KR100778306B1 - RFID system for low powered reader-tag communication and method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선주파수를 이용하여 비접촉식으로 RFID 태그(Tag)의 식별정보를 판독하거나 기록하는 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification) 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리가 내장되어 있지 않는 수동형 태그를 활성화시킬 수 있도록 소정 주파수대역의 전자기파를 방사하는 고주파 방사장치(RF shower system)을 포함하여 구성된 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a radio frequency identification (RFID) system that reads or records identification information of an RFID tag in a non-contact manner using radio frequency, and more particularly, a passive tag having no built-in battery. The present invention relates to a radio frequency identification system for low power reader-tag communication, including a high frequency radiator (RF shower system) for radiating electromagnetic waves of a predetermined frequency band so as to activate a.
본 발명에 따른 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 시스템은, 하나 RFID 리더와, 하나 이상의 수동형 태그로 이루어진 무선주파수인식(RFID) 시스템에 있어서, 상기 수동형 태그를 활성시키기 위해서 소정 주파수대역의 고주파를 연속적으로 또는 일정시간 동안 방사하는 고주파 방사장치를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다. 상기 리더는 휴대폰이나 PDA 등과 같은 이동통신단말기에 장착되며 리더와 수동형 태그 사이에서 전력 전송이 일어나지 않으므로 리더에서 방사되는 RF신호의 출력을 최소화할 수 있어 소형화 및 저가격화가 가능할 뿐만 아니라 인접한 리더 또는 이동통신단말기 사이에 주파수 간섭을 일으키기 않는 것을 특징으로 한다. In a radio frequency identification system for low power reader-tag communication according to the present invention, in a radio frequency identification (RFID) system consisting of one RFID reader and one or more passive tags, a high frequency of a predetermined frequency band is activated to activate the passive tag. It characterized in that it further comprises a high frequency radiator continuously or radiating for a predetermined time. The reader is mounted on a mobile communication terminal such as a mobile phone or PDA, and since power transmission does not occur between the reader and the passive tag, it is possible to minimize the output of the RF signal radiated from the reader, thereby miniaturizing and lowering the price, and also adjacent reader or mobile communication. It is characterized by not causing frequency interference between terminals.
RFID, 태그, 리더, USN, 유비쿼터스, 고주파방사, 무선전력전송RFID, Tag, Reader, USN, Ubiquitous, High Frequency Radiation, Wireless Power Transmission
Description
도1은 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 기본적인 구성을 보여주는 구성도,1 is a block diagram showing the basic configuration of an RFID system according to the prior art,
도2는 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 작용을 보여주는 구성도,2 is a block diagram showing the operation of the RFID system according to the prior art;
도3은 본 발명에 따른 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식(RFID) 시스템의 기본적인 구성을 보여주는 구성도,3 is a block diagram showing the basic configuration of a radio frequency identification (RFID) system for low power reader-tag communication according to the present invention;
도4는 본 발명에 따른 RFID 시스템의 일 실시예를 보여주는 구성도,4 is a block diagram showing an embodiment of an RFID system according to the present invention;
도5는 본 발명에 따른 RFID 시스템의 구성을 보여주는 블럭도,5 is a block diagram showing the configuration of an RFID system according to the present invention;
도6은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 작용을 보여주는 구성도,6 is a block diagram showing the operation of the RFID system according to the present invention;
도7은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 다른 실시예를 보여주는 구성도,7 is a block diagram showing another embodiment of the RFID system according to the present invention;
도8은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 다른 구성을 보여주는 블럭도,8 is a block diagram showing another configuration of the RFID system according to the present invention;
도9는 본 발명에 따른 RFID 시스템을 이용한 USN의 일예를 보여주는 구성도이다.9 is a block diagram showing an example of a USN using an RFID system according to the present invention.
본 발명은 무선주파수를 이용하여 비접촉식으로 RFID 태그(Tag)의 식별정보 를 판독하거나 기록하는 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification) 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 배터리가 내장되어 있지 않는 수동형 태그를 활성화시킬 수 있도록 소정 주파수대역의 전자기파를 방사하는 고주파 방사장치(RF shower system)을 포함하여 구성된 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a radio frequency identification (RFID) system for reading or recording identification information of an RFID tag in a non-contact manner using radio frequency, and more particularly, a passive tag having no built-in battery. The present invention relates to a radio frequency identification system for low power reader-tag communication, including a high frequency radiator (RF shower system) for radiating electromagnetic waves of a predetermined frequency band so as to activate a.
일반적으로 무선주파수인식(RFID, Radio Frequency IDentification)은 무선주파수를 사용하여 태그가 가지고 있는 정보를 비접촉식으로 독출하거나 기록하는 기술로서, 태그가 부착된 물건이나 동물, 사람 등을 인식·추적·관리할 수 있는 기술을 말한다. 이러한 RFID 시스템은 고유한 식별정보를 가지고 있으며 물건나 동물 등에 부착되는 태그(Tag 또는 Transponder)와, 이 태그가 가지고 있는 식별정보를 읽거나 또는 쓰기 위한 리더(Reader 또는 Interrogator)로 이루어진다.In general, Radio Frequency IDentification (RFID) is a technology that uses radio frequency to read or record information on a tag in a non-contact manner, and can recognize, track, and manage tagged objects, animals, and people. Speak skills you can. Such an RFID system has a unique identification information and consists of a tag (tag or transponder) attached to an object or animal, and a reader (reader or interrogator) for reading or writing the identification information of the tag.
