본 논문은 RFID(Radio frequency IDentification)와 무선 단말기를 이용하여 무선으로 물류를 관리하는 시스템을 구현한다. RFID Reader는 소프트웨어를 이용해 UHF 대역에서의 Class를 지정하고, 하드웨어를 제어함으로서 UHF 대역 Tag들을 인식할 수 있다. 이렇게 구현된 시스템을 이용해 보다 효율적인 물류 관리를 가능하게 하고자 한다.
This paper is for the design and implementation of the reader which can recognize the tag of the band that we do not become internationally the standardization. RFID Reader uses the software and specifies the class of UHF band. And then, it can recognize UHF band tags controlling the hardware.
본 논문은 현재 표준화되어 있지 않은 UHF 대역의 다양한 Tag를 인식할 수 있는 RFID Reader의 설계 및 구현을 위한 것이다. RFID Reader는 소프트웨어를 이용해 UHF 대역에서의 Class를 지정하고, 하드웨어를 제어함으로서 UHF 대역 Tag들을 인식할 수 있다.
본 논문은 RFID 태그 정보를 무선으로 수신하여 처리한 후 이들 정보를 RS-232, USB, Bluetooth 또는 Ethernet 인터페이스를 통하여 PC서버에 전달하는 기능을 수행하는 다기능 UHF 대역 RFID 리더 플랫폼의 설계 및 구현을 위한 것이다. 개발하고자 하는 Embedded RFID 리더는 크게 RFID 모듈, ARM 프로세서, RS-B2 인터페이스, USB 인터페이스, Enternet MAC 인터페이스, Bluetooth 인터페이스 등으로 구성된다. 본고를 통하여 RFID의 개념 및 리더의 동작원리를 소개하고 임베디드 프로세스를 사용한 리더플랫폼 및 관련 알고리즘을 제안하고 구현한다. 설계된 플랫폼에 대하여 고정형과 이동형으로 나누어 그 기능을 분석하고 평가한다.
본 논문에서는 UHF대역의 RFID 리더기용 원형편파 안테나를 설계 제작하였다. 그리고 설계 제작된 안테나의 성능분석을 통하여 Return Loss (S11)는 914 MHz에서 약 -45.529 dB로 상당히 적었으며, 안테나 이득은 약 6.09 dBi값을 얻었다. 또한 임피던스 매칭은 약 $50.48\;{\Omega}$이고, 사용 대역 중심 주파수인 911 MHz에서 축비는 1.2 dB로 설계되어 모든 RFID 리더기에 적용 가능함을 확인하였다. 따라서 RFID 리더기의 파라미터에서 가장 중요한 것 중 하나는 수신감도를 향상시켜서 원거리에서도 멀티태그를 인식하는데 있어서 원형편파 안테나의 이득을 높게 설계 제작함으로써 감도를 향상 시킬 것으로 기대 된다.
Auto-ID industries and their services have been improved since decades ago, and radio frequency identification (RFID) has been contributing in many applications. Product management can be the foremost example. In our industrial experiences, RFID in ultra high frequency (UHF) band provides much longer interrogation ranges than that of 13.56MHz; many more applications exist thereby. There should be several interesting and useful ideas on UHF RFID; however, those ideas can be limited due to the inevitable environmental circumstances that restrict the interrogation range in shorten value. This paper discusses the propagation interference among different types of readers (e.g, mobile RFID readers in stationary reader zone) in dense-reader environment. In most cases, UHF RFIDs in Korea will be dependent on the UHF mobile RFIDs. In this sense, the UHF mobile users accidently move into the stationary reader's interrogation zone. This is serious problem. In this paper, we analyze propagation loss and propose the effective channel allocation scheme that can contribute developing less-invasive UHF RFID networks. The simulation and practical measurement process using the commercial CAD tools and measurement equipments are presented.
이 연구 에서 수동형 UHF RFID을 기반으로 하는 개체 위치인식 시스템에서 리더 안테나 위치가 미치는 영향을 조사하였다. 고정식 RFID 판독기 시스템을 사용하는 개체 위치인식 시스템의 성능은 리더 안테나와 수동형 RFID 테그간 통신 시 전파의 지상 및 장애물에 의한 반사로 인하여 그 성능이 현저하게 변화된다. 이 연구에서 다양한 안테나 위치와 RF의 조건과 차이점을 연구하였으며, 본 연구에서 UHF RFID 기반 위치 파악 시스템을 구축하여 리더 안테나의 위치와 타겟 간의 내 외부 조건에 따른 성능 차이를 실험을 통하여 상세 분석하였다.
최근 UHF 대역에서 동작하는 RFID 시스템이 활발히 연구되고 있으며, 유통 물류 분야를 시작으로 다양한 분야에서 사용되고 있다. 본 연구에서는 UHF RFID 시스템의 주파수 간섭 중 RFID 시스템 설계시 가장 문제가 되고 있는 리더간 간섭을 인식 거리 측면에서 분석하였다. RFID 주파수 간섭를 정량적으로 분석하기 위하여 새로운 성능 지표로 IRRR을 정의하고, IRRR의 유용성을 보이기 위해 두 개의 RFID 리더와 하나의 태그로 구성된 측정 시스템을 구성하여 IRRR이 실제 환경의 특성을 반영하고 있음을 확인하였다. 따라서, 실제 다양한 RFID 시스템을 설치할 때 IRRR을 설계 파라미터로 사용함으로써 주파수 간섭 문제를 해결할 수 있을 것이다.
UHF 대역과 13.56MHz를 동시에 지원하는 단일 패키지의 Multi band RFID 리더를 설계하고 SIP (System in Package)로 구현하였다. 제안된 리더 시스템은 UHF 대역에서 많이 사용되는 EPC Class1 Gen.2 표준과 HF대역인 13.56MHz에서 사용하는 ISO14443 A/B, ISO15693 프로토콜을 지원하고, RISC 코어에 탑재된 내장형 S/W에 의하여 동작 모드를 선택하도록 설계되었다. 제작된 시스템은 $40mm{\times}40mm$, 4 layer의 SiP 위에 구성되어 있으며 3.3V의 단일 공급전압으로 최대 210mA의 전류소모를 통해 13.56MHz의 경우 최대 5cm, UHF 대역의 경우 최대 20cm 인식거리를 실현하였다.
UHF FRID 리더에서 태그 인식률을 향상시키기 위한 누설신호 상쇄회로 시스템을 제안하였다. 제안된 구조는 송/수신 신호의 전력 차이를 감지하는 전파환경 모니터링 블록과 누설신호를 상쇄시키는 누설신호 상쇄블록으로 구성되었다. Feed-forward 상쇄 방식을 기본으로 하여 방향성결합기, 디지털제어감쇄기, 위상천이기 등으로 구성된다. 누설신호 상쇄회로 시스템은 안테나와 리더 사이에 설치해서 기존 리더의 성능을 향상시킬 수 있다. 측정 결과 국내 UHF RFID 리더 표준에서 사용하는 주파수 대역에서 29.4~30.9dB의 누설신호 상쇄 효과를 얻었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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