JP2011259402A - 周波数校正固定装置及び周波数校正固定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】調整可能な外部発振器を校正固定することにより、固定周波数を生成して出力する周波数校正固定装置及び周波数校正固定方法を提供する。
【解決手段】周波数校正固定装置２０は、発振周波数ＯＳＣと正確な外部クロック信号ＥＣＬＫとを比較して周波数誤差値を生成し、周波数誤差値に基づき、対応する校正信号ＣＳを生成する処理ユニット２４と、校正信号ＣＳ及び発振周波数ＯＳＣに基づき、発振周波数ＯＳＣを所定の周波数に校正固定するのに使用される固定電圧を生成する周波数調整ユニット２６とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、周波数校正固定装置及び周波数校正固定方法に関し、特に、調整可能な外部発振器を校正固定することにより、固定周波数を生成して出力する周波数校正固定装置及び周波数校正固定方法に関する。
従来、２つの装置又はシステム間において、信号の相互伝送を行う場合、２つの装置又はシステムは、まず、共通の周波数（又は信号と称す）を取得する必要がある。例えば、第３世代移動通信システムにおけるＷＣＤＭＡでは、携帯電話（ｃｅｌｌ ｐｈｏｎｅ）と基地局（ｂａｓｅ ｓｔａｔｉｏｎ）との間は、１９．２ＭＨｚの同期周波数が採用される。この１９．２ＭＨｚの同期周波数は、携帯電話と基地局との間の装置／システムの切換を行う同期周波数とされる。また、同期切換を確実に行うために、上記同期周波数は、僅かな誤差もない高精度が要求される。
一般に、上述の問題を解決する方法は、複数存在する。第１の方法は、非常に高精度の周波数発振器を使用することにより、システムの切換を行うときに必要な同期周波数を、携帯電話及び基地局にそれぞれ提供する方法である。第２の方法は、ネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）又は高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）タイムスタンプ（ＴｉｍｅＳｔａｍｐ）を有するプロセッサを使用する方法である。この方法は、プロセッサがネットワークの標準時間に基づいて誤差値を確認し、ソフトウェアを介して発振器を調整することにより、周波数発振器に固定同期周波数を生成させるものである（図１を参照）。図１中、タイムスタンプ１２を有するプロセッサ１０は、ネットワークタイムサーバＮＴＳの時間信号を受信する。次に、プロセッサ１０内部の演算法により、時間信号を分析し、その結果に基づき、位相同期回路（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ；ＰＬＬ）１４を設定する。次に、位相同期回路１４を介して水晶発振器１６を調整する。最後に、水晶発振器１６の周波数及び内部発振器１８の周波数を位相同期回路１４に繰り返しフィードバックすることにより、最終的に、周波数固定を達成する。
しかし、上述の第１の方法において使用される高精度の周波数発振器は、多くのコストが必要となる。また、高精度の周波数発振器は、大量生産に適用できないため、コストを低減させることができないという問題を有する。また、第２の方法では、一般に普及していないタイムスタンプを有する特殊なプロセッサを使用する必要がある。また、このプロセッサを使用することにより、内部で生成される周波数とネットワークタイムサーバとの間の誤差値を確認することができるが、内部発振器に高価格の高精度の発振器が採用されない場合、周波数に誤差が発生する恐れがあるという問題を有する。
本発明の第１の目的は、調整可能な外部発振器が生成する発振周波数と、正確な外部クロック信号と、を比較することによって生成された周波数誤差値を周波数調整ユニットに提供することにより、調整可能な外部発振器を所定の周波数に校正固定する周波数校正固定装置を提供することにある。
本発明の第２の目的は、調整可能な外部発振器が生成する発振周波数と、正確な外部クロック信号と、を比較することによって生成された周波数誤差値に基づき、調整可能な外部発振器を所定の周波数に校正固定する周波数校正固定方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の第１の形態によれば、正確な外部クロック信号を受信し、電圧により、発振周波数を制御する調整可能な外部発振器を所定の周波数に校正固定する周波数校正固定装置であって、前記発振周波数と前記正確な外部クロック信号とを比較して周波数誤差値を生成し、前記周波数誤差値に基づき、対応する校正信号を生成する処理ユニットと、前記校正信号及び前記発振周波数に基づき、前記発振周波数を前記所定の周波数に校正固定するのに使用される固定電圧を生成する周波数調整ユニットと、を備えることを特徴とする周波数校正固定装置が提供される。
また、前記正確な外部クロック信号は、ネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）、高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）、ＧＰＳクロック信号又はセットトップボックス（Ｓｅｔ−ｔｏｐ−Ｂｏｘ）クロック信号であることが好ましい。