도1은 이러한 RFID 시스템의 기본적인 구성을 보여주는 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 RFID 태그(5)는 IC 칩과 안테나로 이루어지고, 상기 IC 칩에는 RF송수신회로, 제어로직 및 메모리가 내장되어 있다. 그리고 상기 태그(5)는 배터리가 내장되어 있는 능동형 태그와 배터리가 내장되어 있지 않는 수동형 태그로 구분되며, 다양한 크기 및 형태를 가진다. 그리고 상기 리더(1)는 특정 주파수대역의 RF신호를 태그(5)로 전송함과 아울러 태그(5)에서 반사되어 오는 RF신호를 수신한다. 상기 리더(1)는 안테나와 RF송수신부 그리고 신호를 처리하기 위한 신호처리부 등으로 구성된다. 상기 태그(5)는 리더(1)에서 전송되는 RF신호를 반사함과 아울러 반사되는 RF신호에 식별정보를 포함하는 정보를 변조시켜 송신한다. 한편, 상기 리더 (1)는 컴퓨터 등의 정보처리장치와 연결되어 있다. 따라서 상기 리더(1)에서 독출된 테이터는 정보처리장치의 응용프로그램을 이용하여 분석하게 된다.1 shows a basic configuration of such an RFID system. As shown, the
도2는 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 기본적인 작용을 보여주는 구성도이다. 도시된 바와 같이, 이때 상기 태그(5)는 배터리가 내장되지 않은 수동형 태그(Passive tag)이다. 따라서 상기 리더(1)와 수동형 태그(5) 사이에서 통신이 이루어지기 위해서는 먼저 상기 수동형 태그(5)에 전원을 공급하여 활성화시켜야 한다. 이를 위해 상기 리더(1)는 소정 주파수대역의 고주파를 이용하여 질문신호와 함께 전력을 무선으로 전송한다. 이와 같이 종래의 RFID 시스템에서는 리더(1)-태그(5)사이에 질문신호의 전송과 함께 수동형 태그를 활성화시키기 위한 전력전송이 함께 수행되는 것이 특징이다.2 is a block diagram showing the basic operation of the RFID system according to the prior art. As shown, the
일반적으로 리더가 수동형 태그의 IC 칩을 활성화시키기 위한 전력 전송방법으로는 자계결합(megnetic coupling) 방식과 고주파(RF) 방식이 있다. 자계결합 방식은 리더와 태그의 다권선 코일 사이의 유도작용을 이용하여 전력을 전송하는 것으로 태그의 다권선 코일에 흐르는 교류전류를 정류하여 직류전원으로 사용한다. 그러나 이러한 자계결합 방식은 태그의 인식거리가 매우 짧기 때문에 물류관리, 출입관리 및 교통카드 등 한정된 목적으로만 사용된다. 반면에 고주파 대역의 전자기파와 그 반사 변조(Backscattered Modulation)를 이용하는 고주파 방식은 IC 칩을 동작시는데 필요한 동작전원을 리더(1)의 고주파 신호로부터 공급받는다. 즉, 상기 리더(1)에서 전송되는 무선 주파수(RF)는 태그 안테나에 교류를 발생시키고 발생된 교류는 정류기를 통해서 정류된 후 IC 칩 등을 작동시키기 위한 직류전원으로 사용 된다. Generally, a power transmission method for a reader to activate an IC chip of a passive tag includes a magnetic coupling method and a high frequency (RF) method. The magnetic field coupling method transmits electric power by using the induction action between the reader and the multi-winding coil of the tag. However, this magnetic field combining method is used only for limited purposes such as logistics management, access control and traffic card because the recognition distance of the tag is very short. On the other hand, the high frequency method using the electromagnetic wave of the high frequency band and its reflection modulation (Backscattered Modulation) receives the operating power required to operate the IC chip from the high frequency signal of the reader (1). That is, the radio frequency (RF) transmitted from the
따라서 무선 주파수를 이용한 전력공급 방식을 이용하면 태그와 리더간의 통신거리를 4m~10m 이상으로 늘릴 수 있다. 또한 이론적으로는 리더가 송출하는 고주파의 송신출력을 증대시키면 태그와 리더간의 통신거리는 더욱 늘릴 수도 있다. 그러나 리더의 송신 출력이 커질수록 인접한 리더 사이 또는 동일하거나 유사한 주파수를 사용하는 무선통신서비스 사이에 주파수 간섭이 일어난다. 특히, 앞으로 개인용 이동통신단말기에 리더를 장착할 경우 리더간의 간섭 문제가 심화될 우려가 매우 크다. 한편, 종래의 RFID 시스템에서의 태그는 단순히 식별코드를 저장하는 기능에 머물렀으므로 리더가 요청할 때만 일시적으로 활성화되는 수동형 태그가 사용되었다. 그러나 최근의 태그는 프로세서와 메모리가 장착되어 읽기/쓰기가 가능하고 각종 센서가 결합되어 이력관리 및 환경정보의 센싱기능이 요구되므로 리더가 존재하지 않는 경우에도 계속적으로 활성화되어 있는 능동형 태그(Active tag)가 요구된다. 그러나 이러한 능동형 태그는 자체적으로 배터리가 내장되므로 가격이 비싸고 소형화가 어려우며 배터리 수명에 따라 사용 기간이 제한 받는 단점이 있었다. Therefore, using the power supply method using the radio frequency can increase the communication distance between the tag and the reader to more than 4m ~ 10m. Theoretically, increasing the transmission power of the high frequency transmitted by the reader may increase the communication distance between the tag and the reader. However, as the transmission power of the reader increases, frequency interference occurs between adjacent readers or between wireless communication services using the same or similar frequencies. In particular, when a reader is mounted on a personal mobile communication terminal, there is a great concern that the interference problem between the readers will deepen. On the other hand, since the tag in the conventional RFID system simply stayed in the function of storing the identification code, a passive tag that is only temporarily activated when requested by the reader is used. However, the recent tag is equipped with a processor and memory, which can read / write, and various sensors are combined to require history management and sensing of environmental information. Therefore, the active tag is continuously activated even when no reader exists. ) Is required. However, these active tags have a disadvantage in that they are expensive, difficult to miniaturize, and their service life is limited due to battery life.
또한 앞으로 RFID 시스템에 있어서의 태그는 유비쿼터스 센서로서의 역할이 기대된다. 즉, 리더의 요청이 있을 때만 초기에 입력된 식별정보을 전달하는 단순기능에서 벗어나서 센싱 및 메모리 기능이 추가되어 주변의 환경정보(온도, 습도, 오염정보, 균열정보 등)를 스스로 탐지하여 능동적으로 네트워크에 전달하는 유비쿼터스 센서(u센서)로서 기능할 것으로 예상된다. 또한 빌딩의 벽이나 바닥 그리고 길거리의 전신주나 보도 등 모든 사물 뿐만 아니라 자동차, 동물이나 사람에까지 초소형 태그(u센서)가 부착되고, 곳곳에 태그의 정보를 읽을 수 있는 리더를 설치하거나 사용자가 리더를 휴대하여 주변의 환경정보를 실시간으로 수집하고 네크워크(Network)를 통해 전파하는 유비쿼터스 센서 네트워크(USN;Ubiquitous Sensor Network) 시대가 도래할 것으로 전망된다.In addition, the tag in the RFID system is expected to play a role as a ubiquitous sensor. In other words, the sensing and memory functions are added to remove the initial input of identification information only at the request of a reader, thereby actively detecting the surrounding environmental information (temperature, humidity, pollution information, crack information, etc.). It is expected to function as a ubiquitous sensor (u sensor) that transmits to. In addition, a small tag (u-sensor) is attached to cars, animals, and people as well as all objects such as walls and floors of buildings and street poles and sidewalks, and there are readers who can read the information of the tags everywhere. The era of the Ubiquitous Sensor Network (USN), which is portable and collects environmental information in real time and propagates through the network, is expected to arrive.
