JP5633866B2 - Reference signal generating apparatus and reference signal generating method - Google Patents

Reference signal generating apparatus and reference signal generating method Download PDF

Info

Publication number
JP5633866B2
JP5633866B2 JP2011010784A JP2011010784A JP5633866B2 JP 5633866 B2 JP5633866 B2 JP 5633866B2 JP 2011010784 A JP2011010784 A JP 2011010784A JP 2011010784 A JP2011010784 A JP 2011010784A JP 5633866 B2 JP5633866 B2 JP 5633866B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
ocxo
reference signal
synchronization signal
gps module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011010784A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012151797A (en
Inventor
明洋 桐沢
明洋 桐沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2011010784A priority Critical patent/JP5633866B2/en
Publication of JP2012151797A publication Critical patent/JP2012151797A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5633866B2 publication Critical patent/JP5633866B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、通信装置が送受信する信号のタイミングの基準となる基準信号を発生する基準信号発生装置および基準信号発生方法に関する。   The present invention relates to a reference signal generating apparatus and a reference signal generating method for generating a reference signal that is a reference for timing of signals transmitted and received by a communication apparatus.

一般的に、無線基地局等の通信装置が送受信する信号のタイミングの基準となる基準信号を発生する基準信号発生装置では、GPS(Global Positioning System:全地球測位システム)衛星から送信されてきた同期信号から1pps信号を取り出し、この同期信号を水晶発振器に同期させて高安定な基準信号を発生させている。   In general, a reference signal generation device that generates a reference signal that is a reference of timing of a signal transmitted and received by a communication device such as a wireless base station is synchronized with a GPS (Global Positioning System) satellite. A 1 pps signal is extracted from the signal, and this synchronization signal is synchronized with a crystal oscillator to generate a highly stable reference signal.

また、GPS衛星から送信された同期信号を受信できない場合のホールドオーバ特性を確保する(同期信号を受信できないときも基準信号の周波数の安定度を保つ)ため、水晶発振器としてOCXO(Oven Control Crystal Oscillator:温度制御型水晶発信器)が用いられるものが考えられている(例えば、特許文献1参照。)。   Further, in order to secure holdover characteristics when a synchronization signal transmitted from a GPS satellite cannot be received (to maintain the stability of the frequency of the reference signal even when the synchronization signal cannot be received), OCXO (Oven Control Crystal Oscillator as a crystal oscillator). : A temperature controlled crystal oscillator) is considered (for example, see Patent Document 1).

図11は、水晶発振器としてOCXOが用いられた一般的な基準信号発生装置の内部構成の一例を示す図である。   FIG. 11 is a diagram showing an example of an internal configuration of a general reference signal generator using OCXO as a crystal oscillator.

図11に示した基準信号発生装置1000には、GPSモジュール1100と、OCXO1200と、CPU1301と、温度センサ1320と、ヒータ1330と、制御部1340と、D/Aコンバータ1500と、カウンタ1600とが設けられている。   11 includes a GPS module 1100, an OCXO 1200, a CPU 1301, a temperature sensor 1320, a heater 1330, a control unit 1340, a D / A converter 1500, and a counter 1600. It has been.

GPSモジュール1100は、GPS衛星から送信されてきた同期信号を受信し、その同期信号から1pps信号を取り出す。また、GPSモジュール1100は、取り出した1pps信号をCPU1310へ出力する。   The GPS module 1100 receives a synchronization signal transmitted from a GPS satellite and extracts a 1 pps signal from the synchronization signal. In addition, the GPS module 1100 outputs the extracted 1 pps signal to the CPU 1310.

CPU1301は、GPSモジュール1100から出力されてきた1pps信号に基づいた所定のデータをD/Aコンバータ1500へ出力する。   CPU 1301 outputs predetermined data based on the 1 pps signal output from GPS module 1100 to D / A converter 1500.

D/Aコンバータ1500は、CPU1301から出力されてきたデータを、デジタル信号からアナログ信号へ変換してOCXO1200へ出力する。   The D / A converter 1500 converts the data output from the CPU 1301 from a digital signal to an analog signal and outputs the converted signal to the OCXO 1200.

OCXO1200は、水晶発振器であるXTAL1201から構成されている。   The OCXO 1200 includes an XTAL 1201 that is a crystal oscillator.

XTAL1201は、D/Aコンバータ1500から出力されてきた信号を用いて、基準信号を生成し、カウンタ1600へ出力する。   The XTAL 1201 generates a reference signal using the signal output from the D / A converter 1500 and outputs the reference signal to the counter 1600.

温度センサ1320は、OCXO1200の内部の温度を測定する。また、温度センサ1320は、測定した温度を制御部1340へ通知する。   The temperature sensor 1320 measures the temperature inside the OCXO 1200. Further, the temperature sensor 1320 notifies the control unit 1340 of the measured temperature.

制御部1340は、温度センサ1320から通知された温度に基づいて、ヒータ1330へ所定の温度を指示する。   Control unit 1340 instructs heater 1330 to a predetermined temperature based on the temperature notified from temperature sensor 1320.

ヒータ1330は、OCXO1200の内部の温度を、制御部1340から指示された温度に保つ。   The heater 1330 keeps the temperature inside the OCXO 1200 at a temperature instructed by the control unit 1340.

なお、温度センサ1320およびヒータ1330は、OCXO1200に含まれているものであっても良い。   The temperature sensor 1320 and the heater 1330 may be included in the OCXO 1200.

カウンタ1600は、OCXO1200から出力されてきた基準信号に基づいた分周信号を生成して、CPU1301および外部へ出力する。   The counter 1600 generates a frequency-divided signal based on the reference signal output from the OCXO 1200 and outputs it to the CPU 1301 and the outside.