また、前記所定の周波数は、１９．２ＭＨｚであり、前記所定の周波数は、ＷＣＤＭＡ又はＵＭＴＳが必要とする周波数であることが好ましい。
本発明の第２の形態によれば、電圧により、発振周波数を制御する調整可能な外部発振器を所定の周波数に校正固定するのに応用される周波数校正固定方法であって、前記調整可能な外部発振器が生成する発振周波数を受信する工程と、正確な外部クロック信号を受信し、前記発振周波数と前記正確な外部クロック信号とを比較して周波数誤差値を生成し、前記周波数誤差値から、演算法に基づき、校正信号を生成する工程と、前記校正信号及び前記発振周波数に基づき、固定電圧を生成し、前記固定電圧を利用することにより、前記発振周波数を前記所定の周波数に校正固定する工程と、を含むことを特徴とする周波数校正固定方法が提供される。
また、前記周波数誤差値に基づき、前記発振周波数に誤差があるか否かを判断する工程をさらに含むことが好ましい。
また、前記発振周波数に誤差があるとき、前記演算法により、前記周波数誤差値に対応する前記校正信号を生成する工程をさらに含むことが好ましい。
また、前記校正信号と前記発振周波数との比較結果に基づき、周波数調整ユニットを設定して前記固定電圧を生成する工程をさらに含むことが好ましい。
本発明の周波数校正固定装置及び周波数校正固定方法は、従来技術と異なり、高精度の周波数発振器又はハードウェアメカニズム（例えば、タイムスタンプ）を有する特殊なプロセッサを使用しなくても、所定の周波数を正確に出力することができる。即ち、本発明は、本来有するハードウェア（例えば、一般のプロセッサ）の設計を変更しなくても、ハードウェアを所定の周波数への校正に直接使用し、正確な周波数を出力することができる。
従来の周波数校正システムを示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による周波数校正固定装置を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態による周波数校正固定装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による周波数校正固定方法を示す流れ図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、これによって本発明が限定されるものではない。
（第１実施形態）
図２を参照する。図２は、本発明の第１実施形態による周波数校正固定装置を示すブロック図である。本実施形態において、周波数校正固定装置２０は、正確な外部クロック信号ＥＣＬＫを受信し、電圧により、発振周波数ＯＳＣを制御する調整可能な外部発振器２２を所定の周波数に校正固定する。正確な外部クロック信号ＥＣＬＫは、ネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）、高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）、ＧＰＳクロック信号又はセットトップボックス（Ｓｅｔ−ｔｏｐ−Ｂｏｘ）クロック信号である。調整可能な外部発振器２２が生成する発振周波数ＯＳＣは、受信する電圧が変化するに従って変更される。調整可能な外部発振器２２は、電圧制御発振器（ｖｏｌｔａｇｅ−ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ）とも称される。ここでは、電圧制御温度補償水晶発振器（ＶＣＴＣＸＯ）を例に挙げて説明を行う。電圧制御温度補償水晶発振器は、周波数を生成する以外に、周波数の変化を温度補償する作用を有する。即ち、電圧制御温度補償水晶発振器は、温度が変化することによって周波数がずれることがない。ここで、本発明中の調整可能な外部発振器２２は、受信した電圧に対応する周波数を生成することができるものであれば、本発明の範囲に含まれる。
また、周波数校正固定装置２０は、処理ユニット２４及び周波数調整ユニット２６を含む。処理ユニット２４は、発振周波数ＯＳＣ及び正確な外部クロック信号ＥＣＬＫを受信し、発振周波数ＯＳＣと正確な外部クロック信号ＥＣＬＫとを比較することにより、周波数誤差値を生成する。また、周波数誤差値に基づき、対応する校正信号ＣＳを生成する。この周波数誤差値により、発振周波数ＯＳＣが正確な周波数であるか否かを判断することができる。ここで、周波数校正固定装置２０が受信する発振周波数ＯＳＣは、周波数校正固定装置２０の内部が必要とする最も基本のクロック単位である。調整可能な外部発振器２２が生成する発振周波数ＯＳＣが正確であれば、正確な周波数を使用する必要があるシステムを安定的で正確な周波数のもとで運転させることができる。周波数調整ユニット２６は、処理ユニット２４に電気的に接続され、校正信号ＣＳ及び発振周波数ＯＳＣを受信する。また、周波数調整ユニット２６は、校正信号ＣＳと発振周波数ＯＳＣとを比較して固定電圧を生成する。固定電圧は、調整可能な外部発振器２２が生成する発振周波数ＯＳＣを所定の周波数に校正するのに使用される。例えば、第３世代移動通信のＷＣＤＭＡシステム中において必要とされる所定の周波数は、１９．２ＭＨｚが要求される。
即ち、周波数調整ユニット２６は、校正信号ＣＳと発振周波数ＯＳＣとを繰り返し比較した後、最終的に、調整可能な外部発振器２２が生成する発振周波数ＯＳＣを所定の周波数に安定的で正確に固定する。また、本発明を第３世代移動通信に応用する場合、周波数校正固定装置２０は、調整可能な外部発振器２２を１９．２ＭＨｚに固定する。