이러한 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 구축하기 위해서는 선행적으로 저가격, 고기능, 초소형 태그의 개발이 요구된다. 이러한 USN에 적합한 태그는 어느 곳이나 설치할 수 있을 정도로 저가인 동시에 소형이며, 센싱기능이 결합되고 보다 많은 양의 정보를 저장하거나 처리할 수 있어야 한다. 따라서 이러한 기능을 수행하기 위해서는 태그에 연속적인 전원공급이 필요하다. 그러나 수동형 태그는 작동에 필요한 에너지를 리더로부터 공급받기 때문에 리더가 존재하지 않거나 리더가 전력을 전송하지 않으며 태그를 활성화시킬 수 없다. 따라서 종래의 수동형 태그는 연속적인 환경정보의 센싱기능을 달성할 수 없었다. 또한 충분한 인식거리를 확보하고 고기능을 달성하기 위해서는 리더의 출력이 크게 증가되어야 하는데, 리더의 출력이 커질수록 인접한 리더 사이에 주파수 간섭이 커지는 문제점이 있다. 또한 수동형 태그가 센싱기능을 수행하기 위해서는 리더가 태그와 근접하게 위치되어야 하므로 리더의 이동성이 크게 제한 받는 문제점이 있었다. 반면에 배터리를 내장하는 능동형 태그는 상술한 바와 같이 소형화 및 저가격화가 극히 어렵다는 문제점을 가지고 있다. In order to build such a ubiquitous sensor network (USN), development of low-cost, high-performance, ultra-small tags is required. Tags suitable for these USNs are inexpensive and compact enough to be installed anywhere, combined with sensing capabilities and capable of storing or processing larger amounts of information. Therefore, a continuous power supply is required for the tag to perform this function. However, passive tags receive the energy needed to operate them from the reader so that no reader exists or the reader does not transmit power and cannot activate the tag. Therefore, the conventional passive tag could not achieve continuous sensing function of environmental information. In addition, in order to secure a sufficient recognition distance and achieve a high function, the output of the reader must be greatly increased. As the output of the reader increases, there is a problem in that frequency interference between adjacent readers increases. In addition, the passive tag has a problem that the mobility of the reader is greatly limited because the reader must be located close to the tag in order to perform the sensing function. On the other hand, the active tag with a built-in battery has a problem that it is extremely difficult to miniaturize and low price as described above.
이에 따라 자체적으로 배터리가 내장되지 않으므로 가격이 저렴하고 소형이 면서도 센싱기능 등 고기능을 수행할 수 있는 새로운 형태의 수동형 태그의 개발이 요청되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a demand for the development of a new type of passive tag capable of performing a high function such as a low price and a small size and a sensing function since the battery is not built in itself.
본 발명은 이러한 종래 기술에 따른 RFID 시스템의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 주된 목적은 수동형 태그가 고기능 및 다기능을 수행할 수 있도록 리더와 분리되어 독립적으로 설치되어 있고 소정 주파수대역의 고주파를 이용하여 전원을 연속적으로 공급할 수 있는 고주파 방사장치를 제공함으로써 태그의 저가격화 및 소형화를 달성함과 아울러 리더간의 주파수 간섭 문제를 해결할 수 있는 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 시스템을 제공하는 것이다.The present invention has been made to solve the problems of the RFID system according to the prior art, and the main object of the present invention is to separate the reader from the reader so that the passive tag can perform a high function and multifunction, and a high frequency of a predetermined frequency band By providing a high-frequency radiator capable of continuously supplying power by using a high-frequency radiator to achieve low cost and miniaturization of tags, and to provide a low-frequency reader-tag communication system for low-power reader-tag communication to solve the frequency interference problem between readers. will be.
또한 본 발명은 고주파 방사장치에서 방사되는 고주파에 의해 활성화된 수동형 태그와 무선통신이 가능하도록 리더가 내장된 리더 겸용 이동통신단말기를 포함하는 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 시스템을 제공하는 것이다.In another aspect, the present invention is to provide a radio frequency identification system for a low-power reader-tag communication including a reader-type mobile communication terminal with a built-in reader to enable wireless communication with a passive tag activated by a high frequency radiated from a high frequency radiator. .
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 시스템은, RFID 리더, 하나 이상의 수동형 태그, 그리고 하나 이상의 수동형 태그에 무선으로 전력을 공급하기 위하여 소정 주파수대역의 전자기파를 방사하는 고주파 방사장치를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object of the present invention, a radio frequency identification system for low-power reader-tag communication according to the present invention, is predetermined to wirelessly power an RFID reader, at least one passive tag, and at least one passive tag. It comprises a high frequency radiation device for emitting electromagnetic waves of the frequency band.
본 발명에 있어서, 상기 고주파 방사장치는 리더와 분리되어 독립적으로 설치되고, 다수 개의 태그를 커버하는 전자기파 방사구역을 갖는다. 상기 고주파 방 사장치는 내장된 배터리나 외부 전원에 의해서 작동된다. 외부 전원으로는 건물 내부 또는 외부의 전원 뿐만 아니라 태양전지를 이용한 자가발전를 포함된다. In the present invention, the high frequency radiation device is installed separately from the reader, and has an electromagnetic radiation zone covering a plurality of tags. The high frequency radiation device is operated by a built-in battery or an external power source. External power sources include self-power generation using solar cells as well as power sources inside or outside buildings.
상기 고주파 방사장치는, 외부 전원에 의해 동작하는 고주파발생부와 상기 고주파발생부에서 발생된 소정 주파수대역의 고주파를 외부로 방사하기 위한 안테나를 포함한다. 상기 고주파 방사장치의 안테나는 고주파의 방사방향을 임의로 제어할 수 있는 스마트 안테나인 것이 바람직하다. 그리고 상기 고주파 방사장치는, 자동 또는 수동방식으로 제어되며, 리더에서 송신되는 무선신호에 의해서 제어될 수 있다. 상기 고주파 방사장치는 리더로부터 송신되는 RF신호를 송신하기 위한 별도의 안테나가 더 구비된다. The high frequency radiating apparatus includes a high frequency generating unit operated by an external power source and an antenna for radiating high frequency of a predetermined frequency band generated by the high frequency generating unit to the outside. The antenna of the high frequency radiator is preferably a smart antenna that can arbitrarily control the high frequency radiation direction. The high frequency radiator is controlled in an automatic or manual manner and may be controlled by a radio signal transmitted from a reader. The high frequency radiator further includes a separate antenna for transmitting the RF signal transmitted from the reader.
상기 태그는 고주파 방사장치에서 방사하는 고주파신호를 수신하는 안테나와 상기 안테나를 통해서 수신된 전자기파로부터 직류전원을 추출하는 정류기를 포함한다. 또한 상기 태그는 하나 이상의 센서와 읽기/쓰기가 가능한 메모리 및 제어로직 또는 마이크로프로세서 등을 포함한다.The tag includes an antenna for receiving a high frequency signal radiated by the high frequency radiator and a rectifier for extracting DC power from electromagnetic waves received through the antenna. The tag also includes one or more sensors and a memory capable of reading / writing and control logic or microprocessor.
