KR100291004B1 - Frequency offset detection device of input reference signal - Google Patents

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Abstract

가. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:통신시스템에 관한 것이다.end. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a communication system.

나. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:디지털 위상동기루프로 입력되는 기준신호의 주파수 오프셋을 미리 검출하여 SDH 장치 클럭의 안정도를 높여줌으로써 장치 클럭의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있는 주파수 오프셋 검출장치를 제공함에 있다.I. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a frequency offset detection device that can improve the reliability and quality of the device clock by improving the stability of the SDH device clock by detecting the frequency offset of the reference signal input to the digital phase synchronization loop in advance. have.

다. 그 발명의 해결방법의 요지:위상동기루프를 이용한 입력기준신호의 주파수 오프셋 검출장치에 있어서, 입력기준신호와 내부 발진클럭을 각각 분주하여 메인클럭과, 위상검출시 상기 입력기준신호와 비교대상이 되는 클럭신호를 발생하여 출력하는 클럭발생기와, 상기 메인클럭을 기준으로 상기 입력기준신호의 위상 검출을 제어하기 위한 신호들을 발생하여 출력하는 위상 검출 제어기와, 상기 위상 검출 제어기로부터 입력되는 제어신호 입력에 따라 그 동작이 제어되며 상기 메인클럭을 카운트하여 상기 입력기준신호의 위상 에러 데이터를 검출하여 출력하는 위상 검출기와, 상기 위상 검출 제어기로부터 입력되는 동작 싸이클 주기 동안 상기 위상 에러 데이터를 저역 필터링하고, 필터링된 데이터를 상기 위상동기루프의 락 레인지 허용범위와 비교하여 폴트 상태비트를 출력하는 필터와, 상기 위상 에러 데이터와 폴트 상태 비트를 입력하여 임계시간 동안 상기 입력기준신호가 위상고정조건을 만족하는가를 검출하는 폴트 검출기로 구성함을 특징으로 한다.All. Summary of the Invention: An apparatus for detecting a frequency offset of an input reference signal using a phase-locked loop, in which an input reference signal and an internal oscillation clock are divided into a main clock and a target to be compared with the input reference signal during phase detection. A clock generator for generating and outputting a clock signal, a phase detection controller for generating and outputting signals for controlling phase detection of the input reference signal based on the main clock, and a control signal input from the phase detection controller A phase detector for counting the main clock to detect and output phase error data of the input reference signal, and low-pass filtering the phase error data during an operation cycle period inputted from the phase detection controller, The filtered data is compared with the lock range tolerance of the phase locked loop. T and is characterized in that the filter and for outputting a fault status bit, which consists of a fault detector for a threshold time to input the phase error data and the fault status bits are the input reference signal is detected whether or satisfy a phase-locked condition.

라. 발명의 중요한 용도:SDH장치와 같은 통신시스템에 사용할 수 있다.la. Important uses of the invention: It can be used in communication systems such as SDH devices.

Description

입력 기준신호의 주파수 오프셋 검출장치Frequency offset detection device of input reference signal

본 발명은 전송시스템에 관한 것으로, 특히 클럭발생회로내의 위상동기루프로 입력되는 기준신호가 위상동기루프 락(lock) 허용범위내의 값을 가지는가를 검출하기 위한 주파수 오프셋 검출장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transmission system, and more particularly, to a frequency offset detection device for detecting whether a reference signal input to a phase synchronization loop in a clock generation circuit has a value within a phase synchronization loop lock allowable range.

일반적으로 전송시스템에서는 각 노드(예를 들면 교환기 간 또는 노드 내)의 동기 타이밍 신호를 정합시키기 위한 회로로 클럭발생회로를 내장하고 있다. 종래 클럭발생회로에 구비된 위상동기루프(Phased Locked Loop:PLL)는 아날로그(Analog) 방식으로 설계되며, 상기 아날로그 방식으로 설계된 PLL은 PDH(Plesiochronous Digital Hierarchy) 방식에 사용되거나 동기 디지털 계층(Synchronous Digital Hierarchy, 이하″SDH″라 칭함) 방식에서 사용되고 있다. 그리고 오늘날에는 디지털 방식으로 설계된 디지털 프로세싱 위상동기루프가 SDH 장치에 널리 사용되고 있다.In general, a transmission system incorporates a clock generation circuit as a circuit for matching synchronization timing signals of each node (for example, between switches or nodes). A phase locked loop (PLL) provided in a conventional clock generation circuit is designed in an analog manner, and the PLL designed in the analog manner is used in a pleiochronous digital hierarchy (PDH) scheme or a synchronous digital layer. Hierarchy (hereinafter referred to as "SDH"). And today, digitally designed digital processing phase-locked loops are widely used in SDH devices.

