KR100331396B1 - 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ｇｐｓ 장치 - Google Patents

이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ｇｐｓ 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치, 더욱 상세하게는 액티브 및 스탠드 바이 GPS 보드의 10MHz 출력을 일치시켜 줌으로써 보다 안정된 이중화를 구현해주는 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치에 의하면, 액티브 및 스탠드 바이 GPS 보드의 10MHz 출력을 상호 일치시켜 줌으로써, 이중화 현상이 발생되었을 경우 시스템이 다운되지 않도록 해줌과 동시에 이로인해 보다 안정된 GPS 이중화를 구현해 주는 뛰어난 효과가 있다.

Description

이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치{GPS DUPLICATED IN MOBILE COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ(Global Positioning System; 이하 GPS라 칭함.) 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 액티브(Active) 및 스탠드 바이(Standby) GPS 보드의 10MHz 출력을 상호 일치시켜 줌으로써 보다 안정된 이중화를 구현해주는 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치에 관한 것이다.
종래 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치는 액티브/스탠드 바이 GPS 모두 GPS 위성으로부터 1PPS 기준클럭을 수신받아 자체적으로 10MHz의 클럭을 생성하는 방법을 사용하였다. 그러나, 각 GPS 보드에서 수신받는 1PPS 기준클럭은 각 GPS 보드의 내부 오차로 인해 상호 위상차가 발생하게 된다. 따라서, 상기 액티브 GPS에서 생성하는 10MHz 출력신호와 스탠드 바이 GPS에서 생성하는 10MHz 출력신호는 서로 위상이 일치하지 않게 되고, 이로인해 이중화 현상이 발생했을 경우 시스템이 다운되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 액티브 및 스탠드 바이 GPS 보드의 10MHz 출력을 상호 일치시켜 줌으로써 보다 안정된 이중화 동작을 수행하도록 해주기 위한 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치를 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치는, GPS 위성으로부터 1PPS 기준 클럭을 수신받는 제 1 GPS 수신기, 상기 제 1 GPS 수신기에서 1PPS 기준 클럭을 입력받음과 동시에 그 1PPS 기준 클럭을 이용하여 출력이득 조절신호를 생성한 후 출력하는 제 1 CPU, 상기 제 1 CPU로부터 출력이득 조절신호를 입력받은 후 아날로그 신호로 변환하는 제 1 D/A 변환부, 상기 제 1 D/A 변환부에서 출력한 출력이득 조절신호에 의해 출력이득이 조절됨과 동시에 그 출력이득에 맞춰 기준클럭을 생성한 후 기지국내 타 시스템으로 공급하는 제 1 오실레이터, 스탠드 바이 상태일 경우에만 액티브측으로부터 기준클럭을 입력받아 비트당 소정 시간(ns) 지연동작을 수행하는 제 1 기준클럭 지연부, 스탠드 바이 상태일 경우에만 상기 제 1 기준클럭 지연부로부터 액티브측 기준클럭을 입력받아 래치동작을 수행하는 제 1 기준클럭 래치부, 및 상기 제 1 오실레이터에서 기준클럭을 입력받아 소정 횟수 분주함으로 1PPS 클럭을 생성한 후 기지국내 타 시스템으로 공급하는 제 1 1PPS 생성부를 구비한 액티브측 GPS 장치와;
액티브 상태일 경우에만 1PPS 기준 클럭 수신동작을 수행하는 제 2 GPS 수신기, 상기 액티브측 GPS 장치내 제 1 오실레이터로부터 기준클럭을 입력받은 후 비트당 소정 시간(ns) 지연시켜 출력하는 제 2 기준클럭 지연부, 상기 제 2 기준클럭 지연부에서 액티브측 기준클럭을 입력받은 후 피드백된 1PPS 라이징 시점에서 그 액티브측 기준클럭을 출력시키는 제 2 기준클럭 래치부, 상기 제 2 기준클럭 래치부로부터 액티브측 기준클럭, 즉 기준클럭 위상차 데이터를 입력받음과 동시에 그 기준클럭 위상차 데이터의 값을 리드하여 액티브측 기준클럭과의 위상차 보정치를 결정하고 이후 그 위상차 보정치에 상응하는 출력이득 조절신호를 생성한 후 출력하는 제 2 CPU, 상기 제 2 CPU로부터 출력이득 조절신호를 입력받은 후 아날로그 신호로 변환하는 제 2 D/A 변환부, 상기 제 2 D/A 변환부에서 출력한 아날로그 출력이득 조절신호에 의해 출력이득이 조절됨과 동시에 그 출력이득에 맞춰 기준클럭을 생성한 후 출력하는 제 2 오실레이터, 및 상기 제 2 오실레이터에서 기준클럭을 입력받아 소정 횟수 분주함으로 1PPS 클럭을 생성한 후 상기 제 2 기준클럭 래치부로 피드백시키는 제 2 1PPS 생성부를 구비한 스탠드 바이측 GPS 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치의 구성을 나타낸 기능블록도,