한편, 상기 고주파 방사장치에서 방사하는 소정 주파수대역의 전자기파는 어떠한 정보도 갖지 않는 순수한 연속파이다. 그리고 본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 고주파 방사장치가 방사하는 고주파와 상기 리더가 방사하는 RF신호의 주파수대역은 서로 다르다. 상기 고주파 방사장치가 방사하는 고주파의 주파수대역은 리더가 송출하는 RF신호의 주파수대역보다 고주파이다. 이때 상기 RF신호는 소정의 정보를 가지고 있는 고주파이다. On the other hand, the electromagnetic wave of the predetermined frequency band radiated by the high frequency radiator is a pure continuous wave without any information. In a preferred embodiment of the present invention, the high frequency radiated by the high frequency radiator and the frequency band of the RF signal radiated by the reader are different from each other. The frequency band of the high frequency radiated by the high frequency radiator is higher than the frequency band of the RF signal transmitted by the reader. At this time, the RF signal is a high frequency having predetermined information.
또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 고주파 방사장치가 방사하는 고 주파와 리더가 방사하는 RF신호의 주파수는 서로 같다. 이때 상기 태그는 반이중(half duplex) 방식으로 고주파 방사장치가 방사하는 전자기파와 리더가 방사하는 RF신호를 수신한다. 또한 상기 고주파 방사장치가 방사하는 고주파에는 소정의 동기신호가 포함될 수 있다. According to another embodiment of the present invention, the frequencies of the high frequency radiated by the high frequency radiator and the RF signal radiated by the reader are the same. In this case, the tag receives an electromagnetic wave emitted by a high frequency radiator and an RF signal emitted by a reader in a half duplex manner. In addition, a high frequency radiated by the high frequency radiator may include a predetermined synchronization signal.
그리고 상기 고주파 방사장치는 다수의 태그에 전력을 공급할 수 있도록 출력 레벨이 높은 고주파를 방사하고, 상기 리더는 이웃하는 리더 간에 주파수 간섭을 일으키기 않을 정도로 출력 레벨을 낮게 유지하여 RF신호를 송출한다.The high frequency radiator emits a high frequency with a high output level to supply power to a plurality of tags, and the reader transmits an RF signal by keeping the output level low so as not to cause frequency interference between neighboring readers.
한편, 이동통신단말기에 내장된 리더는 이동통신단말기의 안테나, 제어부 및 디스플레이를 전부 또는 부분적으로 공유하여 소형화 및 저가격화를 달성한다.On the other hand, the reader embedded in the mobile communication terminal achieves miniaturization and low price by sharing all or part of the antenna, the control unit and the display of the mobile communication terminal.
그리고 본 발명에 따른 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 방법은, RFID 리더와, 하나 이상의 수동형 태그, 그리고 하나 이상의 수동형 태그에 무선으로 전력을 공급하기 위하여 소정 주파수대역의 전자기파를 방사하는 고주파 방사장치를 포함하여 구성된 무선주파수인식 시스템에 있어서, In addition, the radio frequency identification method for low power reader-tag communication according to the present invention includes radio frequency radiation for radiating electromagnetic waves of a predetermined frequency band to wirelessly power an RFID reader, at least one passive tag, and at least one passive tag. In a radio frequency identification system comprising a device,
상기 고주파 방사장치가 소정 주파수대역의 고주파를 방사하여 그 방사구역 내에 위치하는 하나 이상의 수동형 태그에 전원을 공급하는 활성화단계와; 상기 리더가 소정 주파수대역의 RF신호를 이용하여 활성화된 태그에게 질문신호를 송신하는 질문단계와; 상기 태그가 질문신호를 수신하고 내부에 저장된 식별정보를 포함하는 정보를 전송하기 위해서 수신된 RF신호를 반사 변조하여 응답신호를 송신하는 응답단계를 포함하여 이루어진다.An activation step of the high frequency radiator radiating high frequency in a predetermined frequency band and supplying power to at least one passive tag located in the radiation region; A question step of the reader transmitting a question signal to an activated tag using an RF signal of a predetermined frequency band; The tag includes a response step of transmitting a response signal by reflect-modulating the received RF signal to receive the question signal and to transmit information including the identification information stored therein.
(실시예) (Example)
이하에서는 첨부도면을 참조하여 본 발명에 따른 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 시스템의 바람직한 실시예를 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment of a radio frequency identification system for low power reader-tag communication according to the present invention.
먼저, 도3은 본 발명에 따른 무선주파수인식(RFID) 시스템의 일 실시예를 보여주는 구성도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 RFID 시스템(100)은, 소정 주파수대역의 RF신호(f1)를 이용하여 질문신호를 송신하는 리더(10)와, 상기 리더(10)가 송신하는 RF신호(f1)를 반사 변조(Backscatterd Modulation)하여 식별정보를 포함하는 응답신호를 전송하는 수동형 태그(50)와, 상기 수동형 태그(50)에 무선으로 전력을 전송할 수 있도록 소정 주파수대역의 전자기파(f2)를 방사하는 고주파 방사장치(70:RF shower system)로 구성되어 있다.First, Figure 3 is a block diagram showing an embodiment of a radio frequency identification (RFID) system according to the present invention. As illustrated, the
상기 리더(10)와 태그(50)는 RF신호(f1)를 이용하여 종래와 동일한 방식으로 무선 통신이 이루어진다. 이때 상기 태그(50)는 배터리가 내장되지 않은 수동형 태그(passive tag)이다. 따라서 상기 태그(50)는 고주파 방사장치(70)가 방사하는 소정 주파수대역의 고주파(f2)를 통해서 전력을 공급받게 된다. 이와 같이 본 발명에 따른 RFID 시스템(100)은 수동형 태그(50)에 무선으로 전력을 공급하는 고주파 방사장치(70)가 리더(10)와 분리되어 설치되어 있다. 따라서 리더(10)와 수동형 태그(50) 사이에는 의도하지 않은 전력 전송을 제외하고는 전력 전송이 일어나지 않는다. 따라서 상기 리더(10)는 태그(50)에 전력을 전송할 필요가 없으므로 인접한 다른 리더와의 주파수 간섭을 최소화할 수 있도록 가능한 범위 내에서 RF신호(f1)의 출력을 낮게 유지할 수 있다. The
이하 본 발명에 따른 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 시스템 및 각 구성요소를 상세히 설명한다. Hereinafter, a radio frequency identification system and each component for low power reader-tag communication according to the present invention will be described in detail.
