KR0177731B1 - 망동기용 디지탈 위상동기루프 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 망동기용 DP-PLL(Digital Processing - Phase Locked Loop)의 제어 알고리즘에 관한 것으로, 특히 동작 모드 천이시 발생되는 위상 불연속(Phase-hit)을 방지하기 위한 망동기용 디지털 위상 동기 루프 제어방법에 관한 것이다.
종래의 망동기용 DP-PLL장치는 절대위상차는 검출이 가능하나 기준 클럭과 시스템 클럭사이의 위상변화는 검출이 불가능하므로 클럭원 절체 및 동작 모드 천이시 위상 불연속(Phase-hit)이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 프리 런 모드에서 기준 클럭 신호의 이상이 모니터 되지 않으면 정상으로 판단하여 패스트 모드로 천이하여 디지털 위상동기루프를 제어하는 방법에 있어서, 상기 프리 런 모드에서 패스트 모드로 천이한 후 초기과정에서 위상차 데이터를 일정기간 축적하고 평균치를 구하여 이를 패스트 모드에서의 기준 위상차로 설정하는 제1과정과, 상기 위상차 데이터가 기준 위상차에 수렴하도록 전압 제어 발진부의 제어값을 산출하여 제어하는 제2과정과, 상기 패스트 모드가 안정되면 노르말 모드로 천이한 후 초기과정에서 일정기간동안 상기 검출한 위상차 데이터(PD)를 축적하고 평균치를 구하여 이를 노르말 모드에서의 기준위상차로 설정을 하고 이에 수렴하는 전압 제어 발진부의 제어값을 산출하여 제어하는 제3과정을 순차실행시켜 종래기술의 제반 문제점을 해결하였다.

Description

망동기용 디지털 위상동기루프 제어방법
제1도는 종래 망동기용 디지털 위상동기루프 장치 구성도.
제2도는 제1도의 각부 입, 출력 파형도.
제3도는 본 발명이 적용되는 망동기용 디지털 위상동기루프 장치 구성도.
제4도는 제3도의 각부 입, 출력 파형도.
제5도는 본 발명 망동기용 디지털 위상동기루프 장치의 모드 선택신호흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : DSI 인터페이스부 22 : 기준 클럭 선택 분주회로
23 : 위상오차 검출 및 저장부 24 : 중앙처리장치
25 : 전압 제어 발진부 26 : 분주기
본 발명은 망동기용 DP-PLL(Digital Processing - Phase Locked Loop)의 제어 알고리즘이 관한 것으로, 특히 동작 모드 천이시 발생되는 위상 불연속(Phase-hit)을 방지하기 위한 망동기용 디지털 위상 동기 루프 제어방법에 관한 것이다.
종래의 망동기용 DP-PLL은 제1도에 도시된 바와 같이, 외부에서 입력되는 기준클럭 신호를 수신하는 기준 클럭 수신부(11)와, 기준 클럭 수신부(11)의 출력신호(Fr)를 분주된 시스템 클럭 신호(Fs)로 카운트하여 위상차 정보를 검출하는 위상차 검출부(12)와, 위상차 검출부(12)에서 출력된 기준 클럭(PD)과 시스템 클럭 사이의 위상차 정보를 저장하는 공통 메모리(13)와, 제어알고리즘에 따라 공통 메모리(13)에서 읽어들인 위상차 정보를 처리하여 시스템 클럭이 기준 클럭에 동기되도록 제어하는 마이크로 프로세서(14),와 기준 클럭 신호의 손실을 감지하여 상기 마이크로 프로세서(14)로 출력하는 모니터(15)와,상기 마이크로 프로세서(14)에서 출력된 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 디지탈/아날로그 변환부(16)와, 디지털/아날로그 변환부(16)의 출력신호에 따라 시스템 클럭의 위상을 기준클럭에 동기시켜 출력하는 전업 제어 발진부(17)와, 전압 제어 발진부(17)에서 출력된 시스템 클럭을 분주하여 상기 위상차 검출부(12)로 출력하는 분주기(18)와, 전압 제어 발진부(17)의 시스템 클럭 신호를 이용해 시스템에서 필요로 하는 주파수의 신호를 발생시키는 주파수 분배부(19)로 구성되어 있었다.
이와 같이 구성된 종래의 망동기용 DP-PLL의 동작을 제2도의 파형도에 의거 설명하면 다음과 같다.