도 2는 도 1에 따른 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치에 있어서 액티브측 10MHz 기준클럭과 스탠드 바이측 10MHz 기준클럭과의 위상차가 '0'일때의 스탠드 바이측 기준클럭 래치부의 출력 데이터를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 액티브측 GPS 장치 101 : 제 1 GPS 수신기
102 : 제 1 CPU 103 : 제 1 D/A 변환부
104 : 제 1 오실레이터 105 : 제 1 기준클럭 지연부
106 : 제 1 기준클럭 래치부 107 : 제 1 1PPS 생성부
200 : 스탠드 바이측 GPS 장치 201 : 제 2 GPS 수신기
202 : 제 2 기준클럭 지연부 203 : 제 2 기준클럭 래치부
204 : 제 2 CPU 205 : 제 2 D/A 변환부
206 : 제 2 오실레이터 207 : 제 2 1PPS 생성부
이하, 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치의 기능블록도로서, 본 발명의 일 실시예에 의한 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치는 액티브측 GPS 장치(100), 및 스탠드 바이측 GPS장치(200)로 구성되어 있다.
상기 액티브측 GPS 장치(100)는 GPS 위성(1)으로부터 1PPS 기준 클럭 및 시각정보를 수신받음과 동시에 그 1PPS 기준 클럭 및 시각정보를 이용하여, 기지국 시스템의 기준 주파수인 10MHz 주파수, 기지국 시스템의 기준시각인 1PPS, 및 현재 시각 정보 데이터를 포함한 TOD(Time of Day)를 생성한 후 기지국 시스템 전반으로 공급하는 보드로써, 제 1 GPS 수신기(101), 제 1 CPU(Central Process Unit; 이하 CPU라 칭함.)(102), 제 1 D/A(Digital/Analog; 이하 'D/A'라 칭함.) 변환부(103), 제 1 오실레이터(104), 제 1 기준클럭 지연부(105), 제 1 기준클럭 래치부(106), 및 제 1 1PPS 생성부(107)로 구성되어 있다.
이때, 상기 액티브측 GPS 장치(100)내에 장착된 제 1 GPS 수신기(101)는 상기 GPS 위성(1)으로부터 1PPS 기준 클럭을 수신받은 후 상기 제 1 CPU(102)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 액티브측 GPS 장치(100)내에 장착된 제 1 CPU(102)는 액티브/스탠드 바이 절체에 따른 이벤트 발생시 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)로 절체신호를 출력하는 한편, 상기 제 1 GPS 수신기(101)에서 출력한 1PPS 기준 클럭을 입력받음과 동시에 그 1PPS 기준 클럭을 이용하여 출력이득 조절신호를 생성한 후 상기 제 1 D/A 변환부(103)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 액티브측 GPS 장치(100)내에 장착된 제 1 D/A 변환부(103)는 상기 제 1 CPU(102)에서 출력한 출력이득 조절신호를 입력받음과 동시에 아날로그 신호로 변환한 후 상기 제 1 오실레이터(104)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 액티브측 GPS 장치(100)내에 장착된 제 1 오실레이터(104)는 상기 제 1 D/A 변환부(103)에서 출력한 출력이득 조절신호에 의해 출력이득이 조절됨과 동시에 그 출력이득에 맞춰 10MHz 기준클럭을 생성한 후 기지국내 타 시스템으로 공급하는 역할을 한다.
그리고, 상기 액티브측 GPS 장치(100)내에 장착된 제 1 기준클럭 지연부(105)는 스탠드 바이 상태로 절체되었을 경우에만 동작하는 블럭으로써, 스탠드 바이 상태시 액티브측으로부터 10MHz 기준클럭을 입력받아 비트당 5ns 지연동작을 수행하는 역할을 한다.
한편, 상기 액티브측 GPS 장치(100)내에 장착된 제 1 기준클럭 래치부(106)는 스탠드 바이 상태로 절체되었을 경우에만 동작하는 블럭으로써, 스탠드 바이 상태시 상기 제 1 기준클럭 지연부(105)에서 출력한 액티브측 10MHz 기준클럭을 입력받아 래치동작을 수행해 줌으로 기준클럭 위상차 데이터를 생성하는 역할을 한다.
