보를 시간 지연시켜 전송되도록 제어하는 로직 회로가 포함되는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  14. 제 8항에 있어서,
    상기 주파수 합성기는 860-960MHz의 주파수를 모두 생성 가능한 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  15. 제 8항에 있어서,
    상기 주파수 합성기는 입력된 에너지 펌핑 신호에 따라 상이한 주파수를 생성 하는 것을 특징으로 하는 RFID 태그.
  16. RFID 태그의 전원 공급과 클럭 동기화 신호 및 정보 요청 신호의 제공을 위한 에너지 펌핑 신호를 생성하는 송신부;
    상기 송신부의 출력을 고주파 신호로 송출하고 상기 RFID 태그로부터의 OFDM 신호를 수신하기 위한 안테나단;
    상기 안테나단을 통해 수신된 OFDM 신호로 부터 태그 식별 정보를 복조하는 수신부; 및
    상기 송신부를 제어하고 상기 수신부에서 복조된 신호를 처리하는 마이크로 프로세서가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 안테나단은 싱글 빔 안테나 어레이 시스템을 사용하여 스캐닝하며 고주파 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 안테나단은 멀티 빔 안테나 어레이 시스템을 사용하여 공간으로 구분된 태그들에 병렬적으로 고주파 신호를 송출하는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
  19. 제 16항에 있어서,
    상기 수신부는 보호구간 제거기, 고속 푸리어 변환기, 디인터리버, 복호기가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
  20. 제 16항에 있어서,
    상기 복조된 태그 식별 정보가 저장되는 메모리가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 RFID 리더.
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