도 1은 멀티바이브레이터(Multivibrator) 로직을 이용한 펄스검출회로 예시도를 도시한 것이다. 멀티바이브레이터를 이용한 도 1의 펄스검출회로는 저항R1과 커패시터 C1에 의한 시상수를 설정해 줌으로써 클럭발생회로로 입력되는 기준신호(이하 입력기준신호라함)의 펄스존재여부를 검출한다. 이와 같이 멀티바이브레이터를 이용하여 입력기준신호(8KHz)의 펄스존재여부를 검출하기 위해서는 우선적으로 커패시터 C1과 저항 R1의 값을 결정해야 한다. 데이터 쉬트(Data Sheet)에서 권고하는 각 소자 값의 범위는 커패시터 C1이 1000[pF] 이상이며, 저항 R1은 15[KΩ] 이상이다. 그리고 이때 사용되는 시상수의 계산은 하기 수학식 1로 정의된다.FIG. 1 illustrates an exemplary pulse detection circuit using multivibrator logic. The pulse detection circuit of FIG. 1 using a multivibrator detects the presence or absence of a pulse of a reference signal (hereinafter referred to as an input reference signal) input to the clock generation circuit by setting the time constants of the resistor R1 and the capacitor C1. As described above, in order to detect the presence of the pulse of the input reference signal (8KHz) using the multivibrator, the values of the capacitor C1 and the resistor R1 should be determined first. Each device value range recommended in the data sheet ranges from 1000 [pF] for capacitor C1 and 15 [KΩ] for resistor R1. And the calculation of the time constant used at this time is defined by the following equation (1).

tW=0.45×CEXT×REXT tW = 0.45 × C EXT × R EXT

따라서 듀티 50%인 8KHz 입력기준신호의 1/2 주기는 62.5μsec가 된다. 이에 따라 8KHz 입력기준신호의 펄스존재여부를 검출하기 위해서는 시상수가 적어도 62.5μsec 보다는 커야 한다. 또한 각 소자의 공차(tolerance)도 고려해야 한다.Therefore, half cycle of 8KHz input reference signal with 50% duty is 62.5μsec. Accordingly, in order to detect the presence of the pulse of the 8KHz input reference signal, the time constant must be greater than at least 62.5 μsec. Also consider the tolerances of each device.

도 2는 도 1에 대한 동작 타이밍도를 도시한 것이다. 상기 수학식 1에 의해 설정된 회로구성에서, 입력기준신호가 도 2에 도시한 바와 같이 A구간에서 펄스 형태로 멀티바이브레이터(10)에 인가되면 출력단자 Q에서는 로직레벨 ″하이″가 출력되며, B구간에서와 같이 입력기준신호가 없을 경우에는 입력기준신호의 마지막 펄스로부터 설정된 시간 후(D포인트)에 로직레벨 ″로우″가 출력된다. 이와 같은 동작은 저항 R1과 커패시터 C1의 시상수를 어떻게 설정하느냐에 따라 커패시터 C1에 충전된 전압이 완전 방전되는 시점에서 출력신호가 결정되기 때문에 정확도에서 많은 차이를 보이게 된다.FIG. 2 illustrates an operation timing diagram for FIG. 1. In the circuit configuration set by Equation 1, when the input reference signal is applied to the multivibrator 10 in the form of a pulse in section A as shown in Fig. 2, a logic level ″ high ″ is output from the output terminal Q, and B When there is no input reference signal as in the section, a logic level ″ low ″ is output after a set time (D point) from the last pulse of the input reference signal. This operation shows a large difference in accuracy since the output signal is determined at the time when the voltage charged in the capacitor C1 is completely discharged depending on how the time constants of the resistor R1 and the capacitor C1 are set.

그러나 도 1에 도시한 펄스검출회로를 사용하여 클럭발생회로내의 위상동기루프로 입력되는 입력기준신호의 펄스존재여부만을 판단한다면 별 문제가 되지 않지만, 상기 펄스검출회로를 이용하여 입력기준신호의 주파수 오프셋을 검출할 수는 없다. 왜냐하면 SDH방식을 사용하고 있는 전송시스템의 디지털 프로세싱 위상동기루프는 내부에 고안정 VCXO(Voltage Controlled Crystal Oscillator)가 구비되어 있으며, 이와 같이 안정도가 높은 오실레이터에서는 위상동기루프의 락 레인지(Lock Range)를 크게할 수 없기 때문에 입력기준신호가 상기 락 레인지 허용범위 이내의 값을 가지는가를 체크해야 한다. 상기 위상동기루프의 락 레인지란 위상동기루프의 출력신호가 입력신호에 대해 동기를 유지시킬 수 있는 입력신호의 주파수범위를 말한다.However, it is not a problem if only the presence of the pulse of the input reference signal input to the phase synchronization loop in the clock generation circuit using the pulse detection circuit shown in FIG. 1 is not a problem, but the frequency of the input reference signal using the pulse detection circuit is shown. It is not possible to detect the offset. This is because the digital processing phase-locked loop of the transmission system using the SDH method is equipped with a high-voltage VCXO (Voltage Controlled Crystal Oscillator) inside, and the oscillator with such high stability has a lock range of the phase-locked loop. Since it cannot be enlarged, it is necessary to check whether the input reference signal has a value within the lock range allowable range. The lock range of the phase locked loop refers to a frequency range of an input signal in which an output signal of the phase locked loop can be kept synchronized with the input signal.