特開2002−217713号公報JP 2002-217713 A

上述したような基準信号発生装置においては、水晶発振器が発生する基準信号の精度が外の環境に左右されないように、内部温度が90℃程度の高い温度に保たれている。   In the reference signal generator as described above, the internal temperature is maintained at a high temperature of about 90 ° C. so that the accuracy of the reference signal generated by the crystal oscillator is not affected by the external environment.

そのため、水晶発振器をこのような高温に保温するための電力が必要となり、基準信号発生装置全体の消費電力が大きくなってしまうという問題点がある。   Therefore, there is a problem that electric power for keeping the crystal oscillator at such a high temperature is required, and the power consumption of the entire reference signal generating device is increased.

本発明の目的は、上述した課題を解決する基準信号発生装置および基準信号発生方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a reference signal generation apparatus and a reference signal generation method that solve the above-described problems.

本発明の基準信号発生装置は、
処理のタイミングの基準となる基準信号を発生する基準信号発生装置であって、
GPS衛星から送信された同期信号を受信するGPSモジュールと、
前記GPSモジュールが前記同期信号を受信している間、該同期信号を用いて前記基準信号を発生し、前記GPSモジュールが前記同期信号を受信していない間は、あらかじめ設定された値を用いて前記基準信号を発生する発振器と、
前記GPSモジュールが前記同期信号を受信している間、前記発振器の温度を所定の温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させ、前記GPSモジュールが前記同期信号を受信していない間は、前記発振器の温度を前記GPSモジュールが前記同期信号を受信しなくなった際の温度に固定させる温度制御部とを有する。
The reference signal generator of the present invention is
A reference signal generator for generating a reference signal that is a reference for processing timing,
A GPS module for receiving a synchronization signal transmitted from a GPS satellite;
While the GPS module is receiving the synchronization signal, the reference signal is generated using the synchronization signal, and while the GPS module is not receiving the synchronization signal, a preset value is used. An oscillator for generating the reference signal;
While the GPS module is receiving the synchronization signal, the temperature of the oscillator is changed at a temperature higher than a predetermined temperature by a preset temperature, and while the GPS module is not receiving the synchronization signal. And a temperature control unit for fixing the temperature of the oscillator to a temperature at which the GPS module stops receiving the synchronization signal.

また、本発明の基準信号発生方法は、
処理のタイミングの基準となる基準信号を発生する基準信号発生方法であって、
GPS衛星から送信された同期信号を受信する処理と、
前記同期信号を受信している間、該同期信号を用いて前記基準信号を発振器から発生させる処理と、
前記同期信号を受信していない間は、あらかじめ設定された値を用いて前記基準信号を前記発振器から発生させる処理と、
前記同期信号を受信している間、前記発振器の温度を所定の温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させる処理と、
前記同期信号を受信していない間、前記発振器の温度を前記同期信号を受信しなくなった際の温度に固定させる処理とを行う。
Further, the reference signal generation method of the present invention includes:
A reference signal generation method for generating a reference signal that is a reference for processing timing,
A process of receiving a synchronization signal transmitted from a GPS satellite;
Generating the reference signal from an oscillator using the synchronization signal while receiving the synchronization signal;
While not receiving the synchronization signal, processing to generate the reference signal from the oscillator using a preset value;
A process of changing the temperature of the oscillator at a temperature higher than a predetermined temperature by a preset temperature while receiving the synchronization signal;
While the synchronization signal is not received, the temperature of the oscillator is fixed to the temperature when the synchronization signal is not received.

以上説明したように、本発明においては、基準信号発生装置全体の消費電力を削減することができる。   As described above, in the present invention, the power consumption of the entire reference signal generator can be reduced.

本発明の基準信号発生装置の実施の一形態を示す図である。It is a figure which shows one Embodiment of the reference signal generator of this invention. 図1に示した基準信号発生装置において、GPSモジュールが同期信号を受信してから、周波数をコントロールするための値がD/Aコンバータのテーブルに記憶されるまでの処理の一例を説明するためのフローチャートである。In the reference signal generator shown in FIG. 1, an example of processing from when a GPS module receives a synchronization signal until a value for controlling a frequency is stored in a D / A converter table is described. It is a flowchart. 水晶発振器の経時変化について、時間と周波数との変化の様子の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the mode of a change of time and a frequency about a time-dependent change of a crystal oscillator. 本発明においてOCXO内の温度の決定方法の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the determination method of the temperature in OCXO in this invention. 図1に示した基準信号発生装置において、ホールドオーバかどうかを判定する処理を説明するためのフローチャートである。2 is a flowchart for explaining processing for determining whether or not holdover is performed in the reference signal generator shown in FIG. 1. 図5のフローチャートに示したステップS16の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the detail of the process of step S16 shown to the flowchart of FIG. OCXOの設定温度と周囲温度との温度差と、消費電力との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature difference of the preset temperature of OCXO and ambient temperature, and power consumption. 年間を通じての消費電力の遷移の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of transition of power consumption through the year. 本発明の基準信号発生装置の実施の他の形態を示す図である。It is a figure which shows the other form of implementation of the reference signal generator of this invention. 図9に示したCPUの内部構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the internal structure of CPU shown in FIG. 水晶発振器としてOCXOが用いられた一般的な基準信号発生装置の内部構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the internal structure of the common reference signal generator in which OCXO was used as a crystal oscillator.

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の基準信号発生装置の実施の一形態を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a reference signal generator according to the present invention.

本形態における基準信号発生装置100には図1に示すように、GPSモジュール110と、OCXO120と、温度制御部130と、温度計140と、D/Aコンバータ150と、カウンタ160とが設けられている。   As shown in FIG. 1, the reference signal generator 100 in this embodiment includes a GPS module 110, an OCXO 120, a temperature controller 130, a thermometer 140, a D / A converter 150, and a counter 160. Yes.