시스템이 시동되어 기준 클럭 신호가 입력되면, 기준 클럭 수신부(11)는 제2도의(a)와 같은 기준 클럭 신호(Fr)를 이용하여 8KHz의 펄스 클럭을 만들고, 이 신호는 위상차 검출부(12)로 인가된다.
이때 위상차 검출부(12)는 이 8KHz의 펄스 클럭 신호의 상승 모서리에서 다음 상승 모서리까지를 분주기(18)로부터 입력되는 분주된 시스템 클럭 신호(Fs)로 카운트하여 이카운트값을 기준 클럭과 시스템 클럭 사이의 위상차 정보로서 공통 메모리(13)에 저장한다.
마이크로 프로세서(14)는 250㎲주기마다 512개 단위로 공통 메모리(13)에 정장된 위상차 데이터를 읽어들이고, 1024sec동안 256회 이상 읽어들인 데이터가 유효 범위 이내인가를 판단하며, 유효 범위 이내이면 위상 오차 평균치 연산을 하게 된다.
8.192sec동안의 위상 오차값을 평균하여 전압제어 발진부(17)를 제어하기 위한 데이터를 계산하고, 상기 제어 데이터인 위상 오차가 1비트 미만이면, 즉 최소 제어 범위 이내이면 정상(Normal)모드로 인식하며, 최소 제어 범위를 초과하면 패스트(Fast)모드로 인식하고, 정상 모드와 패스트 모드 각각의 가중치를 평균 위상 오차에 곱하여 전압 제어 발진부(17)를 제어하게 된다.
한편, 유효 범위를 벗어난 데이터가 1024sec동안 256회 이상 검출되면, 기준 클럭 신호가 손실되었는지의 여부르르 확인하고, 만약 기준 클럭 신호가 손실되었으면 즉시 프리 런(Free-run)모드로 진입하며, 전압 제어 발진부(17)의 제어값은 정사 동작시에 검출된 제어값을 평균한 값으로 대치한다.
그러나 이와 같은 종래의 망동기용 DP-PLL장치는 절대위상차는 검출이 가능하나 기준 클럭과 시스템 클럭사이의 위상변화는 검출이 불가능하므로 클럭원 절체 및 동작 모드 천이시 위상불연속(Phase-hit)이 발생되는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 망동기용 DP-PLL장치의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 동작 모드 천이시 발생되는 위상 불연속(Phase-hit)을 방지하도록 망동기용 디지털 위상 동기 루프 제어방법을 제공함에 있다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 방법은 초기화 단계에서 전압 제어 발진 부에 초기 중심 주파수 값에 해당하는 8000H값을 세팅하고, 모드를 프리 런 모드로 선정하여 수행하는 제1과정과, 상기 프리 런 모드 수행중 기준 클럭 신호의 이상이 모니터 되지 않으면 정상으로 판단하여 패스트 모드로 천이하는 제2과정과, 상기 패스트 모드로 전이한 후 초기과정에서 위상차 데이터를 일정기간 축적하고 평균치를 구하여 이를 패스트 모드에서의 기준 위항차로 설정하는 제3과정과, 상기 위상차 데이터가 기준 위상차에 수렴하도록 전압 제어 발진부의 제어값을 산출하여 제어하는 제4과정과, 상기 패스트 모드가 안정되면 노르말 모드로 천이한 후 초기과정에서 일정기간동안 상기 검출한 위상차 데이터(PD)를 축척하고 평균치를 구하여 이를 노르말 모드에서의 기준위상차로 설정하고 이에 수렴하는 전압 제어 발진부의 제어값을 산출하여 제어하는 제 5과정과, 상기 제 2과정에서 기준 클럭 신호의 이상이 감지되면 비정상적으로 판단을 하고 홀드오버 모드로 천이하는 제 6과정과, 상기 노르말 모드에서 패스트 모드로 천이한 후 일정기간의 위상차 데이터(PD)의 평균치에 노르말 모드에서의 전압 제어 발진부의 제어값으로 부터 역 산출 된 현재의 위상차 데이터의 평균치를 감산한 결과 값을 기준 위상차로 설정하여 전압 제어 발진부의 제어값을 산출하여 제어하는 제7과정과, 상기 홀드오버 모드에서 기준클럭이 정상적으로 모니터되면 패스트 모드로 천이하고 일정기간의 위상차 데이터의 평균치에 홀드오버 모드에서 전압 제어 발진부의 제어값으로 부터 역 산출된 현재의 위상차 데이터의 평균치를 감산한 결과값을 기준 위상차로 설정하고 전압제어발진부의 제어값을 산출하여 제어하는 제8과정으로 이루어진다.
