Fading 채널 환경에서의 UHF 대역 RFID Reader의 성능 향상

Abstract

UHF RFID 시스템의 태그는 리더로부터 전원을 공급 받아 동작한다. 결과적으로 태그의 단가가 절감되는 장점은 있지만, 파워 전달의 성능에 따라서 시스템의 성능이 좌지우지 되는 경향을 보인다. 또한 다중 경로(Multi-Path) 환경에서는 신호가 크고 작아지는 페이딩 현상이 발생하여, 파워 전달 성능이 감소하고, 인식 거리 및 인식 영역의 감소로 이어지게 된다. 리더 수신 구조에 있어서는 직접 변환(Direct Conversion)을 사용하므로, 태그 신호와 수신 믹서 신호의 위상 차로 인한 기저 대역 신호의 크기 감소를 가져오게 된다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 반송파 파장의 절반의거리 차로 기존의 파워에 비해 절반의 파워를 가진 두 개의 안테나를 배치한다. 이러한 구조는 안테나 빔의 각을 줄여, 다중 경로 페이딩의 효과를 줄이는 한편, 양쪽 안테나의 위상 차를 다르게 하여 다양한 안테나 빔 패턴을 생성하여, 인식 범위 또한 늘리는 효과를 가지게 된다. 또한 수신 구조에 있어서는, 두 개의 안테나에서 생성되는 증가된 위상 다이버스티를 이용함으로써, 수신 성능 또한 증가하는 효과를 가진다. 이러한 과정을 수행할 수 있도록, Matlab 시뮬레이터를 통하여 물리적인 환경을 구성하고, 구성된 환경에서 기존의 단일 안테나 구조의 리더와 제안된 다중 안테나 구조의 리더를 배치하고, 태그 파워 전달 및 수신 태그 신호의 인식 성능을 비교 분석 하여, 성능의 향상을 확인하였다.; In UHF RFID System, Tag can operate by supplying power with the RF signal of reader. As a result, it makes the cost of tag decreased, but it makes the performance of system dependent to the power transmission performance. Especially in multi-path environment, it appears multi-path fading, in which signal of reader and tag increase and decrease according to the locations of tags and reader, making identification distance and area decreased. So there are many trials for overcoming multi-path fading effect. The one idea is using narrow beam width antenna for lessening the multi-path effect invented by OMRON technology. But it has some defects that it makes the identification area smaller because of the narrow beam width. In this paper, we suggest dual antenna system for solving two problem; multipath fading and decreased identification area. It can make beam width more narrow using the correlation of two antennas. And using phase difference of two antennas, we can get various beam patterns for widening identification area. And also in receiver part, the suggested scheme makes the extension of receiver diversity. As a result, the performance of receiver increases. For verifying the performance of suggested method, first, we generate the physical multi-path environment using Matlab simulator. Second, we locate conventional and suggested antenna scheme in simulated environment. Third, for each location of tag, we analyze and evaluate the transmission performance of the reader radiation power and the identification performance of receiver scheme.