GPSモジュール110は、GPS衛星から送信されてきた同期信号を受信する。また、GPSモジュール110は、受信した同期信号から1pps信号を取り出す。また、GPSモジュール1100は、取り出した1pps信号を温度制御部130へ出力する。   The GPS module 110 receives a synchronization signal transmitted from a GPS satellite. Further, the GPS module 110 extracts a 1 pps signal from the received synchronization signal. In addition, the GPS module 1100 outputs the extracted 1 pps signal to the temperature control unit 130.

OCXO120は、GPSモジュール110が同期信号を受信している間、受信した同期信号を用いて基準信号を発生し、GPSモジュール110が同期信号を受信していない間は、あらかじめ設定された値を用いて基準信号を発生する発振器である。この基準信号は、無線基地局等の通信装置にて、処理のタイミングの基準となる信号である。   The OCXO 120 generates a reference signal using the received synchronization signal while the GPS module 110 receives the synchronization signal, and uses a preset value while the GPS module 110 does not receive the synchronization signal. And an oscillator for generating a reference signal. This reference signal is a signal serving as a reference for processing timing in a communication apparatus such as a radio base station.

また、OCXO120は、水晶発振器であるXTAL121から構成されている。   The OCXO 120 is composed of an XTAL 121 that is a crystal oscillator.

温度計140は、基準信号発生装置100の外部の温度を測定する。   The thermometer 140 measures the temperature outside the reference signal generator 100.

温度制御部130は、GPSモジュール110が同期信号を受信している間、OCXO120の温度を所定の温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させる。また、温度制御部130は、GPSモジュール110が同期信号を受信していない間は、OCXO120の温度をGPSモジュール110が同期信号を受信しなくなった際の温度に固定させる。   While the GPS module 110 receives the synchronization signal, the temperature control unit 130 changes the temperature of the OCXO 120 at a temperature higher than the predetermined temperature by a preset temperature. Further, the temperature control unit 130 fixes the temperature of the OCXO 120 to the temperature when the GPS module 110 stops receiving the synchronization signal while the GPS module 110 does not receive the synchronization signal.

また、温度制御部130は、OCXO120の温度を温度計140が測定した温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させる。   Further, the temperature control unit 130 changes the temperature of the OCXO 120 at a temperature higher than the temperature measured by the thermometer 140 by a preset temperature.

また、温度制御部130は、OCXO120の温度を、温度計140が所定の期間、測定した温度のうちの最高となる温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させる。   Further, the temperature control unit 130 changes the temperature of the OCXO 120 at a temperature higher by a preset temperature than the highest temperature among the temperatures measured by the thermometer 140 for a predetermined period.

なお、温度制御部130は、CPU131と、OCXO120の内部の温度を測定する温度センサ132と、OCXO120の内部の温度を所定の温度に設定する(保つ)ヒータ133とから構成され、これらを用いて、上述した動作を行う。また、CPU131は、GPSモジュール110から出力されてきた1pps信号に基づいた所定のデータをD/Aコンバータ150へ出力する。   The temperature control unit 130 includes a CPU 131, a temperature sensor 132 that measures the temperature inside the OCXO 120, and a heater 133 that sets (maintains) the temperature inside the OCXO 120 at a predetermined temperature. The operation described above is performed. Further, the CPU 131 outputs predetermined data based on the 1 pps signal output from the GPS module 110 to the D / A converter 150.

D/Aコンバータ150は、CPU131から出力されてきたデータを、デジタル信号からアナログ信号へ変換してOCXO120へ出力する。   The D / A converter 150 converts the data output from the CPU 131 from a digital signal to an analog signal and outputs the converted signal to the OCXO 120.

カウンタ160は、OCXO120から出力されてきた基準信号に基づいた分周信号を生成して、CPU131および外部へ出力する。   The counter 160 generates a frequency-divided signal based on the reference signal output from the OCXO 120 and outputs it to the CPU 131 and the outside.

以下に、図1に示した基準信号発生装置100における動作について説明する。   Hereinafter, the operation of the reference signal generator 100 shown in FIG. 1 will be described.

図2は、図1に示した基準信号発生装置100において、GPSモジュール110が同期信号を受信してから、周波数をコントロールするための値がD/Aコンバータ150のテーブルに記憶されるまでの処理の一例を説明するためのフローチャートである。   FIG. 2 shows a process from the time when the GPS module 110 receives the synchronization signal until the value for controlling the frequency is stored in the table of the D / A converter 150 in the reference signal generator 100 shown in FIG. It is a flowchart for demonstrating an example.

まず、GPSモジュール110によって、GPS衛星から送信されてきた同期信号が受信されると、受信された同期信号から1ppsの信号(UTC(Universal Time, Coordinated:協定世界時)の1秒に同期した信号、以下、1pps信号と称する)が取り出される(ステップS1)。   First, when a synchronization signal transmitted from a GPS satellite is received by the GPS module 110, a signal synchronized with 1 second of a 1 pps signal (UTC (Universal Time, Coordinated)) from the received synchronization signal. , Hereinafter referred to as a 1 pps signal) is extracted (step S1).

すると、GPSモジュール110によって取り出された1pps信号がGPSモジュール110からCPU131へ出力される。ここで、GPS衛星から送信されてくる同期信号は、長期的には非常に精度の良い時刻信号であるが、短期的な揺らぎを持っている。そこで、このGPSモジュール110によって取り出された1pps信号にOCXO120が同期するように制御し、OCXO120から出力された信号をカウンタ160を用いて分周して1秒周期としたものを無線基地局等の通信装置で用いる1pps基準とする。これにより、常に精度の良い基準信号を得ることができる。   Then, the 1 pps signal extracted by the GPS module 110 is output from the GPS module 110 to the CPU 131. Here, the synchronization signal transmitted from the GPS satellite is a highly accurate time signal in the long term, but has a short-term fluctuation. Therefore, the OCXO 120 is controlled so as to synchronize with the 1 pps signal extracted by the GPS module 110, and the signal output from the OCXO 120 is divided by using the counter 160 to obtain a 1-second cycle. The standard is 1 pps used in the communication device. As a result, a highly accurate reference signal can always be obtained.