즉, 락 레인지를 벗어난 입력기준신호가 클럭발생회로의 위상동기루프로 인가된다면 위상동기루프는 락을 잃게 되면서 계속적으로 위상포착동작만을 수행하기 때문에, 내부 오실레이터(VCXO)의 주파수는 급격히 변화되고 이에 따라 SDH방식을 따르는 전송시스템은 데이터의 에러를 유발시킴으로서 지터(jitter)와 슬립(slip)현상이 심화된다. 따라서 전송시스템에 안정된 클럭주파수를 공급하기 위해서는 클럭발생회로내의 위상동기루프로 입력되는 입력기준신호의 주파수가 상기 위상동기루프의 락 레인지 허용범위내에 존재하는지를 사전에 검출할 필요가 있다.That is, if an input reference signal outside the lock range is applied to the phase-locked loop of the clock generation circuit, the phase-locked loop loses the lock and performs only the phase capture operation. Therefore, the frequency of the internal oscillator (VCXO) changes rapidly. Accordingly, the transmission system using the SDH method causes an error in data, thereby increasing jitter and slip. Therefore, in order to supply a stable clock frequency to the transmission system, it is necessary to detect in advance whether the frequency of the input reference signal input to the phase synchronization loop in the clock generation circuit is within the lock range allowable range of the phase synchronization loop.

따라서 본 발명의 목적은 클럭발생회로내의 위상동기루프로 입력되는 기준신호가 위상동기루프의 락 레인지 허용범위내의 값을 가지는가를 체크할 수 있는 주파수 오프셋 검출장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a frequency offset detection apparatus capable of checking whether a reference signal input to a phase synchronization loop in a clock generation circuit has a value within a lock range allowable range of the phase synchronization loop.

본 발명의 또 다른 목적은 전송시스템에서 각 노드간의 동기 타이밍 신호를 정합시키기 위한 클럭주파수의 안정도를 높여 줄 수 있는 주파수 오프셋 검출장치를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a frequency offset detection apparatus capable of increasing the stability of a clock frequency for matching synchronization timing signals between nodes in a transmission system.

본 발명의 또 다른 목적은 디지털 위상동기루프로 입력되는 기준신호의 주파수 오프셋을 미리 검출하여 SDH 장치 클럭의 안정도를 높여줌으로써 장치 클럭의 신뢰성과 품질을 향상시킬 수 있는 주파수 오프셋 검출장치를 제공함에 있다.It is still another object of the present invention to provide a frequency offset detection device that can improve the reliability and quality of a device clock by detecting the frequency offset of a reference signal input to the digital phase locked loop in advance to increase the stability of the SDH device clock. .

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 위상동기루프를 이용한 입력기준신호의 주파수 오프셋 검출장치에 있어서,In the present invention for achieving the above object, in the frequency offset detection device of the input reference signal using a phase synchronization loop,

입력기준신호와 내부 발진클럭을 각각 분주하여 메인클럭과, 위상검출시 상기 입력기준신호와 비교대상이 되는 클럭신호를 발생하여 출력하는 클럭발생기와,A clock generator for dividing an input reference signal and an internal oscillation clock, respectively, and generating and outputting a main clock and a clock signal to be compared with the input reference signal during phase detection;

상기 메인클럭을 기준으로 상기 입력기준신호의 위상 검출을 제어하기 위한 신호들을 발생하여 출력하는 위상 검출 제어기와,A phase detection controller for generating and outputting signals for controlling phase detection of the input reference signal based on the main clock;

상기 위상 검출 제어기로부터 입력되는 제어신호 입력에 따라 그 동작이 제어되며 상기 메인클럭을 카운트하여 상기 입력기준신호의 위상 에러 데이터를 검출하여 출력하는 위상 검출기와,A phase detector for controlling an operation according to a control signal input from the phase detection controller and counting the main clock to detect and output phase error data of the input reference signal;

상기 위상 검출 제어기로부터 입력되는 동작 싸이클 주기 동안 상기 위상 에러 데이터를 저역 필터링하고, 필터링된 데이터를 상기 위상동기루프의 락 레인지 허용범위와 비교하여 폴트 상태비트를 출력하는 필터와,A filter for low-pass filtering the phase error data during an operation cycle period input from the phase detection controller, and outputting a fault status bit by comparing the filtered data with a lock range tolerance of the phase-locked loop;

상기 위상 에러 데이터와 폴트 상태 비트를 입력하여 임계시간 동안 상기 입력기준신호가 위상고정조건을 만족하는가를 검출하는 폴트 검출기로 구성함을 특징으로 한다.And a fault detector for inputting the phase error data and the fault status bit to detect whether the input reference signal satisfies a phase fixed condition during a threshold time period.