먼저 도4는 본 발명에 따른 RFID 시스템(100)의 바람직한 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상기 고주파 방사장치(70)는 다수의 수동형 태그(50)에 전력을 공급하기 위한 소정 주파수대역의 고주파(f2)를 전송할 수 있도록 설치된다. 이때 하나의 고주파 방사장치(70)는 다수 개의 수동형 태그(50)에 전력을 공급할 수 있는 소정 크기의 방사구역(Ra: Radiation zone)을 갖는다. 그러므로 보다 넓은 방사구역(Ra)을 형성하기 위해서는 고주파(f2)의 출력을 높이거나 여러 개의 고주파 방사장치(70)를 소정 간격으로 설치하면 된다. 예를 들어, 상기 고주파 방사장치(70)는 건물이나 빌딩의 실내공간에 설치되거나 가로변과 같은 실외에 설치될 수 있다. 상기 고주파 방사장치(70)는 내장된 배터리나 외부에서 공급되는 전원에 의해서 작동된다. 외부에서 공급되는 전원은 건물 내부 또는 외부의 전력선에서 공급되거나, 태양전지를 이용한 자가발전 시설로부터 공급된다. 따라서 상기 고주파 방사장치(70)의 방사구역(Ra) 내에 위치하는 수동형 태그(50)는 연속적으로 전원을 공급받을 수 있으므로 유비쿼터스 센서로서의 역할을 수행할 수 있게 된다.First, Figure 4 shows a preferred embodiment of the
이어 상기 태그(50)는 창고에 적재되어 있는 보관물, 매장에 진열되어 있는 상품, 컨베이어를 따라 이동하는 물건 그리고 동물이나 사람에 부착된다. 상기 태그(50)는 배터리가 내장되어 있지 않은 저가의 수동형 태그로서, 상기 고주파 방사장치(70)로부터 방사되는 고주파(f2)가 도달하는 범위 즉, 방사구역(Ra) 내에서 활성된다. 따라서 태그(50)가 이동가능한 경우에는 태그(50)가 방사구역(Ra) 내로 진입할 때부터 활성화되며 방사구역(Ra) 내에 있는 동안에는 계속하여 활성 상태를 유지한다. 이와 같이 본 발명에 시스템은 리더의 존부에 관계없이 태그가 방사구역(Ra) 내에 있는 동안에 계속하여 활성화되는 특징이 있다. The
그리고 상기 리더(10)는 소정 주파수 대역의 RF신호(f1)를 이용하여 질문신호를 송신함으로써 일정한 크기의 질문구역(In:Interrogation zone)을 갖는다. 이 질문구역(In)은 리더(10)가 송신하는 RF신호의 출력과 비례한다. 따라서 RF신호의 출력을 높이면 상기 리더(10)의 질문구역(In)도 커지게 된다. 그러나 리더에서 방사되는 RF신호의 출력이 커지면 이웃하는 리더 간에 간섭이 발생하므로 상기 질문구역은 적정한 크기로 한정되어야 한다. 예를 들어 RFID 리더를 이동통신단말기에 설치하는 경우라면 리더에서 송출되는 RF신호의 출력은 매우 제한적이어야 한다.The
이어 사용자가 휴대하고 있는 리더(10)가 태그(50) 쪽으로 이동하여 질문구역(In) 내에 수동형 태그(50)가 위치되면, 상기 태그(50)는 안테나를 통해 수신되는 고주파 신호를 반사하고 여기에 정보를 실어서 응답신호를 송신하게 된다. 이때 상기 태그(50)는 일정한 크기의 응답구역(Re:Response zone)을 형성하고 응답구역(Re)의 크기는 반사되는 RF신호와 비례한다. 이와 같이 리더(10)의 질문구역(In)과 태그(50)의 응답구역(Re)이 중첩된 상태에서 리더(10)는 태그(50)의 정보를 독출할 수 있게 된다.Then, when the
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 RFID 시스템(100)에서 상기 태그(50)의 활성은 리더(50)의 RF신호(f1)와는 무관하고 고주파 방사장치(70)에서 방사되는 고주파(f2)에만 의존한다. 따라서 상기 고주파 방사장치(70)의 출력 레벨을 높이면, 방사구역(Ra) 내에 있는 태그(50)를 활성화시킬 수 있다. 반면에 상기 리더(50)는 높은 출력의 RF신호(f1)를 방사할 필요가 없게 된다. 아울러 상기 태그(50)는 고주파 방사장치(70)의 방사구역(Ra) 내에 있는 동안 계속하여 활성화되기 때문에 소정의 센서를 이용한 환경정보의 센싱이 가능하게 된다.As described above, the activity of the
한편, 상기 고주파 방사장치(70)에서 방사되는 고주파(f2)는 어떠한 정보도 갖지 않는 순수한 연속파이다. 따라서 동일 또는 유사 주파수를 사용하는 리더(10)나 무선통신 기기에 간섭을 일으키지 않는다. 그리고 상기 고주파 방사장치(70)에서 방사되는 고주파(f2)의 대역과 리더(10)에서 송신되는 RF신호(f1)의 대역은 서로 다르거나 같게 설정된다. 즉, 고주파 방사장치에서 사용하는 고주파(f2)의 주파수와 리더가 사용하는 고주파(f1)의 주파수는 서로 다르게 설정하여 리더 간의 주파수 간섭을 근본적으로 방지하는 것이 바람직하다. 반면 고주파 방사장치에서 방사하는 고주파(f2)와 리더에서 송신하는 RF신호(f1)의 주파수대역을 동일하게 설정할 경우, 태그간 통신(Ad-hoc network) 등 다양한 기능을 수행할 수 있다. 이때 리더와 태그간 또는 태그간의 원활한 통신을 위하여 상기 고주파(f2)에 동기신호가 포함되는 것이 바람직하다.On the other hand, the high frequency f2 radiated by the
이어서 도5는 본 발명에 따른 RFID 시스템에 적용되는 리더(10), 태그(50) 및 고주파 방사장치(70)를 보다 구체적으로 보여주는 구성도이다. 각 구성들은 매우 개략적으로 도시되어 있으나 당해분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 또한 도시된 구성 중 일부는 필요에 따라 삭제하거나 추가 또는 수정하는 것이 가능하므로 본 발명의 권리범위가 도시된 예로 한정되는 것은 아니다. 5 is a block diagram illustrating the
도5를 참조하면, 본 발명에 따른 RFID 시스템(100)은 RFID 리더(10), 수동형 태그(50) 및 고주파 방사장치(70)로 구성된다. 상기 리더(10)는 종래의 것과 동일하거나 유사하다. 상기 리더(10)는 RF신호를 변조하여 송신하는 RF송신부(11)와, RF신호를 수신하여 복조하는 RF수신부(12)와, 소정 주파수대역의 고주파를 발진하는 주파수 합성기(13)와, 수신 또는 송신되는 신호를 처리하는 마이크로프로세서(14)와, 소정 주파수대역의 RF신호를 송수신하는 안테나(15)를 포함하고 있다.Referring to FIG. 5, the
그리고 수동형 태그(50) 또한 종래의 수동형 태그와 동일하거나 유사한 것으로, 크게 안테나(55)와 IC 칩(51)으로 이루어져 있으며, 배터리는 내장되어 있지 않다. 이때 상기 IC 칩(51)에는 고주파 신호를 송수신하는 RF회로(53), 제어로직(54) 및 메모리(57)가 설치되어 있다. 상기 안테나(55)는 다이폴 안테나로서 정류기(56)가 조합된 렉타나(Rectenna)이다. 상기 렉타나는 다이폴 안테나의 중앙에 정류 다이오드를 접속한 구조를 갖는다. 따라서 상기 안테나(55)는 고주파 방사장치(70)로부터 방사되는 교류형 전자기파를 수신하여 직류전원으로 변환시킬 수 있다. In addition, the