すると、CPU131にて、GPSモジュール110から出力されてきた1pps信号と、OCXO120(周波数を10MHzとする)の出力信号をカウンタ160にて1/10000000分周した信号とが比較され(ステップS2)、OCXO120の発振周波数が制御されて同期する。つまり、比較周波数が1HzのPLL(Phase Locked Loop)を形成しており、非常に低速であるため、ハードウェアロジックでなくともCPUの演算制御にて実現ができる。ここで、比較周波数が1Hzと非常に低いため、PLLのループバンドはmHzオーダとなる。   Then, the CPU 131 compares the 1 pps signal output from the GPS module 110 with the signal obtained by dividing the output signal of the OCXO 120 (with a frequency of 10 MHz) by 1 / 10,000,000 by the counter 160 (step S2). The oscillation frequency of the OCXO 120 is controlled and synchronized. That is, a PLL (Phase Locked Loop) having a comparison frequency of 1 Hz is formed and is very low speed, so that it can be realized by arithmetic control of the CPU without using hardware logic. Here, since the comparison frequency is very low at 1 Hz, the PLL loop band is on the order of mHz.

CPU131における演算でループフィルタが構成され、演算されたデジタル値がD/Aコンバータ150にてアナログ変換され、OCXO120の周波数制御端子に入力されて、周波数がコントロールされる(ステップS3)。   A loop filter is configured by the calculation in the CPU 131, and the calculated digital value is converted into an analog signal by the D / A converter 150 and input to the frequency control terminal of the OCXO 120 to control the frequency (step S3).

この経時変化は、OCXO120の制御値すなわちD/Aコンバータ150の設定値が変わっていくことにより判る。そのため、GPSモジュール110がGPS衛星から送信されてきた同期信号を受信できない場合(ホールドオーバ時)のD/Aコンバータ150の設定値推定に使用するためテーブルに記憶しておく(ステップS4,S5)。   This change with time can be understood by changing the control value of the OCXO 120, that is, the set value of the D / A converter 150. Therefore, when the GPS module 110 cannot receive the synchronization signal transmitted from the GPS satellite (at the time of holdover), it is stored in a table for use in estimating the set value of the D / A converter 150 (steps S4 and S5). .

また、カウンタ160から出力された1pps信号の位相と、GPSモジュール110から出力された1pps信号の位相とを合わせる必要があるが、これは、起動時にCPU131からカウンタ160にプリセット値がセットされて合わせ込みが実施される。   In addition, it is necessary to match the phase of the 1 pps signal output from the counter 160 with the phase of the 1 pps signal output from the GPS module 110. This is because the preset value is set to the counter 160 from the CPU 131 at the time of startup. Is implemented.

GPSモジュール110がGPS衛星から送信されてきた同期信号を受信できない場合は、ホールドオーバモードとなり、PLLによってOCXO120が制御されるのではなく、CPU131からD/Aコンバータ150へ固定値が送られて周波数が固定される。   When the GPS module 110 cannot receive the synchronization signal transmitted from the GPS satellite, the hold mode is set, and the OCXO 120 is not controlled by the PLL, but a fixed value is sent from the CPU 131 to the D / A converter 150 to obtain the frequency. Is fixed.

また、OCXO120は温度が一定に保たれてはいるが、経時変化にて周波数が変化してしまう。   Moreover, although the temperature of the OCXO 120 is kept constant, the frequency changes with time.

そこでCPU131は、その経時変化を補償するようにD/Aコンバータ150から出力される出力電圧を制御する。   Therefore, the CPU 131 controls the output voltage output from the D / A converter 150 so as to compensate for the change with time.

制御電圧はGPS衛星を捕捉した時に、常時データを取得しておき、GPS衛星から送信されてきた同期信号が受信できない場合は、過去に取得したデータからの近似式で推定をおこなう。   The control voltage is always acquired when the GPS satellite is captured, and if the synchronization signal transmitted from the GPS satellite cannot be received, the control voltage is estimated by an approximate expression from the data acquired in the past.

図3は、水晶発振器の経時変化について、時間と周波数との変化の様子の一例を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a change in time and frequency with respect to the change over time of the crystal oscillator.

図3に示すように、初期状態では周波数は大きく動くが、時間が経過していくにつれて、周波数変化が徐々に少なくなっていく。また、XTAL121の発振周波数は温度により変化する。そのため、無線基地局に使用する基準信号発生装置にとっては温度による影響は無視できない。   As shown in FIG. 3, the frequency moves greatly in the initial state, but the frequency change gradually decreases as time elapses. Further, the oscillation frequency of the XTAL 121 changes with temperature. Therefore, the influence of temperature cannot be ignored for the reference signal generator used for the radio base station.