도 1은 멀티바이브레이터 로직을 이용한 펄스검출회로 예시도.1 illustrates a pulse detection circuit using multivibrator logic.

도 2는 도 1에 대한 동작 타이밍도.2 is an operation timing diagram for FIG. 1.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 검출장치의 블럭구성도.Figure 3 is a block diagram of a frequency offset detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4는 도 3중 클럭 발생기(200)의 상세 구성도.4 is a detailed configuration diagram of the clock generator 200 of FIG. 3.

도 5는 도 3중 위상 검출 제어기(300)의 상세 구성도.5 is a detailed configuration diagram of the phase detection controller 300 in FIG. 3.

도 6은 도 3중 위상 검출기(400)의 상세 구성도.6 is a detailed configuration diagram of the phase detector 400 of FIG. 3.

도 7은 도 3중 디지털 로우 패스 필터(500)의 상세 구성도.7 is a detailed block diagram of the digital low pass filter 500 of FIG. 3.

도 8은 도 3중 폴트 검출기(600)의 상세 구성도.8 is a detailed configuration diagram of the fault detector 600 in FIG. 3.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 검출장치의 동작 타이밍도.9 is an operation timing diagram of a frequency offset detection apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 동작을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an operation according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 검출장치의 블럭구성도를 도시한 것이며, 도 4 내지 도 8은 도 3을 구성하고 있는 각 기능 블럭들의 상세 구성도를 도시한 것이다.3 is a block diagram of a frequency offset detection apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIGS. 4 to 8 are detailed block diagrams of respective functional blocks of FIG. 3.

이하 도 4 내지 도 8을 순차적으로 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 검출장치를 구성하고 있는 각 기능 블럭들의 구성 및 상호 동작을 상세히 설명하기로 한다.4 to 8 will be described in detail the configuration and interaction of each of the functional blocks constituting the frequency offset detection device according to an embodiment of the present invention in detail.

우선 도 4를 참조하여 클럭발생기(200)의 구성과 동작을 설명하면, 주파수 오프셋 검출장치의 입력단에 위치하는 클럭 발생기(200)는 3개의 카운터(220,240,260)로 구성되어 8KHz의 기준클럭과 내부 오실레이터에서 발생된 8.192MHz의 발진클럭을 분주한다. 즉, 카운터3(260)은 8KHz의 기준클럭을 8분주하여 1KHz의 기준클럭으로 출력하고, 카운터1(220)과 카운터2(240) 각각은 내부 오실레이터에서 출력되는 8.192MHz의 클럭펄스를 각각 2048분주 및 64분주하여 발생된 4KHz, 128KHz의 클럭펄스를 위상 검출 제어기(30)로 출력한다. 이와 같이 클럭발생기(200)로부터 발생된 4KHz의 클럭펄스는 위상검출시 기준신호와 비교 대상이 되는 신호로 이용되며, 128KHz의 클럭펄스는 위상검출기(400)를 구성하는 카운터클럭으로 이용된다.First, the configuration and operation of the clock generator 200 will be described with reference to FIG. 4. The clock generator 200 located at the input terminal of the frequency offset detection device includes three counters 220, 240, and 260, and a reference clock of 8 KHz and an internal oscillator. Dispense the oscillation clock of 8.192MHz generated at. That is, the counter 3 260 divides 8 KHz reference clocks into 8 KHz reference clocks and outputs the reference clocks of 1 KHz. Each of the counter 1 220 and the counter 2 240 each outputs 2048 of 8.192 MHz clock pulses output from the internal oscillator. The 4KHz and 128KHz clock pulses generated by the division and the 64 division are output to the phase detection controller 30. As such, the 4KHz clock pulse generated from the clock generator 200 is used as a signal to be compared with the reference signal during phase detection, and the 128KHz clock pulse is used as a counter clock constituting the phase detector 400.