（第２実施形態）
図３を参照する。図３は、本発明の第２実施形態による周波数校正固定装置を示すブロック図である。本実施形態においては、周波数調整ユニット２６を処理ユニット２４’中に内蔵させることができる。周波数調整ユニット２６が内蔵された処理ユニット２４’は、発振周波数ＯＳＣと正確な外部クロック信号ＥＣＬＫとの間の周波数誤差値に基づき、対応する校正信号ＣＳを生成することができる上、固定電圧を提供し、調整可能な外部発振器２２が生成する発振周波数ＯＳＣを所定の周波数に校正固定する。
即ち、本発明の周波数校正固定装置は、正確な外部クロック信号ＥＣＬＫと、調整可能な外部発振器２２が生成する発振周波数ＯＳＣと、の間の周波数（或いは、クロックと称す）誤差に基づき、対応する校正信号ＣＳを生成する。また、校正信号ＣＳと発振周波数ＯＳＣとを比較し、その結果を周波数調整ユニット２６に提供して固定電圧を生成し、調整可能な外部発振器２２の発振周波数ＯＳＣを所定の周波数に校正固定する。
図４を参照する。図４は、本発明の一実施形態による周波数校正固定方法を示す流れ図である。本実施形態において、周波数校正固定方法は、電圧により、発振周波数を制御する調整可能な外部発振器を所定の周波数に校正固定する工程に応用される。本実施形態の周波数校正固定方法は、以下の工程を含む。まず、調整可能な外部発振器が生成する発振周波数を受信する（Ｓ１）。次に、正確な外部クロック信号を受信し、発振周波数と正確な外部クロック信号とを比較して周波数誤差値を生成する。次に、演算法に基づき、周波数誤差値から校正信号を生成する。演算法は、周波数誤差値に対応する校正信号を演算するのに使用される。次に、周波数誤差値の結果に基づき、発振周波数に誤差があるか否かを判断する。発振周波数に誤差があるとき、演算法により、周波数誤差値に対応する校正信号を生成する（Ｓ２）。次に、校正信号及び発振周波数に基づき、固定電圧を生成する上、固定電圧を利用することにより、発振周波数を所定の周波数に校正固定する。ここで、固定電圧は、校正信号と発振周波数との比較結果に基づき、周波数調整ユニットを設定することにより、生成される（Ｓ３）。
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
１０ プロセッサ
１２ タイムスタンプ
１４ 位相同期回路
１６ 水晶発振器
１８ 内部発振器
２０ 周波数校正固定装置
２２ 調整可能な外部発振器
２４ 処理ユニット
２４’ 処理ユニット
２６ 周波数調整ユニット
ＯＳＣ 発振周波数
ＥＣＬＫ 正確な外部クロック信号
ＮＴＳ ネットワークタイムサーバ
ＣＳ 校正信号

Claims (7)

  1. 正確な外部クロック信号を受信し、電圧により、発振周波数を制御する調整可能な外部発振器を所定の周波数に校正固定する周波数校正固定装置であって、
    前記発振周波数と前記正確な外部クロック信号とを比較して周波数誤差値を生成し、前記周波数誤差値に基づき、対応する校正信号を生成する処理ユニットと、
    前記校正信号及び前記発振周波数に基づき、前記発振周波数を前記所定の周波数に校正固定するのに使用される固定電圧を生成する周波数調整ユニットと、を備えることを特徴とする周波数校正固定装置。
  2. 前記正確な外部クロック信号は、ネットワークタイムプロトコル（ＮＴＰ）、高精度時間プロトコル（ＰＴＰ）、ＧＰＳクロック信号又はセットトップボックス（Ｓｅｔ−ｔｏｐ−Ｂｏｘ）クロック信号であることを特徴とする請求項１に記載の周波数校正固定装置。
  3. 前記所定の周波数は、１９．２ＭＨｚであり、前記所定の周波数は、ＷＣＤＭＡ又はＵＭＴＳが必要とする周波数であることを特徴とする請求項１に記載の周波数校正固定装置。
  4. 電圧により、発振周波数を制御する調整可能な外部発振器を所定の周波数に校正固定するのに応用される周波数校正固定方法であって、
    前記調整可能な外部発振器が生成する発振周波数を受信する工程と、
    正確な外部クロック信号を受信し、前記発振周波数と前記正確な外部クロック信号とを比較して周波数誤差値を生成し、前記周波数誤差値から、演算法に基づき、校正信号を生成する工程と、
    前記校正信号及び前記発振周波数に基づき、固定電圧を生成し、前記固定電圧を利用することにより、前記発振周波数を前記所定の周波数に校正固定する工程と、を含むことを特徴とする周波数校正固定方法。
  5. 前記周波数誤差値に基づき、前記発振周波数に誤差があるか否かを判断する工程をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の周波数校正固定方法。
  6. 前記発振周波数に誤差があるとき、前記演算法により、前記周波数誤差値に対応する前記校正信号を生成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の周波数校正固定方法。
  7. 前記校正信号と前記発振周波数との比較結果に基づき、周波数調整ユニットを設定して前記固定電圧を生成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載の周波数校正固定方法。
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