ここで、OCXO120内の温度を一定に保つことで、XTAL121の温度の影響による周波数変化をなくすことができるため、OCXO120内の温度を一定にするように制御を行う。OCXO120が保持される温度は、CPU131にて制御される。また、XTAL121の直近に温度を測定する温度センサ132があり、温度センサ132にて測定された測定値はCPU131へ通知される。また、ヒータ133にてOCXO120の内部温度を一定に保つように上昇させる。このように、CPU131は、あらかじめ設定された一定の温度になるよう、温度センサ132における計測値に基づいてヒータ133を制御する。   Here, since the frequency change due to the influence of the temperature of the XTAL 121 can be eliminated by keeping the temperature in the OCXO 120 constant, control is performed so that the temperature in the OCXO 120 is constant. The temperature at which the OCXO 120 is held is controlled by the CPU 131. Further, there is a temperature sensor 132 that measures the temperature in the immediate vicinity of the XTAL 121, and the measurement value measured by the temperature sensor 132 is notified to the CPU 131. Further, the heater 133 is raised so as to keep the internal temperature of the OCXO 120 constant. As described above, the CPU 131 controls the heater 133 based on the measured value of the temperature sensor 132 so as to reach a preset constant temperature.

図4は、本発明においてOCXO120内の温度の決定方法の概念を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing a concept of a method for determining the temperature in the OCXO 120 in the present invention.

図1に示した温度計140は、長期的な周囲温度、つまり気温を測定している。特に、屋外設置装置は1日のうちで周囲温度が大きく変化するが、OCXO120の内部設定温度は周囲温度の影響を受けないように1日の周囲最高温度よりも所定の温度だけ高めに設定しておく。   The thermometer 140 shown in FIG. 1 measures a long-term ambient temperature, that is, an air temperature. In particular, the outdoor temperature of an outdoor installation device changes greatly within a day, but the internal set temperature of the OCXO 120 is set higher by a predetermined temperature than the maximum ambient temperature of the day so as not to be affected by the ambient temperature. Keep it.

図4に示すように、周囲温度の移動平均気温(破線で示したもの)をとり、OCXO120の内部設定温度を、この温度よりも20℃高めに設定する。周囲温度の長期移動平均をとるためOCXO120の設定温度の変化は、日単位の非常にゆっくりしたものとする。なお、この20℃は、その使用状況に応じて適宜変更可能である。   As shown in FIG. 4, the moving average air temperature (shown by a broken line) of the ambient temperature is taken, and the internal set temperature of the OCXO 120 is set to 20 ° C. higher than this temperature. In order to take a long-term moving average of the ambient temperature, the change in the set temperature of the OCXO 120 is assumed to be very slow on a daily basis. In addition, this 20 degreeC can be suitably changed according to the use condition.

ここで、OCXO120内の内部温度が設定した温度で一定になるように、CPU131はヒータ133のON・OFF制御をする。図4に実線で示したように、季節により周囲温度が下がれば設定温度も下がるため、常に90℃程度の高い温度に設定していた従来の装置と比べて、消費電力を削減することができる。   Here, the CPU 131 performs ON / OFF control of the heater 133 so that the internal temperature in the OCXO 120 becomes constant at the set temperature. As indicated by the solid line in FIG. 4, the set temperature decreases as the ambient temperature decreases depending on the season, so that power consumption can be reduced compared to a conventional apparatus that is always set to a high temperature of about 90 ° C. .

次に、ホールドオーバ状態の温度制御について説明する。   Next, temperature control in the holdover state will be described.

図5は、図1に示した基準信号発生装置100において、ホールドオーバかどうかを判定する処理を説明するためのフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart for explaining processing for determining whether or not holdover is performed in reference signal generating apparatus 100 shown in FIG.

まず、GPSモジュール110によって信号が受信され(ステップS11)、受信された信号から同期信号が捕捉できたかどうかがCPU131によって判定される(ステップS12)。この判定は、上述した1pps信号を取り出すことができたかどうかに基づいて判定するものであっても良い。   First, a signal is received by the GPS module 110 (step S11), and it is determined by the CPU 131 whether or not a synchronization signal has been captured from the received signal (step S12). This determination may be based on whether or not the above-described 1 pps signal has been extracted.

同期信号が捕捉できたと判定された場合、温度制御部130によって、OCXO120の温度が、温度計140が測定した周囲温度に応じた設定値(可変)となり(ステップS13)、通常の処理が行われる(ステップS14)。つまり、温度制御部130によって、OCXO120の温度が、周囲温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化する。この通常の処理では、図2に示したフローチャートを用いて説明した処理が行われる。   When it is determined that the synchronization signal has been captured, the temperature control unit 130 sets the temperature of the OCXO 120 to a set value (variable) corresponding to the ambient temperature measured by the thermometer 140 (step S13), and normal processing is performed. (Step S14). That is, the temperature control unit 130 changes the temperature of the OCXO 120 at a temperature that is higher than the ambient temperature by a preset temperature. In this normal process, the process described using the flowchart shown in FIG. 2 is performed.

一方、ステップS12にて、同期信号が捕捉できなかったと判定された場合は、ホールドオーバモードとなり、温度制御部130によって、OCXO120の設定温度がホールドオーバになった際(同期信号を受信しなくなったとき)の値で固定される(ステップS15)。そして、ホールドオーバ処理が行われる(ステップS16)。   On the other hand, if it is determined in step S12 that the synchronization signal could not be captured, the holdover mode is set, and the temperature control unit 130 has set the OCXO 120 to a holdover (the synchronization signal is no longer received). (Time)) (step S15). Then, a holdover process is performed (step S16).

図6は、図5のフローチャートに示したステップS16の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart for explaining details of the process in step S16 shown in the flowchart of FIG.

ホールドオーバ時は、GPSモジュール110が取り出す1pps信号を用いてOCXO120の周波数同期ができないため、温度変化をなくすことで周波数安定度を良くする。経時変化に関しては、過去に取得したデータからの近似式に基づいて、OCXO120を制御する。ホールドオーバ時の性能保証は最長で24時間程度であるが、温度の影響は排除し、経時変化の影響だけを制御することで周波数の安定度を保つ。   At the time of holdover, since the frequency synchronization of the OCXO 120 cannot be performed using the 1 pps signal taken out by the GPS module 110, the frequency stability is improved by eliminating the temperature change. Regarding the change with time, the OCXO 120 is controlled based on an approximate expression from data acquired in the past. Although the performance guarantee at the time of holdover is about 24 hours at the longest, the influence of temperature is eliminated, and the stability of frequency is maintained by controlling only the influence of change with time.