한편 위상 검출 제어기(300)에서의 메인클럭은 128KHz이며 모든 신호처리는 128KHz의 메인클럭을 기준으로 하여 이루어진다. 그리고 위상 검출 제어기(300)에서는 위상 검출기(400)를 구성하는 카운터(410) 동작의 시작과 종료를 제어하는 신호(LOAD, STOP)와, LPF(500)의 동작 사이클을 결정하는 신호(Proce0,Proce1,Proce2:이하 P0,P1,P2라함), 그리고 외부 D/A컨버터에 데이터를 라이트(write)시킬 수 있도록 제어하는 라이트신호(write)를 생성하여 출력한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 우선 위상 검출기(400)를 구성하는 카운터(410) 동작의 시작을 지시하는 로드신호(LOAD)는 도 5에서와 같이 1KHz의 기준신호 라이징 에지(rising edge)를 128KHz 메인클럭으로 검출을 하여 메인클럭 한 주기 만큼의 펄스신호 형태(로직 ″하이″)로 출력된다. 그리고 상기 카운터(410) 동작의 종료를 지시하는 스톱신호(STOP)는 도 5에서와 같이 내부 클럭펄스로부터 분주된 4KHz신호의 라이징 에지를 상기 128KHz의 메인클럭으로 검출하고, 이 신호 이전에 이미 로드신호(LOAD)가 유효할 경우 메인클럭 한 주기 만큼의 로직 ″하이″펄스를 만들며, 이 펄스가 발생된 후부터 입력기준신호가 로직 ″로우″로 되는 구간 동안 로직 ″하이″인 스톱신호(STOP)가 만들어진다.Meanwhile, the main clock in the phase detection controller 300 is 128 KHz, and all signal processing is performed based on the main clock of 128 KHz. In the phase detection controller 300, the signals LOAD and STOP for controlling the start and end of the operation of the counter 410 constituting the phase detector 400, and the signals Proce0, which determine the operation cycle of the LPF 500, are determined. Proce1, Proce2: P0, P1, P2 below) and the write signal (write) to control the data to be written to the external D / A converter to generate and output. In more detail, first, the load signal LOAD indicating the start of the operation of the counter 410 constituting the phase detector 400 has a 128KHz reference signal rising edge of 1KHz as shown in FIG. 5. It detects with the main clock and outputs the pulse signal type (logic ″ high ″) for one main clock cycle. The stop signal STOP indicating the end of the operation of the counter 410 detects the rising edge of the 4KHz signal divided from the internal clock pulse as the main clock of 128KHz, as shown in FIG. If the signal LOAD is valid, a logic ″ high ″ pulse is generated for one cycle of the main clock, and after this pulse is generated, a stop signal STOP with logic ″ high ″ during the period in which the input reference signal becomes a logic ″ low ″. Is made.

그리고 LPF(500)의 동작 사이클을 결정하는 신호인 P0,P1,P2신호는 상기 스톱신호(STOP)가 생성된후 3개의 D플립플롭(318,320,322)에서 각각 메인클럭 1주기 만큼씩 지연되어 출력된다. 마지막으로 라이트신호(write)는 P2신호가 라이징으로 천이한 후 메인클럭 1주기 만큼 지연된 신호에서 로직 ″로우″를 나타내고, 그 후 메인클럭 2주기 만큼 지연되었을때 로직 ″하이″가 되는 펄스신호 형태로 만들어진다.The signals P0, P1, and P2, which determine the operation cycle of the LPF 500, are delayed by three cycles of the main clock in each of the three D flip-flops 318, 320, and 322 after the stop signal STOP is generated. . Finally, the write signal indicates a logic ″ low ″ in a signal delayed by one cycle of the main clock after the P2 signal transitions to rising, and a pulse signal type that becomes logic ″ high ″ when delayed by two cycles of the main clock. Is made with.

한편 위상 검출기(400)는 도 6에 도시한 바와 같이 로드 가능한 6비트 업 카운터로 구성되며 128KHz의 클럭펄스를 메인클럭으로 사용한다. 그리고 위상 검출기(400)는 상기 위상 검출 제어기(300)로부터 출력되는 로드신호(LOAD)와 스톱신호(STOP) 입력에 따라 동작하여 6비트 싸인(signed) 데이터 pd를 발생하여 출력한다. 즉, 위상 검출기(400)에서는 상기 로드신호(LOAD)가 로직 ″하이″에 있는 동안 128KHz의 메인클럭에 의해서 초기 데이터(-16)를 +1씩 업 카운팅동작하고, 스톱신호(STOP)가 로직 ″하이″가 되면 메인클럭이 계속 입력될지라도 그 이전 값을 그대로 유지하게 된다. 이러한 카운터의 출력은 6비트 싸인 데이터(pd0∼pd5)로 나타나며 그 출력값의 범위는 -16∼+16이다. 그리고 상기 싸인 데이터 pd는 LPF(500)의 기본 데이터로 활용된다.On the other hand, the phase detector 400 includes a loadable 6-bit up counter as shown in FIG. 6 and uses a 128 KHz clock pulse as the main clock. The phase detector 400 operates according to the load signal LOAD and the stop signal STOP output from the phase detection controller 300 to generate and output 6-bit signed data pd. That is, in the phase detector 400, while the load signal LOAD is at the logic ″ high ″, up counting operation of the initial data 16 by +1 is performed by the main clock of 128 KHz, and the stop signal STOP is logic. ″ High ″ keeps the previous value even if the main clock is still entered. The output of these counters is represented by 6-bit signed data pd0 to pd5, and their output values range from -16 to +16. The sign data pd is used as basic data of the LPF 500.