그리고 상기 태그(50)의 안테나(55)는 고주파 방사장치(70)에서 방사되는 고주파(f2)와 리더(10)가 전송하는 RF(f1)를 모두 수신할 수 있다. 즉, 상기 고주파 방사장치(70)에서 방사되는 고주파(f2)와 리더(10)에서 송신하는 RF신호(f1)의 주파수가 같은 경우에는 반이중(half duplex) 방식으로 고주파 방사장치(70)가 방사하는 고주파(f2)와 리더(10)가 송신하는 RF신호(f1)를 수신할 수 있도록 한다. 또한 상기 고주파 방사장치(70)에서 방사되는 고주파(f2)와 리더(10)에서 송신하는 고주파(f1)의 주파수가 다를 경우에는 두 개의 안테나를 각각 설치하는 것이 바람 직하다. 이때 고주파 방사장치(70)에서 방사되는 고주파(f2)를 수신하는 안테나가 렉타나이다. 상기 주파수방사장치(70)에서 방사하는 소정 주파수대역의 고주파(f2)는 리더(10)에서 송신하는 RF신호(f1)의 2배를 넘지 않는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 리더(10)와 주파수방사장치(70) 사이의 간섭을 고려하여 주파수방사장치(70)에서 방사되는 고주파(f2)의 주파수는 리더(10)에서 송신하는 RF신호(f1)의 2배인 것이 바람직하다.In addition, the
다시 도5을 참조하면, 상기 고주파 방사장치(70)는 특정 주파수대역의 고주파(f2)를 생성하는 고주파 발생부(71)와, 상기 고주파 발생부(71)에서 발생된 고주파(f2)의 출력을 높이기 위한 전력증폭기(75)와, 상기 고주파 발생부(71)와 전력증폭기(75)에 전원을 공급하는 전원부(72) 및 증폭된 고주파 신호를 외부로 방사하기 위한 고주파 안테나(73)로 구성된다. 이때 상기 고주파 안테나(73)에서 방사되는 고주파(f2)는 어떠한 신호도 포함되지 않은 순수한 연속파이다. 여기서 상기 전원부(72)는 내장된 배터리이거나 외부 전원이다. 상기 외부 전원은 고주파 방사장치(70)가 설치되는 장소에 따라 건물내부로 인입된 전원, 건물 외부의 변압기를 통해 인출되는 전력선의 전원을 사용하고, 전력이 공급되지 않는 경우에는 태양전지를 이용한 자가발전을 사용한다.Referring back to FIG. 5, the
이어서 도6은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 작용을 보여주는 개념도이다. 도5 및 도6을 참조하면, 상기 고주파 방사장치(70)에 전원이 공급되면, 상기 고주파 방사장치(70)는 고주파발생부(71)와 증폭기(75)를 통해 소정 주파수대역의 고주파(f2)를 발생시켜 안테나(73)를 통해 방사한다. 따라서 상기 고주파 방사장치(70) 의 방사구역(Ra) 내에 위치하는 태그(50)는 고주파 방사장치(70)가 방사하는 고주파(f2)를 렉타나인 안테나(55)를 통해 수신하여 직류전원을 얻는다. 그리고 정류기(56)에서 정류된 직류전원을 RF회로(53), 제어로직(54) 및 메모리(57)를 작동시키는 전원으로 사용한다. 이때 상기 고주파 방사장치(70)에서 방사하는 고주파(f2)에는 어떠한 정보도 포함되어 있지 않으므로 상기 태그(50)와 고주파 방사장치(70) 사이에서는 통신이 일어나지는 않고 단지 태그(50)에 전원을 공급할 뿐이다.6 is a conceptual diagram showing the operation of the RFID system according to the present invention. 5 and 6, when power is supplied to the
이러한 상태에서 상기 리더(10)가 소정의 RF신호(f1)를 방사한다. 이때 상기 리더(10)는 질문신호를 송신하기 위해서 주파수 합성기(13)에서 소정 주파수대역의 고주파를 생성하고, 이 고주파를 변조시킨 다음 전력증폭기를 통해 증폭한 후 안테나(15)를 통해서 외부로 방사한다. 이때 상기 리더(10)를 통해 송신되는 RF신호(f1)의 출력은 종래의 수동형 태그 RFID 시스템에서의 리더가 방사하는 RF신호의 출력보다 훨씬 낮다. 즉 종래의 리더는 수동형 태그에 전력을 공급하기 위해서 RF신호(f1)의 출력 레벨이 비교적 높았으나 본 발명에서는 전력송신이 필요없으므로 출력 레벨을 크게 낮출 수 있다.In this state, the
이어서, 상기 태그(50)는 리더(10)의 RF신호(f1)를 받아 복조하여 정보를 수신하고, 이를 근거로 메모리(57)에 저장되어 있는 정보를 포함하는 응답신호를 보내게 된다. 이때 상기 리더(10)는 정보를 포함하는 응답신호를 송신하기 위해서 리더(10)로부터 수신한 RF신호(f1)를 반사하고 변조시킨다. 즉, 상기 리더(10)로부터 방사된 RF신호(f1)를 수신하여 그대로 반사함과 아울러 반사되는 고주파 신호에 응답신호를 변조시킨 다음 안테나(15)를 통해서 외부로 방사한다.Subsequently, the
상술한 바와 같이, 상기 고주파 방사장치(70)의 방사구역(Ra) 내에 위치하는 태그(50)는 고주파 방사장치로부터 연속적으로 방사되는 전력 전송용 고주파(f2)를 전원으로 사용하므로 방사구역 내에 위치하는 동안에는 능동형 태그와 동일한 기능을 수행할 수 있다. 예들 들어, 종래의 수동형 태그에서는 구현할 수 없었던 환경정보 센싱 기능과 이력정보의 쓰기 기능 등 다양한 기능이 추가되어 유비쿼터스 컴퓨팅 시스템에서의 u센서로서의 역할을 수행할 수 있다. 또한 태그(50) 내에 배터리가 내장되지 않기 때문에 소형화 및 저 가격화를 달성할 수 있으며, 고주파 방사장치로부터 전원을 얻기 때문에 인접한 리더 간에 간섭을 일으키지 않는다. 특히 고주파 방사장치에서 사용하는 고주파의 주파수와 리더가 사용하는 고주파의 주파수를 다르게 설정함으로써 리더 간의 주파수 간섭을 근본적으로 방지할 수 있다.As described above, the
이에 따라 본 발명에 따른 RFID 리더(10)는 휴대폰이나 PDA와 같이 현재 널리 사용되고 있는 이동통신단말기에 내장하는 것이 가능하게 된다. 즉, 종래와 같이 RF신호의 출력이 높은 리더를 이동통신단말기에 내장하면, 이동통신단말기의 배터리 소모가 많을 뿐만 아니라 다수의 리더들이 매우 인접하게 되는 경우, 예를 들어 백화점이나 할인점과 같이 많은 사람이 모이는 장소에서 다수의 사용자가 리더를 사용할 경우 인접한 리더들 사이 또는 인접한 이동통신단말기 사이에 주파수 간섭이 발생되는 문제가 있다. 그러나 본 발명에 따른 리더(10)는 종래의 리더에 비해서 출력 레벨을 획기적으로 낮출 수 있으므로 인접 리더 간에 주파수 간섭을 일으킬 염려가 없고 이동통신단말기의 배터리 사용시간을 연장시키며 소형화 및 저가격화가 가능하다. 따라서 본 발명에 따른 RFID 시스템은 이동통신단말기에 RFID 리 더 기능을 추가하는데 있어서 매우 유용하게 적용될 수 있는 것이다. Accordingly, the
즉, 도7은 본 발명에 따른 RFID 시스템의 다른 실시예를 보여주는 구성도로서, 도시된 바와 같이 본 실시예의 RFID 시스템(200)은, RFID 리더가 내장된 리더 겸용 이동통신단말기(220)와, 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)가 송신하는 특정 주파수대역의 RF신호(f1)를 이용하여 반사 변조(Backscatterd Modulation) 방식으로 식별(ID)정보를 포함하는 정보를 전송하는 하나 이상의 수동형 태그(250)와, 상기 태그(250)에 무선으로 전력을 전송할 수 있도록 어떠한 정보도 갖지 않는 소정 주파수대역의 고주파(f2)를 방사하는 고주파 방사장치(270)로 구성되어 있다. That is, Figure 7 is a block diagram showing another embodiment of the RFID system according to the present invention, as shown in the