이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본 발명이 적용되는 망동기용 디지털 위상동기루프 장치의 블록 구성도로서, 도시된 바와 같이 외부 기준 신호를 입력받아 기준 클럭 신호를 추출해내는 DSI인터페이스부(21)와, DSI 인터페이스부(21)의 기준 클럭 신호를 분주함 과 아울러 클럭의 손실(Loss)을 감시하는 기준 클럭 선택 분주 회로(22)와, 기준 클럭 선택 분주 회로(22)에서 분주된 클럭 신호를 분주된 시스템 클럭신호와 비교하고 위상오차를 시스템 클럭 중 높은 주파수의 클럭으로 카운트하여 저장하는 위상 오차 검출 및 저장부(23)와, 제어 알고리즘에 따라 오차 검출 및 저장부(23)에서 읽어들인 위상차 정보를 처리하여 시스템 클럭이 기준 클럭에 동기되도록 제어하는 중앙처리장치(24)와, 아날로그 신호로 변환된 중앙처리장치(24)의 제어신호에 따라 시스템 클럭의 위상을 기준클럭에 동기시켜 출력하는 전압 제어 발진부(25)와, 전압 제어 발진부(25)에서 출력된 시스템 클럭을 분주하여 상기 기준 클럭 선택 분주회로(22)와 위상 오차 검출 및 저장부(23)로 출력하는 분주기(18)와, 중앙처리장치(24)의 제어신호에 따라 DSI 인터페이스부(21)와 기준 클럭 선택 분주 회로 (2)와 위상 오차 검출 및 저장부(23)를 각각 제어하는 제어 로직부(27)로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 본 발명이 적용되는 망동기용 디지털 위상동기루프 장치를 참조하여 본 발명의 작용, 효과는 첨부된 도면 제4도 및 제5도에 의거 설명하면 다음과 같다.
먼저, 외부로 부터 기준 산호가 입력되면 DSI 인터페이스부(21)는 기준 클럭 신호를 추출하여 기준 클럭 선택 분주회로(22)로 인가하고, 기준 클럭 선택 분주 회로(22)는 이 기준 클럭 신호를 위상차 검출이 용이하도록 분주하며, 기준 클럭 신호의 손실을 모니터한다.
아울러 위상 오차 검출 및 저장부(23)에서는 분주된 기준 클럭 신호를 분주기(26)에서 분주된 시스템 클럭 신호와 비교하고, 비교되는 위상오차를 시스템 클럭중 높은 주파수의 클럭으로 카운트하여 위상 오차 데이터로서 저장하며, 중앙처리 장치(24)는 상기 위상 오차 데이터를 읽어 전압 제어 발진부(25)를 제어하기 위한 제어값을 산출한다.
즉, 위상 오차 검출 및 저장부(23)는 제4도의 (a)와 같이 입력되는 분주된 기준 클럭(Fr)과 분주기(26)에서 분주된 제4도의 (b)와 같은 비교클럭(Fc)의 위상차를 상기 기준클럭 (Fr)의 상승모서리와 비교클럭(Fc)의 상승모서리 사이구간, 즉 제 4도의 (c)와 같은 파형의 하이구간동안 시스템 클럭으로 카운트하여 그 결과 값을 위상 오차 데이터로서 중앙처리장치(24)에 입력하게 된다.
이에 따라 중앙처리장치(24)는 상기와 같이 입력되는 위상오차 데이터를 이용하여 전압 제어 발진부(25)를 제어하기 위한 제어값을 산출한다.
즉, 중앙처리장치(24)는 초기화 단계에서 전압 제어 발진부(25)에 초기 중심 주파수 값에 해당하는 8000H값을 세팅하고, 모드를 프리 런 모드로 설정하여 수행하게 된다.
프리런 모드 수행중 기준 클럭 신호의 LOS,OOF가 모니터 되지 않으면 모드 선택 단계 수행 중 정상모드로 천이하고, 정상 모드에서는 4ms마다 샘플링된 위상차를 읽어들일 때마다 LOS와 OOF를 모니터 하여 LOS나 OOF가 검출되면 그 즉시 홀드오버 (Holdover)로 천이한다.
각 모드별로 설명하면 다음과 같다.