한편 도 3에 도시된 LPF(500)는 도 7에 도시된 바와 같이 위상 에러 검출기(510), 누적기(520), 곱셈기(530), 가산기(540) 및 비교기(550)로 구성되며 그 대역폭은 1Hz 정도이다. 그리고 도 7에 도시된 신호들은 다음과 같이 정의하기로 한다.Meanwhile, the LPF 500 illustrated in FIG. 3 is composed of a phase error detector 510, an accumulator 520, a multiplier 530, an adder 540, and a comparator 550 as shown in FIG. 7. Is about 1 Hz. And the signals shown in Figure 7 will be defined as follows.

우선 신호 phasedif는 6비트 싸인 데이터를 나타낸 것이며, 신호 pd_int는 정수(integer) 범위(0∼63)를 나타낸 것이다. 그리고 integral, integral_int, amplifier, adcdata, cur_val은 16에서 0까지 다운 카운트되는 싸인 데이터를 나타낸 것이며, 신호 amp_int는 0∼65535까지의 정수범위를 나타낸 것이다. 또한 신호 adc_uns는 15에서 0까지 다운되는 언싸인드(unsigned) 데이터를 나타낸 것이다.First, the signal phasedif represents 6-bit signed data, and the signal pd_int represents an integer range (0 to 63). The integral, integral_int, amplifier, adcdata, and cur_val represent the sine data downcounted from 16 to 0, and the signal amp_int represents the integer range from 0 to 65535. The signal adc_uns also represents unsigned data down from 15 to zero.

이하 위상검출 필터인 LPF(500)의 각 구성에 따른 동작을 설명하면, 우선 위상 검출기(400)로부터는 6비트의 싸인 데이터(pd)가 입력되는데, 이 데이터는 메인클럭에 의해 카운트된 값이다. 이렇게 메인클럭으로 카운트하게 되면 마지막 카운트 값의 클럭 라이징 에지(0)와 바로 다음의 라이징 에지(+1) 사이에는 정의되지 않는 영역(E)이 도 9에 도시한 바와 같이 발생한다. 또한 이 영역은 포지티브(positive)일때 발생한다. 따라서 정의되지 않은 영역(E)을 없애기 위한 동작이 필요하며, 이런 동작을 위해서 위상 에러 검출기(510)를 사용하여 하나의 카운트 값을 줄여준다. 그리고 카운트 값의 포지티브와 네가티브를 정의함에 있어서 ″0″이라는 값을 기준으로 하게 되면 여전히 정의되지 않는 영역이 발생하므로 ″0″이라는 카운트 값을 없애고 ″0″보다 큰 값에 대해 +1씩 증가시켜 준다. 이렇게 하면, 포지티브와 네가티브 값의 기준점을 카운트 클럭의 라이징 에지로 제한할 수 있다.Hereinafter, the operation according to each configuration of the LPF 500 as the phase detection filter will be described. First, the 6-bit sign data pd is input from the phase detector 400, which is the value counted by the main clock. . When counting as the main clock, an undefined region E is generated between the clock rising edge 0 of the last count value and the next rising edge +1 as shown in FIG. 9. This area also occurs when it is positive. Therefore, an operation is required to eliminate the undefined area E. For this operation, the phase error detector 510 is used to reduce one count value. In defining positive and negative count values, if the reference is made to ″ 0 ″, there is still an undefined area, so the count value ″ 0 ″ is eliminated and the value is increased by +1 for a value greater than ″ 0 ″. give. This limits the reference point for positive and negative values to the rising edge of the count clock.

즉, 위상 에러 검출기(510)는 동작 싸이클신호 P0가 ″1″일 경우 싸인 데이터 pdout이 ″0″보다 크면, 상기 싸인 데이터 pdout을 +1 증가시켜 phasedif 포트로 출력하고, 상기 싸인 데이터 pdout가 ″0″ 보다 작으면 입력된 싸인 데이터pdout을 그대로 phasedif로 출력한다. 이에 따라 도 9에 도시된 정의되지 않은 영역(E)은 없어지게 된다.That is, when the operation cycle signal P0 is ″ 1 ″, the phase error detector 510 increases the sine data pdout by +1 and outputs it to the phasedif port when the sine data pdout is greater than ″ 0 ″, and the sine data pdout is ″. If it is smaller than 0 ″, the input sign data pdout is outputted as phasedif. As a result, the undefined region E shown in FIG. 9 is lost.

한편 상기 위상 에러 검출기(510)의 phasedif 포트로 출력된 6비트 싸인 데이터는 누적기(520)에 인가된다. 이하 누적기(520)의 동작을 설명하면, 우선 동작 싸이클 신호 P1이 ″1″이면 phasedif포트로 입력되는 6비트 싸인 데이터를 정수변환하여 pd_int로 출력하고, phasedif와 integral_int를 가산하여 integral로 출력함으로써 싸인 데이터를 누적한다.Meanwhile, 6-bit sign data outputted to the phasedif port of the phase error detector 510 is applied to the accumulator 520. The operation of the accumulator 520 will be described below. First, when the operation cycle signal P1 is ″ 1 ″, 6-bit sign data input to the phasedif port is integer-converted and output as pd_int, and phasedif and integral_int are added to output as integral. Accumulate sign data.