따라서 상기 태그(250)는 고주파 방사장치(270)가 방사하는 소정 주파수대역의 고주파(f2)로부터 전원을 얻어 활성화된다. 그리고 활성화된 상태의 태그(250)와 리더 겸용 이동통신단말기(220)는 소정 주파수대역의 RF신호(f1)를 이용하여 무선 통신하게 된다. 이때 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)와 태그(250) 사이에는 전력 전송이 일어나지 않는다. 그러나 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)와 고주파 방사장치(270) 사이에는 고주파 방사장치(270)를 제어하기 위한 제어신호가 전송될 수 있다.Accordingly, the
이어 도8를 참조하여 본 실시예에 따른 RFID 시스템에 적용되는 리더 겸용 이동통신단말기(220), 수동형 태그(250) 및 고주파 방사장치(270)의 구조를 보다 구체적으로 살펴본다. 도시된 바와 같이, 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)는 휴대폰이나 PAD 등과 같이 현재 널리 사용되고 있는 개인용 단말기에 RFID 리더 기능이 추가된 것이다. 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)는 음성, 화상 및 데이터 통신을 가능하게 하는 RF통신부(222), 베이스밴드부(200) 및 디스플레이부(221)를 포함하는 무선통신부(223)가 구비되어 있고, 상기 무선통신부(223)의 일측에는 RFID 리더(210)가 설치되어 있다. 상기 리더(210)에는 태그(250)에 소정의 RF신호를 송신하는 RF송신부(211)와, 상기 태그(250)에서 전송되는 RF신호를 수신하는 RF수신부(212)가 포함되어 있다. 이때 상기 리더(210)는 무선통신부(223)의 베이스밴드부(200) 및 디스플레이부(221) 그리고 배터리 등을 공통적으로 사용할 수 있도록 전기적으로 접속되어 있다. 또한 상기 무선통신부(223)와 리더(210)는 안테나를 공통으로 사용할 수 있다. 이때 상기 이동통신단말기의 안테나(215)는 13.56MHz, 900MHz, 2.4GHz 등 다양한 대역의 고주파신호를 혼합하여 사용하는 다중대역 안테나이며 수신된 신호를 분리하여 수신하기 위한 스위치(230)가 구비된다. 또한 상기 무선통신부(223)의 안테나(215)와 리더(210)의 안테나(216)를 각각 분리하여 사용하는 것도 가능하다.Subsequently, the structure of the reader /
그리고 상기 태그(250)는 전술한 실시예와 동일하거나 유사하다. 상기 태그(250)는 배터리가 구비되지 않는 수동형 태그로서 안테나(255)와, RF송수신회로(253), 제어로직(254) 및 메모리(257)가 내장된 IC 칩(251)과, 상기 안테나(255)와 결합된 정류기(256)로 구성되어 있다. 그리고 상기 태그(250)의 일측에는 트랜지스터, 홀 효과 소자(Hall effect device), 포토트랜지스터 등과 같은 센서(260)가 결합된다. 상기 센서(260)는 압력, 온도, 가속도, 진동, 습도, 가스함유, 밀도, 유속, 광도, 유량, 방사량, 자속 등을 측정할 수 있다. 그리고 상기 센서(260)에 의해서 독출된 측정 값은 입력단(262)을 통해 제어로직(254)으로 전송된 후 메모리 (257)에 저장된다. 이때 상기 센서(260)의 작동에 필요한 전원은 전원 출력단(261)을 통해서 공급된다. 상기 전원은 고주파 방사장치(270)에서 발생되는 전자기파를 정류한 직류전원이다. 그리고 상기 센서(260)는 IC 칩(251)에 일체로 집적되거나 집적화된 회로 패키지(미도시됨)에 내포될 수 있다. 그리고 하나의 태그(250)에 다수 개의 센서가 결합될 수 있다. 또한 상기 태그(250)에는 정류기(256)에서 정류된 전원을 저장하는 축전기(266)가 구비될 수 있다. 이러한 축전기(266)가 구비된 경우에는 상기 고주파 방사장치(70)가 간헐적으로 작동되어도 연속적인 환경센싱이 가능하다.And the
한편, 상기 고주파 방사장치(270)는 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)를 통해 ON-OFF 작동이 가능하도록 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)로부터 송신되는 RF신호(f1)를 수신하기 위한 RF신호 수신용 안테나(276)과 RF수신부(277) 및, 수신된 신호를 처리함과 아울러 고주파 발생부(271)를 제어하기 위한 제어부(278)를 더 포함하고 있다. 그리고 상기 고주파 발생부(271)에서 발생된 고주파(f2)를 방사하는 고주파 안테나(273)는 방사패턴의 제어가 가능한 스마트 안테나인 것이 바람직하다. 따라서 리더 겸용 이동통신단말기(220)를 이용하여 고주파 방사장치(270)을 온/오프시키거나 고주파(f2)의 방사패턴을 제어하여 특정 태그(250)에 선택적으로 전력을 공급하는 것도 가능하다. On the other hand, the high
이어, 상기 고주파 방사장치(270)는 리더 겸용 이동통신단말기(220)로부터 전송되는 RF신호(f1)와 동일한 주파수의 고주파(f2)를 시간을 달리하여 방사함으로써 주파수 간섭을 피하는 것도 가능하다. 즉, 상기 고주파 방사장치(270)는 리더와 태그 사이에 통신이 이루어지지 않는 동안에 간헐적으로 고주파 신호를 방사하여 태그(250)에 전력을 공급할 수 있다. 이때 상기 고주파 방사장치(270)에서 방사되는 고주파(f2)에는 정보신호가 포함된다. 그리고 각 태그(250)는 고주파 방사장치(270)에서 방사되는 고주파(f2)를 반사 변조하여 태그간 통신에 사용하게 된다. 또한 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)도 태그(250)에서 전송되는 신호를 수신할 수 있다. 이때 상기 고주파 방사장치(270)가 간헐적으로 고주파를 방사하는 경우에는 각 태그(250)에 축전기(266)가 구비되는 것이 바람직하다.Subsequently, the
이하 도9를 참조하여 본 발명에 따른 RFID 시스템의 작용예를 간단히 설명한다. 먼저, 상기 고주파 방사장치(270)에 전원이 공급되는 상태에서 리더 겸용 이동통신단말기(220)로부터 제어신호(또는 질문신호)가 수신되면 작동된다. 즉, 상기 고주파 방사장치(270)는 리더 겸용 이동통신단말기(220)의 제어신호에 따라 선택된 특정한 태그(250)나 방사구역 내에 있는 태그(250)에 전력을 공급한다. 그러면, 상기 태그(250)는 고주파 방사장치(270)에서 방사되는 고주파(f2)를 수신 및 정류하여 RF회로(253), 제어로직(245), 메모리(257) 및 센서(260)를 작동하는 전원으로 사용한다. 이때 상기 센서(260)는 리더 겸용 이동통신단말기(220)의 리더부(210)와 통신하지 않는 동안에도, 압력, 온도, 가속도, 진동, 습도, 가스함유, 밀도, 유속, 광도, 유량, 방사량, 자속, 페하(pH) 등을 측정하고, 측정 값은 메모리(257)에 저장한다. 그리고 센서(260)는 필요에 따라 상기 축전기(266)에 축전되어 있는 전원을 사용한다.An operation example of the RFID system according to the present invention will be briefly described with reference to FIG. First, when a control signal (or question signal) is received from the reader /