具体的には、現在の温度データが取得され(ステップS21)、D/Aテーブルの読み出しを行うことにより(ステップS22)、経時変化が推定される(ステップS23)。また、推定されたデジタル値がD/Aコンバータ150にてアナログ変換され、OCXO120の周波数制御端子に入力されて、周波数がコントロールされる(ステップS24)。   Specifically, current temperature data is acquired (step S21), and the D / A table is read (step S22), so that a change with time is estimated (step S23). The estimated digital value is converted into an analog signal by the D / A converter 150 and input to the frequency control terminal of the OCXO 120 to control the frequency (step S24).

以上説明したように、本発明では、周囲温度の変化に応じて、OCXO120内の温度を制御することで消費電力を削減することができる。   As described above, in the present invention, power consumption can be reduced by controlling the temperature in the OCXO 120 in accordance with a change in ambient temperature.

通常運用時は、GPS衛星から送信されてきた同期信号に同期させる。一方、ホールドオーバ時は、OCXO120内の温度を固定にすることで周波数の安定度も高めることができる。   During normal operation, it is synchronized with a synchronization signal transmitted from a GPS satellite. On the other hand, at the time of holdover, the frequency stability can be improved by fixing the temperature in the OCXO 120.

図7は、OCXO120の設定温度と周囲温度との温度差と、消費電力との関係を示す図である。   FIG. 7 is a diagram illustrating the relationship between the temperature difference between the set temperature of the OCXO 120 and the ambient temperature and the power consumption.

図7に示すように、温度差が大きくなればなるほど消費電力が上がる傾向がある。   As shown in FIG. 7, the power consumption tends to increase as the temperature difference increases.

図8は、年間を通じての消費電力の遷移の一例を示すグラフである。   FIG. 8 is a graph showing an example of transition of power consumption throughout the year.

一般的な技術では、周囲温度が高い夏場はOCXOの内部温度と周囲温度との温度差が少なく、冬場は90℃付近に設定されるOCXOの内部温度と周囲温度との温度差が大きいため、特に冬場は消費電力が増大してしまう。   In general technology, the temperature difference between the internal temperature of the OCXO and the ambient temperature is small in the summer when the ambient temperature is high, and the temperature difference between the internal temperature and the ambient temperature of the OCXO set at around 90 ° C. is large in the winter. Especially in winter, power consumption increases.

一方、本発明では夏冬通してOCXO120の設定温度が周囲温度にあわせて可変され、OCXO120の設定温度と周囲温度との差がほぼ一定に保たれる。そのため、消費電力は年間を通じてほぼ一定となる。このように、本発明では年間トータルの消費電力を削減できる効果がある。   On the other hand, in the present invention, the set temperature of the OCXO 120 is varied according to the ambient temperature throughout the summer and winter, and the difference between the set temperature of the OCXO 120 and the ambient temperature is kept substantially constant. Therefore, power consumption is almost constant throughout the year. As described above, the present invention has an effect of reducing the total annual power consumption.

図9は、本発明の基準信号発生装置の実施の他の形態を示す図である。   FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the reference signal generator of the present invention.

本形態における基準信号発生装置200には図9に示すように、GPSモジュール110と、OCXO120と、温度制御部230と、D/Aコンバータ150と、カウンタ160とが設けられている。   As shown in FIG. 9, the reference signal generation device 200 in this embodiment includes a GPS module 110, OCXO 120, a temperature control unit 230, a D / A converter 150, and a counter 160.

GPSモジュール110、OCXO120、D/Aコンバータ150およびカウンタ160は、図1に示したものと同じである。   The GPS module 110, OCXO 120, D / A converter 150, and counter 160 are the same as those shown in FIG.

なお、GPSモジュール110は、GPS衛星から基準信号発生装置100の位置を示す位置情報を取得する。   The GPS module 110 acquires position information indicating the position of the reference signal generator 100 from a GPS satellite.

温度制御部230は、OCXO120の温度を、GPSモジュール110が取得した位置情報に応じた温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させる。このとき、温度制御部230は、OCXO120の温度を、GPSモジュール110が取得した位置情報のうちの緯度経度情報に応じた温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させるものであっても良い。また、このとき、温度制御部230は、OCXO120の温度を、GPSモジュール110が取得した位置情報のうちの高度情報に応じた温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させるものであっても良い。これらの制御は、CPU231によって行われる。   The temperature control unit 230 changes the temperature of the OCXO 120 by a temperature that is higher by a preset temperature than the temperature corresponding to the position information acquired by the GPS module 110. At this time, the temperature control unit 230 may change the temperature of the OCXO 120 at a temperature that is higher by a preset temperature than the temperature corresponding to the latitude / longitude information in the position information acquired by the GPS module 110. good. At this time, the temperature control unit 230 changes the temperature of the OCXO 120 at a temperature higher by a preset temperature than the temperature corresponding to the altitude information in the position information acquired by the GPS module 110. Also good. These controls are performed by the CPU 231.

つまり、CPU231は、GPSモジュール110が取得した緯度経度情報と年月情報とに基づいて地域ごとの平均気温情報をテーブルから読み出して使用する。地域ごとの平均気温データベースは、日本国内に設置される場合、それほど細かい地域が必要なわけではなく、全国を10個程度のブロックに分けたデータベースでも実用的に十分である。さらに、CPU231は、GPSモジュール110が取得した高度情報をもとに標高補正(0.6℃/100m)を実施して平均気温を算出するものであっても良い。   That is, the CPU 231 reads out and uses the average temperature information for each region from the table based on the latitude / longitude information and the year / month information acquired by the GPS module 110. If the average temperature database for each region is set up in Japan, a very small region is not necessary, and a database in which the whole country is divided into about 10 blocks is practically sufficient. Further, the CPU 231 may perform altitude correction (0.6 ° C./100 m) based on the altitude information acquired by the GPS module 110 and calculate the average temperature.