한편 곱셈기(530)는 동작 싸이클 신호 P2가 ″1″일 경우 입력되는 pd_int에 1024를 곱셈하여 amp_int로 설정하고, 펄스 온(Pon)신호가 로직 ″하이″일때 integral_int는 그대로 integral_int로 설정하고 그 외의 상황에서는 integral을 integral_int로 설정한다. 그리고 곱셈기(530)에서의 신호 cur_val은 integral+amplifier의 값이며, 상기 amplifier의 값은 amp_int가 싸인 데이터로 변환된 값을 나타낸다. 이에 따라 곱셈기(530)에서는 상기 누적기(520)에서 출력되는 싸인 데이터를 일정 증폭비로 증폭하여 출력한다.On the other hand, the multiplier 530 multiplies the input pd_int by 1024 when the operation cycle signal P2 is ″ 1 ″ and sets it to amp_int, and sets integral_int to integral_int as it is when the pulse-on signal is logic ″ high ″. In a situation, set integral to integral_int. The signal cur_val in the multiplier 530 is a value of integral + amplifier, and the value of the amplifier represents a value converted to data wrapped with amp_int. Accordingly, the multiplier 530 amplifies and outputs the sine data output from the accumulator 520 at a predetermined amplification ratio.

이하 가산기(540)의 동작을 살펴보면, 가산기(540)는 펄스 온(Pon)신호가 ″1″일때 adcdata는 16#8000#+integral로 설정되며 그 외의 조건에서는 16#8000#+cur_val로 설정된다. 즉, 누적된 값과 증폭된 값은 상기 가산기(540)에서 가산되고 내부 오실레이터(VCXO)의 중심값(8000 hex)에 더해져 최종 A/D 변환을 위한 데이터(A/D데이터)로 출력된다.Referring to the operation of the adder 540 below, the adder 540 is set to 16 # 8000 # + integral when the pulse ON signal is ″ 1 ″ and 16 # 8000 # + cur_val under other conditions. . That is, the accumulated value and the amplified value are added by the adder 540 and added to the center value 8000 hex of the internal oscillator VCXO and output as data (A / D data) for final A / D conversion.

또한, 비교기(550)를 이용하여 입력되는 기준신호가 허용범위내에 있는지 검사하게 된다. 상기 허용범위는 내부 오실레이터의 캡쳐 레인지에 따라 달라질 수 있으며 그 입력 허용범위는 캡쳐 레인지의 85%로 설정되어 있다. 만약 입력기준신호가 허용범위내에 존재한다면 상태 비트(fault)는 로직 ″하이″로 출력되고, 허용범위를 벗어나는 경우에는 로직 ″로우″로 출력된다. 즉, 도 7에 도시된 비교기(550)는 가산기(540)로부터 출력되는 16비트의 adcdata를 언싸인드(unsigned) 데이터로 변환하여 이를 adc_uns로 설정하고, 상기 adc_uns가 16#e800 보다 크거나 같다면 상태 비트(fault)를 ″0″으로, adc_uns가 16#1800# 보다 작거나 같다면 상태 비트(fault)를 ″0″으로 설정하고 그 외의 조건에서는 상태 비트(fault)를 ″1″로 설정한다. 한편 상기 상태비트는 내부 로직의 타이밍 딜레이에 의한 글리치(glitch)의 영향을 받게 되므로 메인 클럭에 리타이밍(retiming)되어 출력되어야 한다.In addition, the comparator 550 checks whether the input reference signal is within the allowable range. The allowable range may vary depending on the capture range of the internal oscillator, and the input allowable range is set to 85% of the capture range. If the input reference signal is within the allowable range, the status bit is output as logic ″ high ″, and if it is outside the allowable range it is output as logic ″ low ″. That is, the comparator 550 shown in FIG. 7 converts 16-bit adcdata output from the adder 540 into unsigned data, sets it to adc_uns, and the adc_uns is greater than or equal to 16 # e800. If the status bit (fault) is set to ″ 0 ″, or if adc_uns is less than or equal to 16 # 1800 #, then set the status bit to ″ 0 ″; otherwise, set the status bit to ″ 1 ″. do. On the other hand, since the status bit is affected by the glitch caused by the timing delay of the internal logic, the status bit should be retimed and output to the main clock.

마지막으로 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 검출장치를 구성하는 폴트 검출기(600)의 상세 구성은 도 8에 도시한 바와 같다. 도 8에 도시된 폴트 검출기(600)는 2개의 카운터(610,620)와 다수개의 게이트소자들로 이루어져 있다. 우선 폴트 검출기(600)는 상기 LPF(500)로부터 출력되는 상태비트(fault), 외부로부터 입력되는 입력펄스 상태비트( PON ), 위상 검출기(400)로부터 입력되는 싸인 데이터(pd), 그리고 위상 검출 제어기(300)로부터 입력되는 라이트신호(write)를 이용한다.Finally, the detailed configuration of the fault detector 600 constituting the frequency offset detection apparatus according to an embodiment of the present invention is as shown in FIG. The fault detector 600 shown in FIG. 8 includes two counters 610 and 620 and a plurality of gate elements. First, the fault detector 600 includes a status bit (fault) output from the LPF 500 and an input pulse status bit (externally input). P ON ), The sign data pd input from the phase detector 400, and the write signal write from the phase detection controller 300 are used.