이어 상기 이동통신단말기의 전환스위치를 예를 들어, 이동통신모드에서 RFID 모드를 전환시키면, 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)에 내장된 리더(210)가 RF신호(f1)를 통해 질문신호를 송신하게 된다. 그러면 질문구역(In) 내에 있는 수동형 태그(250)들은 리더(210)로부터 수신한 RF신호를 반사 변조(Backscatter Modulator)하거나(f1과 f2가 다른 경우) 고주파 방사장치(270)로부터 수신한 고주파를 반사 변조하여(f1과 f2가 동일한 경우) 상기 메모리(257)에 저장된 정보를 전송하게 된다. 그리고 f1와 f2의 주파수가 동일하고 f2에 동기신호 등이 포함된 경우에는 이웃하는 태그(250)들 사이에서도 태그간 통신이 일어나게 된다.Subsequently, when the switching switch of the mobile communication terminal is switched to, for example, the RFID mode in the mobile communication mode, the
이어서, 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)의 베이스밴드부(200)는 수신된 신호를 신호처리한 다음 디스플레이부(221)에 표시하게 된다. 그리고 상기 베이스밴드부(200)에는 태그로부터 수신된 데이터를 처리하기 위한 운용 소프트웨어가 설치되어 있다. 그리고 상기 리더 겸용 이동통신단말기(220)는 베이스밴드부(200)에서 처리한 정보를 유·무선 네트워크를 통해서 별도의 컴퓨터나 호스트 서버로 제공하여 유비쿼터스 센서 네트워크(USN;Ubiquitous Sensor Network)를 형성하게 된다.Subsequently, the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 저전력 리더-태그 통신을 위한 무선주파수인식 시스템은, 다수의 수동형 태그에 전자기파를 이용하여 동작전원을 공급하는 고주파 방사장치를 리더와 분리하여 설치함으로써 태그의 저가격화를 달성하고 리더간의 주파수 간섭 문제를 획기적으로 해결할 수 있는 효과가 있다.As described above, the radio frequency identification system for low-power reader-tag communication according to the present invention, by lowering the price of the tag by installing a high-frequency radiator for supplying operating power to the plurality of passive tags using electromagnetic waves separately from the reader And solve the frequency interference problem between readers.
본 발명은 또한 리더와 태그간에 전력송신이 필요 없어 저전력 리더의 구현 및 소형화와 저가격화가 가능하므로 기존의 휴대폰이나 PDA 등과 같은 이동통신단말기에 용이하게 내장할 수 있어 실현가능한 리더 겸용 이동통신단말기를 제공할 수 있는 효과가 있다.The present invention also provides a reader-compatible mobile communication terminal that can be easily embedded in a mobile communication terminal such as a mobile phone or a PDA, since it is possible to implement a low-power reader, and to miniaturize and lower the cost since power transmission is not required between the reader and the tag. It can work.
본 발명에 따른 태그는 내부에 배터리가 내장되지 않는 수동형으로서 소형화 및 저가격화가 가능한 동시에 고주파 방사장치를 통해 연속적인 전원의 공급이 가능하므로 환경정보 센싱 등과 같은 고기능 및 다기능을 달성할 수 있는 수동형 태그(u센서)를 제공하는 효과가 있다.The tag according to the present invention is a passive type that does not have a built-in battery, and can be miniaturized and reduced in price, and at the same time, it is possible to supply continuous power through a high-frequency radiator, thereby achieving a high function and multifunction such as environmental information sensing. u sensor) is effective.
본 발명에 따른 상기 고주파 방사장치는, 일반 전원뿐만 아니라 태양전지를 이용한 자가발전 등 다양한 전원을 사용하고 비교적 넓은 방사구역을 가지므로 실내 뿐만 아니라 길거리의 전신주나 보도 등 어느 곳이나 설치되어 모든 사물 뿐만 아니라 자동차, 동물이나 사람 등에 부착된 수동형 태그를 활성화시켜서 언제 어디서든지 태그(u센서)의 정보를 읽거나 쓸 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)의 실현을 가능하게 한다.The high-frequency radiating device according to the present invention uses various power sources, such as self-power generation using solar cells as well as general power sources, and has a relatively wide radiation area, so that not only indoors but also any places such as telegraph poles or sidewalks on the street, Rather, it enables passive tags attached to cars, animals, or people to enable the realization of a ubiquitous sensor network (USN) that can read or write information on tags (u-sensors) anytime, anywhere.
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