정상적인 상태에서는 프리 런 모드로 진입한 후 패스트 모드로 천이한다.
이때 패스트 모드의 초기과정에서 위상차 데이터를 일정기간 축적하고 평균치를 구하여 이를 패스트 모드에서의 기준 위상차로 설정한다.
패스트 모드 동작시 상기한 위상차 데이터가 기준 위상차에 수렴하도록 전압 제어 발진부(25)의 제어값을 산출하여 제어한다.
그리고, 패스트 모드가 안정되면 노르말 모드로 천이한다.
노르말 모드로 진입시도 초기과정에서 일정기간동안 상기 검출한 위상차 데이터(PD)를 축적하고 평균치를 구하여 아를 노르말 모드에서의 기준위상차로 선정하고 이에 수렴하는 전압제어 발진부(25)의 제어값을 산출하여 제어한다.
상기한 바는 정상적인 동작시의 기준위상차 설정과정을 설명하였으며, 후기는 비정상적인 동작시의 기준 위상차 설정과정을 설명한다.
즉, 비정상적인 동작시에는 패스트 모드 또는 노르말 모드에서 홀드오버 모드로 천이할 경우에 기준위상차 설정치는 변하지 않으며, 기준 클럭의 이상으로 인해 노르말 모드에서 패스트 모드로 천이시에 기준 위상차 설정치는 일정기간의 위상차 데이터(PD)의 평균치에 노르말 모드에서의 전압 제어 발진부(25)의 제어값으로 부터 역 산출된 현재의 위상차 데이터의 평균치를 감산한 결과 값을 기준 위상차로 설정한다.
이후, 홀드오버 모드에서 기준클럭이 정상적으로 모니터될때 패스트 모드로 천이하게 되는데, 이때도 기준 위상차의 설정치는 일정기간의 위상차 데이터의 평균치에 홀드오버 모드에서 전압 제어 발진부(25)의 제어값에서 역 산출된 현재의 위상차 데이터의 평균치를 감산한 결과값을 기준 위상차로 설정하게 되는 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 모드 천이시 천이된 모드에서 갑작스러운 위상 변화나 주파수 변화를 방지 할 수 있는 효과가 있으며, 더불어 기준 클럭원 절체시 또는 기준 클럭원의 이상시에도 기준 위상차를 정확히 설정할 수 있으므로 안정된 시스템 클럭을 공급함과 아울러 위상 불연속을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 프리 런 모드에서 기준 클럭 신호의 이상이 모니터 되지 않으면 정상으로 판단하여 패스트 모드로 천이하여 디지털 위상동기루프를 제어하는 방법에 있어서, 상기 프리런 모드에서 패스트 모드로 천이한 후 초기과정에서 위상차 데이터를 일정기간 축적하고 평균치를 구하여 이를 패스트 모드에서의 기준 위상차로 설정하는 제1과정과, 상기 위상차 데이터가 기준 위상차에 수렴하도록 전압 제어 발진부의 제어값을 산출하여 제어하는 제 2 과정과, 상기 패스트 모드가 안정되면 노르말 모드로 천이한 후 초기과정에서 일정기간동안 상기 검출한 위상차 데이터(PD)를 축적하고 평균치를 구하여 이를 노르말 모드에서의 기준위상차로 설정을 하고 이에 수렴하는 전압 제어 발진부의 제어값을 산출하여 제어하는 제 3 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 망동기용 디지털 위상동기루프 제어방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노르말 모드에서 패스트 모드로 천이한 후 일정기간의 위상차 데이터(PD)의 평균치에 노르말 모드에서의 전압 제어 발진부의 제어값으로 부터 역 산출된 현재의 위상차 데이터의 평균치를 감산한 결과값을 기준 위상차로 설정하여 전압 제어 발진부의 제어값을 산출하여 제어하는 제4과정과, 상기 홀드오버 모드에서 기준클럭이 정상적으로 모니터되면 패스트 모드로 천이하고 일정기간의 위상차 데이터의 평균치에 홀드오버 모드에서 전압 제어 발진부의 제어값으로 부터 역산출된 현재의 위상차 데이터의 평균치를 감산한 결과 값을 기준 위상차로 설정하고 전압제어 발진부의 제어값을 산출하여 제어하는 제5과정을 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 망동기용 디지털 위상동기루프 제어방법.
KR1019940023408A 1994-09-15 1994-09-15 망동기용 디지탈 위상동기루프 제어방법 KR0177731B1 (ko)

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