図10は、図9に示したCPU231の内部構造の一例を示す図である。   FIG. 10 is a diagram showing an example of the internal structure of the CPU 231 shown in FIG.

図9に示したCPU231には図10に示すように、GPS情報取得部232と、地域別平均気温データベース233と、高度補正部234とが設けられている。   As shown in FIG. 10, the CPU 231 shown in FIG. 9 is provided with a GPS information acquisition unit 232, a regional average temperature database 233, and an altitude correction unit 234.

GPS情報取得部232は、GPSモジュール110が取得した情報(緯度経度情報、年月情報、高度情報等)を取得する。   The GPS information acquisition unit 232 acquires information (latitude / longitude information, year / month information, altitude information, etc.) acquired by the GPS module 110.

地域別平均気温データベース233は、緯度経度情報および年月情報に応じた気温情報をあらかじめ記憶するデータベースである。また、地域別平均気温データベース233は、GPS情報取得部232が取得した緯度経度情報および年月情報を検索キーとして、それらに応じた平均気温を検索する。また、地域別平均気温データベース233は、検索した平均気温を高度補正部234へ出力する。   The regional average temperature database 233 is a database that stores in advance temperature information corresponding to latitude / longitude information and year / month information. The regional average temperature database 233 searches for the average temperature corresponding to the latitude and longitude information and year / month information acquired by the GPS information acquisition unit 232 as search keys. The regional average temperature database 233 outputs the searched average temperature to the altitude correction unit 234.

高度補正部234は、GPS情報取得部232が取得した高度情報に基づいて、地域別平均気温データベース233から出力されてきた平均気温を補正する。この補正方法は、高度に対する気温の変化のデータをあらかじめ取得しておき、取得したデータに基づいて補正するものであっても良い。   The altitude correction unit 234 corrects the average temperature output from the regional average temperature database 233 based on the altitude information acquired by the GPS information acquisition unit 232. This correction method may acquire data of changes in temperature with respect to altitude in advance and correct based on the acquired data.

なお、図10に示した構成要素が行う処理は、ハードウェアによって実現されるものであっても良いし、ソフトウェア(コンピュータプログラム)によって実現されるものであっても良い。   Note that the processing performed by the components illustrated in FIG. 10 may be realized by hardware or may be realized by software (computer program).

なお、本発明は特にWCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)やWIMAX(Worldwide Interoperability for Microwave Access)の無線基地局など、低消費電力が求められる装置への応用が有用である。   The present invention is particularly useful for applications requiring low power consumption, such as WCDMA (Wideband Code Multiple Access) and WIMAX (Worldwide Interoperability for Microwave Access) radio base stations.

100,200 基準信号発生装置
110 GPSモジュール
120 OCXO
130,230 温度制御部
131,231 CPU
132 温度センサ
133 ヒータ
140 温度計
150 D/Aコンバータ
160 カウンタ
232 GPS情報取得部
233 地域別平均気温データベース
234 高度補正部
100,200 Reference signal generator 110 GPS module 120 OCXO
130, 230 Temperature controller 131, 231 CPU
132 Temperature Sensor 133 Heater 140 Thermometer 150 D / A Converter 160 Counter 232 GPS Information Acquisition Unit 233 Regional Average Temperature Database 234 Altitude Correction Unit

Claims (4)