이하 동작을 살펴보면, 우선 입력펄스 상태비트( PON )가 ″1″을 나타내면, 펄스가 존재하지 않는다는 것을 나타내며, 이 신호와 상태비트(fault)에 의해서 폴트 검출기(600)는 폴트상태(normal=o)를 출력한다. 그러나 펄스가 존재( PON =0)하면서 LPF(500)의 출력인 상태비트(fault)가 정상상태(fault=1)를 나타낼 경우에는 위상 고정 조건(pdout=″111111″ 혹은 pdout=″0″)에서 임계시간(1초)동안 유지할 경우 정상상태(normal=1)를 출력한다. 따라서 상기 노멀비트의 로직레벨에 의해서 입력기준신호가 클럭발생회로의 락범위내에 있는지 확인할 수 있게 되는 것이다.Looking at the operation below, the input pulse status bit ( P ON Indicates " 1 ", indicating that no pulse is present, and the fault detector 600 outputs a fault state (normal = o) by this signal and a status fault. However, there is a pulse P ON If the status bit (fault) that is the output of the LPF 500 indicates a steady state (fault = 1), the threshold time (1 second) under the phase lock condition (pdout = ″ 111111 ″ or pdout = ″ 0 ″). If it is maintained for, it outputs the normal state (normal = 1). Therefore, it is possible to confirm whether the input reference signal is within the lock range of the clock generation circuit by the logic level of the normal bit.

상술한 바와 같이 본 발명은 입력 기준신호의 주파수 오프셋을 측정하여, 그 측정결과에 따라서 입력 기준신호를 내부 위상동기루프로 전달하기 때문에, SDH 장치 클럭의 위상동기루프가 락을 잃기 전에 홀드오버 모드로 천이되어서 SDH 장치 클럭의 주파수를 안정화시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 SDH 장치 내부에서는 포인터 조정(justification)의 발생을 최소화시킬 수 있다.As described above, the present invention measures the frequency offset of the input reference signal and transfers the input reference signal to the internal phase-locked loop according to the measurement result, so that the hold-over mode before the phase-locked loop of the SDH device clock loses lock. There is an advantage that can be shifted to stabilize the frequency of the SDH device clock. It is also possible to minimize the occurrence of pointer justification inside the SDH device.

Claims (1)

위상동기루프를 이용한 입력 기준신호의 주파수 오프셋 검출장치에 있어서,An apparatus for detecting a frequency offset of an input reference signal using a phase locked loop, 입력 기준신호와 내부 발진클럭을 각각 분주하여 메인클럭과, 위상검출시 상기 입력 기준신호와 비교대상이 되는 클럭신호를 발생하여 출력하는 클럭발생기와,A clock generator for dividing an input reference signal and an internal oscillation clock, respectively, and generating and outputting a main clock and a clock signal to be compared with the input reference signal during phase detection; 상기 메인클럭을 기준으로 상기 입력 기준신호의 위상 검출을 제어하기 위한 신호들을 발생하여 출력하는 위상 검출 제어기와,A phase detection controller for generating and outputting signals for controlling phase detection of the input reference signal based on the main clock; 상기 위상 검출 제어기로부터 입력되는 제어신호 입력에 따라 그 동작이 제어되며 상기 메인클럭을 카운트하여 상기 입력 기준신호의 위상 에러 데이터를 검출하여 출력하는 위상 검출기와,A phase detector for controlling an operation according to a control signal input from the phase detection controller and counting the main clock to detect and output phase error data of the input reference signal; 상기 위상 검출 제어기로부터 입력되는 동작 싸이클 주기 동안 상기 위상 에러 데이터를 저역 필터링하고, 필터링된 데이터를 상기 위상동기루프의 락 레인지 허용범위와 비교하여 폴트 상태비트를 출력하는 필터와,A filter for low-pass filtering the phase error data during an operation cycle period input from the phase detection controller, and outputting a fault status bit by comparing the filtered data with a lock range tolerance of the phase-locked loop; 상기 위상 에러 데이터와 폴트 상태 비트를 입력하여 임계시간 동안 상기 입력 기준신호가 위상고정조건을 만족하는가를 검출하는 폴트 검출기로 구성함을 특징으로 하는 입력 기준신호의 주파수 오프셋 검출장치.And a fault detector for inputting the phase error data and the fault status bit to detect whether the input reference signal satisfies a phase fixing condition during a threshold time period.
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