Design of an Improved Anti-Collision Unit for an RFID Reader System Based on Gen2

In this paper, we propose an improved anti-collision algorithm. We have designed an anti-collision unit using this algorithm for the 18000-6 Type C Class 1 Generation 2 standard (Gen2). The Gen2 standard uses a Q-algorithm for incremental method on the Dynamic Slot-Aloha algorithm. It has basically enhanced performance over the Slot-Aloha algorithm. Unfortunately, there are several non-clarified parts: initial $Q_{fp}$ value, weighted C, and the ending point of the algorithm. If an incorrect value is selected, it causes degradation in performance. Thus we propose an improved anti-collision algorithm by clearly defining the vague parts of the existing algorithm. Simulation results showed an improved performance of up to 34.8% using an optimized value of C and the initial $Q_{fp}$ value. With the ending condition, performance is 34.7%. The anti-collision unit is designed using the Verilog HDL. The module was synthesized using Synopsys' Design Compiler and the TSMC $0.2{\mu}m$ standard cell library. The synthesized result yielded 3,847 gates, and was guaranteed under the proposed working frequency of 19.2MHz.

Gen2 리더 시스템의 개선된 충돌방지 유닛 설계

본 연구에서는 UHF 대역의 18000-6 Type C Class 1 Generation 2(이하 Gen2) 표준의 충돌방지 알고리즘을 사용하여 개선된 충돌방지 알고리즘을 제안하고 이를 토대로 충돌방지 유닛을 설계하였다. Gen2 표준은 슬롯 알로하 알고리즘 계열에서 비교적 높은 성능을 가지는 증가형 방식을 채택하여 사용하고 있으며, 이를 위해 Q 알고리즘을 제시하고 있다. 하지만 슬롯 카운터 선택 파라미터 Q에 따른 가중치 C값과 초기 $Q_{fp}$값, 태그 식별 종료시점의 세 가지 조건에 대한 정확한 정의가 되어 있지 않아, 잘못된 값 선택으로 인한 성능의 저하가 우려된다. 따라서 본 연구에서는 기존 알고리즘의 정의되지 않은 부분을 고려하여 개선된 충돌방지 알고리즘을 제안한다. 최적의 C값과 초기 $Q_{fp}$값을 적용하여 실험한 결과, 최대 식별 효율은 34.8%이었고, 식별 종료 시점 조건을 추가하였을 경우 34.7%였다. 개선된 Q 알고리즘을 이용한 충돌방지 유닛을 Verilog HDL을 사용하여 설계하였다. Synopsys 사의 Design Compiler를 이용하여 합성하였으며, TSMC $0.25{\mu}m$ 공정 표준 라이브러리를 이용하였다. 합성 결과 설계된 모듈의 게이트 수는 3,847개이며, 제안된 클럭인 19.2MHz에서의 동작을 충분히 만족하였다.