The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

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A Study on the Phase Diversity and Optimal I/Q Signal Combining Methods on a UHF RFID Receiver

UHF RFID 수신기의 위상 다이버시티 및 최적 I/Q 신호 결합 방법에 관한 연구

  • Jang, Byung-Jun (Department of Electronics Engineering, Kookmin University) ;
  • Song, Ho-Jun (Department of Electronics Engineering, Kookmin University)
  • Published : 2008.04.30
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Abstract

In this paper, the phase diverisity in a direct-conversion receiver for a UHF RFID reader is analyzed and the optimal I/Q signal combining methods is presented with respect to tag modulation. At first, fading characteristics of a single channel receiver is shown to prove the importance of phase diversity due to the phase relationship between the backscattered signal and the local oscillator. And the optimal signal combining methods are presented in order to overcome the signal power reduction due to phase diversity. In case of ASK, the power combining method is presented for the optimal I/Q combining. And the arctangent and principal component combining methods using covariance matrix of I and Q channels are presented for the optimal I/Q combining in case of PSK. In order to analyze the performance of suggested methods, the selection diversity and the optimal combining methods are compared. According to analysis and simulation results, the optimal combining methods have a maximum 3 dB SNR enhancement than selection diversity.

본 논문에서는 직접 변환 방식의 UHF RFID 수신기에서 사용되는 위상 다이버시티의 특성을 분석하고, 태그 변조 방식에 따른 최적의 I/Q 신호 결합 방법을 제시한다. 먼저 위상 다이버시티를 사용하지 않고 단일 채널 수신기를 구성했을 때 송신 신호와 국부발진기 신호 사이의 거리에 따른 위상차에 의해 발생하는 페이딩 특성을 분석하여 위상 다이버시티의 필요성을 보였다. 다음으로 이러한 페이딩 특성에 따른 수신 신호의 감쇄 특성을 극복하기 위한 최적의 I와 Q 채널의 결합 방법을 제안하였다. ASK의 경우, AWGN 환경에서 I와 Q 채널의 전력 평균값이 최적 신호 결합 방법임을 확인하였고, PSK의 경우는 최적 신호 결합 방법으로 arctangent 방법 및 principal component 결합 방법을 제안하였다. 제시된 결합 방법의 성능 비교를 위해 시간 파형 및 심볼 에러확률 성능을 I와 Q 패널 중 최적의 SNR 값을 갖는 패널을 선택하는 선택 다이버시티와 비교하여 분석하였다. 이론 분석 및 시뮬레이션 결과, 제시된 방법이 선택 다이버시티에 비해 최대 3 dB의 SNR 개선 효과를 가짐을 확인하였다.

Keywords

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