処理のタイミングの基準となる基準信号を発生する基準信号発生装置であって、
GPS衛星から送信された同期信号を受信するGPSモジュールと、
前記GPSモジュールが前記同期信号を受信している間、該同期信号を用いて前記基準信号を発生し、前記GPSモジュールが前記同期信号を受信していない間は、あらかじめ設定された値を用いて前記基準信号を発生するOCXOと、
前記GPSモジュールが前記同期信号を受信している間、前記OCXOの温度を所定の温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させ、前記GPSモジュールが前記同期信号を受信していない間は、前記OCXOの温度を前記GPSモジュールが前記同期信号を受信しなくなった際の温度に固定させる温度制御部とを有し、
前記GPSモジュールは、前記GPS衛星から当該基準信号発生装置の位置情報を取得し、
前記温度制御部は、前記OCXOの温度を前記位置情報に応じた温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させる基準信号発生装置。
A reference signal generator for generating a reference signal that is a reference for processing timing,
A GPS module for receiving a synchronization signal transmitted from a GPS satellite;
While the GPS module is receiving the synchronization signal, the reference signal is generated using the synchronization signal, and while the GPS module is not receiving the synchronization signal, a preset value is used. OCXO for generating the reference signal;
While the GPS module is receiving the synchronization signal, the temperature of the OCXO is changed at a temperature higher than a predetermined temperature by a preset temperature, and while the GPS module is not receiving the synchronization signal. , have a temperature control unit for fixing the temperature of the OCXO to a temperature at which the GPS module stops receiving the synchronization signal,
The GPS module acquires position information of the reference signal generator from the GPS satellite;
The temperature control unit is a reference signal generating device that changes the temperature of the OCXO at a temperature higher than a temperature corresponding to the position information by a preset temperature .
請求項に記載の基準信号発生装置において、
前記温度制御部は、前記OCXOの温度を前記位置情報のうちの緯度経度情報に応じた温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させることを特徴とする基準信号発生装置。
The reference signal generator according to claim 1 ,
The reference signal generator according to claim 1, wherein the temperature control unit changes the temperature of the OCXO at a temperature higher than a temperature corresponding to latitude / longitude information in the position information by a preset temperature.
請求項に記載の基準信号発生装置において、
前記温度制御部は、前記OCXOの温度を前記位置情報のうちの高度情報に応じた温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させることを特徴とする基準信号発生装置。
The reference signal generator according to claim 1 ,
The reference signal generator according to claim 1, wherein the temperature controller changes the temperature of the OCXO by a temperature that is higher than a temperature corresponding to altitude information in the position information by a preset temperature.
処理のタイミングの基準となる基準信号を発生する基準信号発生方法であって、
GPS衛星から送信された同期信号を受信する処理と、
前記同期信号を受信している間、該同期信号を用いて前記基準信号をOCXOから発生させる処理と、
前記同期信号を受信していない間は、あらかじめ設定された値を用いて前記基準信号を前記OCXOから発生させる処理と、
前記同期信号を受信している間、前記OCXOの温度を所定の温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させる処理と、
前記同期信号を受信していない間、前記OCXOの温度を前記同期信号を受信しなくなった際の温度に固定させる処理と
前記GPS衛星から、前記OCXOを具備する装置の位置情報を取得する処理と、
前記OCXOの温度を前記位置情報に応じた温度よりもあらかじめ設定された温度だけ高い温度で変化させる処理とを行う基準信号発生方法。
A reference signal generation method for generating a reference signal that is a reference for processing timing,
A process of receiving a synchronization signal transmitted from a GPS satellite;
Generating the reference signal from the OCXO using the synchronization signal while receiving the synchronization signal;
A process of generating the reference signal from the OCXO using a preset value while the synchronization signal is not received;
A process of changing the temperature of the OCXO at a temperature higher than a predetermined temperature by a preset temperature while receiving the synchronization signal;
A process of fixing the temperature of the OCXO to the temperature when the synchronization signal is no longer received while not receiving the synchronization signal ;
Processing for obtaining position information of the device comprising the OCXO from the GPS satellite;
A reference signal generation method for performing a process of changing the temperature of the OCXO at a temperature higher than a temperature corresponding to the position information by a preset temperature .
JP2011010784A 2011-01-21 2011-01-21 Reference signal generating apparatus and reference signal generating method Expired - Fee Related JP5633866B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011010784A JP5633866B2 (en) 2011-01-21 2011-01-21 Reference signal generating apparatus and reference signal generating method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011010784A JP5633866B2 (en) 2011-01-21 2011-01-21 Reference signal generating apparatus and reference signal generating method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012151797A JP2012151797A (en) 2012-08-09
JP5633866B2 true JP5633866B2 (en) 2014-12-03

Family

ID=46793608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011010784A Expired - Fee Related JP5633866B2 (en) 2011-01-21 2011-01-21 Reference signal generating apparatus and reference signal generating method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5633866B2 (en)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0597131U (en) * 1992-05-25 1993-12-27 日本電気無線電子株式会社 Highly stable oscillator
JPH11271476A (en) * 1998-01-22 1999-10-08 Advantest Corp Reference frequency generating device
JP2003069422A (en) * 2001-08-28 2003-03-07 Matsushita Electric Works Ltd Reference frequency generating apparatus
JP2003309432A (en) * 2002-04-17 2003-10-31 Toyo Commun Equip Co Ltd Highly stable piezoelectric oscillator
JP5072115B2 (en) * 2009-02-25 2012-11-14 古野電気株式会社 Reference frequency generator
ATE534191T1 (en) * 2009-03-09 2011-12-15 Micro Crystal Ag OSCILLATOR DEVICE COMPRISING A HEAT CONTROLLED PIEZOELETRIC QUARTZ
US7915962B2 (en) * 2009-07-06 2011-03-29 Nortel Networks Limited System and method for built in self test for timing module holdover

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012151797A (en) 2012-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4164662B2 (en) Portable terminal and GPS time keeping method
TWI411804B (en) Method and apparatus for compensating a clock bias
JPH08146166A (en) Reference frequency generating device
WO2009052716A1 (en) Method and mobile terminal for eliminating frequency deviation
WO2012100710A1 (en) Frequency offset adjusting method and device for terminal at booting
WO2011157025A1 (en) Method and device for controlling crystal oscillator output clock
JP2006121171A (en) Clock supplying device with frequency correction function
JP2012242190A (en) Reference signal generation device and reference signal generating method
JP5072115B2 (en) Reference frequency generator
JP6898903B2 (en) Transceiver with real-time clock
JP5556412B2 (en) Timing synchronization apparatus and timing synchronization method
US9838023B2 (en) Slow-clock calibration method and unit, clock circuit, and mobile communication terminal
JP2012060583A (en) Clock generator
JP2010068065A (en) Reference signal generating apparatus
JP5633866B2 (en) Reference signal generating apparatus and reference signal generating method
GB2335554A (en) Radio synchronisation system
CN112236942B (en) Method and apparatus for digital quartz temperature and drift compensation for sleep timers of NB-IoT devices
CN109884877B (en) High-precision GPS synchronous time service system and method
JP2010263503A (en) Communication apparatus and clock correction method
US9654113B2 (en) Control device for clock generation circuit, control method for clock generation circuit, and clock generation circuit
WO2014045929A1 (en) Standard signal generation device, gnss module, and standard signal generation method
EP3975431A1 (en) Apparatus, system and method for generating an output oscillator signal, transceiver, mobile device and base station
JP2009194778A (en) Frequency correcting method and apparatus
JP2017153024A (en) Reference frequency generation device
JP2014060682A (en) Oscillator control method, reference signal generation device and oven-controlled oscillator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131210

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20140424

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140612

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140701

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140829

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140922

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20141005

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees