JPH07287083A - 世界測位衛星システム衛星を利用した時刻同期装置及びその方法 - Google Patents

世界測位衛星システム衛星を利用した時刻同期装置及びその方法

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JPH07287083A
JPH07287083A JP34069194A JP34069194A JPH07287083A JP H07287083 A JPH07287083 A JP H07287083A JP 34069194 A JP34069194 A JP 34069194A JP 34069194 A JP34069194 A JP 34069194A JP H07287083 A JPH07287083 A JP H07287083A
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JP
Japan
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satellite system
phase difference
positioning satellite
frequency
world positioning
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JP34069194A
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Hwan-Yong Joo
ハアン ヨング ズ
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SK Hynix Inc
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Hyundai Electronics Industries Co Ltd
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Publication date
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    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/02—Details
    • H04J3/06—Synchronising arrangements
    • H04J3/0635—Clock or time synchronisation in a network
    • H04J3/0685—Clock or time synchronisation in a node; Intranode synchronisation
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
    • G04R—RADIO-CONTROLLED TIME-PIECES
    • G04R40/00—Correcting the clock frequency
    • G04R40/06—Correcting the clock frequency by computing the time value implied by the radio signal

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】ＧＰＳ衛星信号から協定世界時クロックを抽出
し、精密時刻を提供するための世界測位システム１ＰＰ
Ｓを抽出し、協定世界時クロックに封して恒時的に１０
０ＮＳ以内の誤差を有する時刻同期装置及びその方法の
提供。 【構成】ＧＰＳ受電段１０と、ＧＰＳに要求される周波
数の内部発振器３０と、この発振周波数を分周して内部
１ＰＰＳを作る分周器４０と、この内部１ＰＰＳとＧＰ
Ｓ受電段１０からの１ＰＰＳとを比較する比較器５０
と、これを一時的に貯蔵するバッフアー６０と、内部１
ＰＰＳの位相差を補正する制御器７０と、上記発振器３
０の発振周波数と上記制御器７０の出力周波数との位相
差を補正する制御器８０と、ＧＰＳ信号から得られるＧ
ＰＳ衛星の追跡状態信号と上記バツフアーからの比較出
力データとを同期させ、位相差補正信号を制御器７０及
び８０へ出力し、周波数誤差値を出力するマイクロプロ
セッサユニット２０と、これからの出力をＤ／Ａ変換し
て発振器３０の制御信号とするＤ／Ａ変換器９０から成
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、総合的情報通信網及び
ディジタル通信網の基地局や衛星通信基地等で使用され
る時刻及び周波数同期技術に関するものであって、特に
世界測位衛星システム（ＧＰＳ）衛星から受信される協
定世界時クロックを利用して、この協定世界時クロック
に対して恒時的に１００ｎｓ以内の誤差を有する精密時
刻を提供することができるようにした世界測位衛星シス
テム衛星を利用した時刻同期装置とその方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】ＧＰＳ衛星を利用した従来の時刻同期シ
ステムは、内部発振器の周波数誤差値とドリフト誤差
値、そしてＧＰＳ衛星クロックと内部発振器の発振周波
数の位相誤差値とを１つの式で計算し、計算された結果
に従って内部発振器の動作を補正することによって、精
密時刻等を提供するように構成される。
【０００３】しかし、このような従来の時刻同期システ
ムは、周波数誤差を補正するための所要時間が長くな
り、世界測位衛星システム衛星が非可視状態になって衛
星を追跡し難くなる時には、補正の正確度が劣る問題点
がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＧＰ
Ｓ衛星が可視状態である時のみこのＧＰＳ衛星信号から
協定世界時クロックを抽出し、これを利用して協定世界
時±１ＵＳ以内の誤差範囲を有する安定された精密時刻
を提供するための世界測位システム１ＰＰＳ（ｐｕｌｓ
ｅ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ）を抽出し、抽出された世界
測位衛星システム１ＰＰＳの特性と内部発振器の特性と
を考慮して、協定世界時クロックに封して恒時的に１０
０ＮＳ以内の誤差を有する精密時刻を提供することがで
きるようにした時刻同期装置及びその方法を提供するこ
とにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴によれば、
世界測位衛星システム衛星から協定世界時情報を受信し
て世界測位衛星システム衛星の追跡状態を検出し、世界
測位衛星システム１ＰＰＳを抽出する世界測位衛星シス
テム受電段と、世界測位衛星システムに要求される周波
数を発振させる内部発振器と、この内部発振器の発振周
波数を分周して内部１ＰＰＳを作る分周器と、この分周
器から出力される内部１ＰＰＳと世界測位衛星システム
受電段から出力される世界測位衛星システム１ＰＰＳと
を比較する比較器と、この比較出力を一時的に貯蔵して
から出力するバッフアーと、上記分周器から出力される
内部１ＰＰＳの位相差を補正する第１の制御器と、上記
発振器の発振周波数と上記第１の制御器の出力周波数と
の位相差を補正する第２の制御器と、上記世界測位衛星
システム受電段によって検出された世界測位衛星システ
ム衛星の追跡状態信号と上記バツフアーに貯蔵された比
較出力データとを利用して時刻を同期させ、位相差補正
信号を上記第１及び第２の制御器へ出力し、周波数誤差
値を求めて出力するマイクロプロセッサユニットと、上
記マイクロプロセッサユニットから出力される周波数誤
差値をデジタル／アナログ変換して上記内部発振器の動
作制御信号として供給するデジタル／アナログ変換器と
から構成された時刻同期装置が提供される。
【０００６】本発明の他の特徴によれば、１，世界測位
衛星システム衛星が追跡されるか否かを検出し、上記世
界測位衛星システム衛星から入力される協定世界時情報
から世界測位衛星システム１ＰＰＳを抽出する段階と、
２，世界測位衛星システムに要求される周波数を発振さ
せ、この発振周波数から内部１ＰＰＳを発生させる段階
と、３，上記内部１ＰＰＳと抽出された世界測位衛星シ
ステム１ＰＰＳとの位相差を比較する段階と、４，上記
段階で世界測位衛星システム衛星が追跡され検出される
時、上記３，段階で比較された位相差値を所定の回数だ
け反復的に求めて貯蔵した後、これら位相差値の平均値
を求める段階と、５，上記４，段階で求められた位相差
の平均値を利用して位相誤差を補正し、周波数誤差を求
めて上記２，段階で発振される周波数を調整する段階と
からなる時刻同期方法が提供される。
【０００７】
【実施例】図１を参照すると、本発明による世界測位衛
星システム衛星を利用した時刻同期装置は、世界測位衛
星システム衛星から協定世界時情報を受信して世界測位
衛星システム１ＰＰＳを抽出する世界測位衛星システム
受電段１０と、世界測位衛星システムに要求される周波
数を発振する発振器３０と、この発振器の発振周波数を
分周して内部１ＰＰＳを作る分周器４０と、この出力信
号である内部１ＰＰＳと世界測位衛星システム受電段１
０の出力信号である世界測位衛星システム１ＰＰＳとを
比較する比較器５０と、この比較器５０の比較出力を一
時的に貯蔵してから出力するバッフアー６０と、上記分
周器４０の出力信号である内部１ＰＰＳの位相差を１μ
ｓ単位で補正する第１の制御器７０と、上記発振器３０
の発振周波数と上記第１の制御器７０の出力周波数との
位相差を５ＮＳ単位で１ＮＳ〜９９５ＮＳの範囲値を補
正する第２の制御器８０と、上記世界測位衛星システム
受電段１０によって検出された世界測位衛星システム衛
星の追跡状態信号と上記バッフアー６０に貯蔵された比
較出力データとを利用して時刻を同期させ、位相差補正
信号を上記第１の制御器７０と第２の制御器８０とに出
力して位相差を補正し、周波数誤差値を求めて出力する
マイクロプロセッサユニット２０とを備える。
【０００８】さらに本発明の時刻同期装置は、上記マイ
クロプロセッサユニット２０から出力される周波数誤差
値をデジタル／アナログ変換して上記発振器３０の動作
制御信号として供給することによって、精密な発振器状
態を維持するようにするデジタル／アナログ変換器９０
を備える。
【０００９】上記のように構成された本発明において、
マイクロプロセッサユニット２０が世界測位衛星システ
ム受電段１０から入力される衛星状態検出信号によっ
て、現在ＧＰＳ衛星が追跡されていることと判断する
と、世界測位衛星システム受電段１０で抽出されて出力
される世界測位衛星システム１ＰＰＳに対する時刻同期
制御機能を遂行するようになる。内部発振器３０から発
振された周波数は分周器４０によって内部１ＰＰＳに分
周され、この内部１ＰＰＳの位相は比較器５０で世界測
位衛星システム１ＰＰＳの位相と比較される。この比較
器５０の比較出力はバッフアー６０に貯蔵される。マイ
クロプロセッサユニット２０は、バッフアー６０に反復
的に貯蔵された比較データを利用して時刻を同期させ、
位相差補正信号を出力し、且つ周波数誤差値を計算して
出力する。
【０００１０】第１の制御器７０は、マイクロプロセッ
サユニット２０からの位相差補正信号に従って分周器４
０の信号を１μｓ単位で補正させ、第２の制御器８０
は、マイクロプロセッサユニット２０からの位相差補正
信号に従って上記発振器３０の発振周波数と上記第１の
制御器７０から出力される周波数との位相差を５ＮＳ単
位で１ＮＳ〜９９５ＮＳの範囲値を補正する。且つ、マ
イクロプロセッサユニット２０は、計算された周波数誤
差をデジタル／アナログ変換器９０を通してアナログ値
に変換した後、発振器３０の動作制御信号として供給す
ることによって、この発振器３０の発振周波数を精密制
御するようになる。このような動作を行うことによって
精密な時刻を供給するようになる。ここで、内部発振器
の反復された位相誤差は下記式で表示される。 ｔｋ＝ｔｏ＋（ｋ１＋ｆ）＝ｋ２ｄ＋σｋ ここで，ｔｏ＝初期位相誤差 ｆ＝周波数誤差 ＝（ｆｌ−ｆｏ）／ｆｏ、 ｄ＝ドリフト誤差、 σｋ＝ｋ番目のパルスに関連されたランダム誤差であ
る。 上記式で補正されるパラメーターはｔｏ，ｆ，ｄであ
る。
【０００１１】一方、衛星追跡状態が持続されることが
できない時、或いは受信信号上に劣化がある時には、い
ままで得られた安定度を一定に維持させるために発振器
の動作特性もいままで補正された状態に続けて維持され
る。
【０００１２】第３図は比較器５０の内部構成ブロック
図であって、クロックを発生させるタイム・ベース１
と、世界測位衛星システム受電段１０の出力信号である
世界測位衛星システム１ＰＰＳと分周器４０の出力信号
である内部１ＰＰＳとを入力信号とするゲート制御器３
と、このゲート制御器３の出力信号と上記タイム・ベー
ス１の出力であるクロックをアンド照合するアンド・ゲ
ート２とから構成される。この比較器５０を通して得ら
れた位相差比較値を分折すると、比較器５０の安定度曲
線は図４のように示すことができる。短時間（ｓｈｏｒ
ｔ ｔｅｒｍ）安定度の性質は世界測位衛星システム１
ＰＰＳの固有変動に起因し、長時間（ｌｏｎｇ ｔｅｒ
ｍ）安定度の性質は内部発振器の周波数誤差値に起因す
る。
【０００１３】上記マイクロプロセッサユニット２０で
遂行される時刻同期処理機能を図２のようにアルゴリズ
ムで示す。図２を参照すると、マイクロプロセッサユニ
ット２０の時刻同期制御機能は、次のＳ１〜Ｓ１５段階
に細分される。
【０００１４】即ち、マイクロプロセッサユニット２０
は、世界測位衛星システム受電段１０を通して位相追跡
状態を判断して、追跡可能な状態であると判断されると
（Ｓ１）、比較器５０を通して世界測位衛星システム１
ＰＰＳと内部１ＰＰＳとの位相差を比較し（Ｓ２）、比
較が完了されると（Ｓ３）、比較された位相差値をバッ
フアー６０に貯蔵する（Ｓ４）。
【０００１５】このような位相差の比較回数が９００回
を超えるかを判断して（Ｓ５）、比較回数が９００より
小さいと、比較動作を繰り返し、比較回数が９００であ
る場合には（Ｓ６）、比較された９００個の位相差値を
加えた後（Ｓ７）、加えられた値を９００で割って位相
差を求め（Ｓ８）、これによって位相差を補正するため
のルーチンを遂行する（Ｓ９）。
【０００１６】一方、位相差の比較回数が９００より大
きい場合には（Ｓ１０）、標準偏差が１Ｘ１０−６より
小さいかを判断し（Ｓ１１）、１Ｘ１０−６より大きい
場合には、位相差比較段階（Ｓ２）へリターンする。
【０００１７】標準偏差が１Ｘ１０−６より小さい場合
には、比較データを継続して貯蔵しながら比較回数が１
０６００になるかを判断し（Ｓ１２）、比較回数が１０
６００である場合には、さらに標準偏差を求めてその値
が４Ｘ１０−８より小さいかを判断する（Ｓ１３）。そ
して、標準偏差が４Ｘ１０−８より小さい場合には、こ
れによって周波数誤差を求め（Ｓ１４）、この周波数誤
差値をデジタル／アナログ変換器９０によってデジタル
値に変換させて発振器３０に供給することによって、こ
の発振器３０の発振周波数を調整するようになる（Ｓ１
５）。一方、標準偏差が４Ｘ１０−８より大きい場合に
は、位相差比較段階（Ｓ２）へリターンする。
【０００１８】以上、説明したような本発明によれば、
ＧＰＳ衛星を利用して協定世界時に対して恒時的に１０
０μｓ以内の誤差を有する精密時刻を提供することがで
き、従って、総合情報通信網及びデジタル移動通信網の
基地局や衛星通信基地局に有用に適用して使用されるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による世界測位衛星システム衛星を利用
した時刻同期装置の構成ブロック図。
【図２】第１図のマイクロプロセッサユニットで遂行さ
れる時刻同期処理を説明するためのアルゴリズム図。
【図３】第１図内の比較器の内部構成ブロック図。
【図４】第１図内の比較器の安定度曲線を示すグラフ。
【符号の説明】
１０ 世界測位衛星システム受電段 ２０ マイクロプロセッサユニット ３０ 発振器 ４０ 分離器 ５０ 比較器 ６０ バッフアー ７０ 第１の制御器 ８０ 第２の制御器 ９０ デジタル／アナログ変換器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 世界測位衛星システム衛星から協定世界
    時情報を受信して世界測位衛星システム衛星の追跡状態
    を検出し、 世界測位衛星システム１ｐｐｓを抽出する世界測位衛星
    システム受電段と、 上記世界測位衛星システムに要求される周波数を発振さ
    せる発振器と、 上記発振器の発振周波数を分周して内部１ｐｐｓを作る
    分周器と、 上記分周器から出力される内部１ｐｐｓの位相とを比較
    して、 その位相差を出力する比較器と、 上記比較器の位相差比較出力を一時的に貯蔵するための
    バッフアーと、 上記分周器から出力される内部１ｐｐｓの位相差を補正
    するための第１の制御部と上記発振器から出力される発
    振周波数と上記第１の制御器の出力周波数との位相差を
    補正するための第２の制御器と、 上記世界測位衛星システム受電段によって検出された上
    記世界測位衛星システム衛星の追跡状態信号と上記バッ
    フアーに貯蔵された位相差比較出力とを利用して時刻を
    同期させ、位相差補正信号を上記第１及び第２の制御器
    に供給して位相差を補正し、周波数誤差値を求めて出力
    するマイクロプロセッサユニットと、 上記マイクロプロセッサユニットから出力される周波数
    誤差値をディジタル／アナログ変換して上記発振器の動
    作制御信号として供給することによって上記発振器の発
    振周波数を調整するディジタル／アナログ変換器とから
    構成された世界測位衛星システム衛星を利用した時刻同
    期装置。
  2. 【請求項２】 上記比較器は所定のクロックを発生させ
    るタイム・ベースと、 上記世界測位衛星システム受電段から出力される世界測
    位衛星システム１ｐｐｓと上記分周器から出力される内
    部１ｐｐｓとを入力信号とするゲート制御器と上記ゲー
    ト制御器の出力と上記タイム・ベースの出力とをアンド
    アンド・ゲートとから構成された上記請求項１記載の世
    界測位衛星システムを利用した時刻同期装置。
  3. 【請求項３】 １，世界測位衛星システム衛星が追跡さ
    れるか否かを検出し、上記世界測位衛星システム衛星か
    ら入力される協定世界時情報から世界測位衛星システム
    １ｐｐｓを抽出する段階と、 ２，世界測位衛星システムに要求される周波数を発振さ
    せ、この発振周波数から内部１ｐｐｓを発生差せる段階
    と、 ３，上記内部１ｐｐｓと上記世界測位衛星システム１ｐ
    ｐｓとの位相差を比較する段階と、 ４，上記１，段階で上記世界測位衛星システム衛星が追
    跡されて検出される時、上記３，段階で比較された位相
    差値を所定の回数だけ反復的に求めて貯蔵した後、これ
    ら位相差値の平均値を求める段階と、 ５，上記４，段階で求められた位相差の平均値を利用し
    て位相誤差を補正し、周波数誤差を求めて上記２，段階
    で発振される周波数を調整する段階とからなる世界測位
    衛星システム衛星を利用した時刻同期方法。
  4. 【請求項４】 上記４，段階で求められる位相差値等の
    所定の回数が９００であり、上記位相差値の平均値、加
    えられた位相差値を９００で割って得るようになる上記
    請求項３記載の世界測位衛星システム衛星を利用した時
    刻同期方法。
  5. 【請求項５】 上記衛星誤差補正及び発振周波数調査の
    ５，段階は、 ａ，上記４，段階で求められる位相差値の数が上記所定
    の回数以上である場合、上記位相差値の平均値の標準偏
    差が１×１０−６より小さいかを判断する段階と、 ｂ，上記ａ，の段階で上記標準偏差が１×１０−６より
    小さいと判断される場合、上記４，段階で比較される位
    相差異の数が１０６００であるかを判断する段階と、 ｃ，上記ｂ，段階で位相差異の数が１０６００であると
    判断される場合、さらに標準偏差を求め、その値が４×
    １０−８より小さいか否かを判断する段階と、 ｂ，上記ｃ，段階で標準偏差が４×１０−８より小さい
    場合、この標準偏差によって周波数誤差を求め、これに
    よって上記２，段階で発振された周波数を調整する段階
    とからなる上記請求項３記載の世界測位衛星システム衛
    星を利用した時刻同期方法。
JP34069194A 1993-12-27 1994-12-20 世界測位衛星システム衛星を利用した時刻同期装置及びその方法 Pending JPH07287083A (ja)

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