또한, 상기 액티브측 GPS 장치(100)내에 장착된 제 1 1PPS 생성부(107)는 상기 제 1 오실레이터(104)에서 출력한 10MHz 기준클럭을 입력받아 10만번 분주함으로 1PPS 클럭을 생성한 후 기지국내 타 시스템으로 공급하는 역할을 한다.
한편, 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)는 상기 액티브측 GPS 장치(100)로부터 액티브/스탠드 바이 절체 제어신호가 입력되면, 액티브 상태로 절체되어 각종 클럭 및 시간정보 공급동작을 수행하는 보드로써, 제 2 GPS 수신기(201), 제 2 기준클럭 지연부(202), 제 2 기준클럭 래치부(203), 제 2 CPU(204), 제 2 D/A 변환부(205), 제 2 오실레이터(206), 및 제 2 1PPS 생성부(207)로 구성되어 있다.
이때, 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)내에 장착된 제 2 GPS 수신기(201)는 액티브 상태로 절체되었을 경우에만 동작하는 블럭으로써, 액티브 상태시 상기 GPS 위성(1)으로부터 1PPS 기준클럭을 수신받은 후 상기 제 2 CPU(204)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)내에 장착된 제 2 기준클럭 지연부(202)는 상기 액티브측 GPS 장치(100)내 제 1 오실레이터(104)로부터 10MHz 기준클럭을 입력받음과 동시에 비트당 5ns 지연시킨 후 상기 제 2 기준클럭 래치부(203)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)내에 장착된 제 2 기준클럭 래치부(203)는 상기 제 2 기준클럭 지연부(202)에서 출력한 액티브측 10MHz 기준클럭을 입력받은 후 상기 제 2 1PPS 생성부(207)에서 출력한 1PPS 라이징 시점에서 그 액티브측 10MHz 기준클럭의 출력시점이 결정되도록 해줌으로, 결과적으로 액티브측 10MHz 기준클럭과의 위상차 데이터를 상기 제 2 CPU(204)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)내에 장착된 제 2 CPU(204)는 상기 제 2 기준클럭 래치부(203)에서 출력한 기준클럭 위상차 데이터를 입력받음과 동시에 그 기준클럭 위상차 데이터의 값을 리드하여 액티브측 기준클럭과의 위상차 보정치를 결정하고, 이후 그 위상차 보정치에 상응하는 출력이득 조절신호를 생성한 후 상기 제 2 D/A 변환부(205)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)내에 장착된 제 2 D/A 변환부(205)는 상기 제 2 CPU(204)에서 출력한 출력이득 조절신호를 입력받음과 동시에 아날로그 신호로 변환한 후 상기 제 2 오실레이터(206)로 출력하는 역할을 한다.
또한, 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)내에 장착된 제 2 오실레이터(206)는 상기 제 2 D/A 변환부(205)에서 출력한 아날로그 출력이득 조절신호에 의해 출력이득이 조절됨과 동시에 그 출력이득에 맞춰 10MHz 기준클럭을 생성한 후 상기 제 2 1PPS 생성부(207)로 출력하는 역할을 한다.
한편, 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)내에 장착된 제 2 1PPS 생성부(207)는 상기 제 2 오실레이터(206)에서 출력한 10MHz 기준클럭을 입력받아 10만번 분주함으로 1PPS 클럭을 생성한 후 상기 제 2 기준클럭 래치부(203)로 피드백시키는 역할을 한다.
그러면, 상기와 같은 구성을 가지는 이동통신 기지국 시스템내 이중화된 ＧＰＳ 장치를 이용한 이중화 동작과정중에서 두 GPS 장치간의 10MHz 출력신호를 일치시키는 동작과정에 대해 도 1, 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 상기 액티브측 GPS 장치(100)내에 장착된 제 1 오실레이터(104)는 10MHz 기준클럭을 생성한 후 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)내 제 2 기준클럭 지연부(202)로 전송한다.
그러면, 상기 제 2 기준클럭 지연부(202)는 상기 액티브측 GPS 장치(100)내 제 1 오실레이터(104)로부터 10MHz 기준클럭을 입력받음과 동시에 그 10MHz 기준클럭을 비트당 5ns 지연시킨 후 상기 제 2 기준클럭 래치부(203)로 출력한다.
이어서, 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)내 제 2 기준클럭 래치부(203)는 상기 제 2 기준클럭 지연부(202)에서 출력한 액티브측 10MHz 기준클럭을 입력받아 홀딩하고 있다가 상기 제 2 1PPS 생성부(207)에서 출력한 1PPS 신호의 라이징 시점에서 그 액티브측 10MHz 기준클럭이 출력되도록 해준다.
이때, 상술한 1PPS 클럭은 10MHz 클럭을 10만 분주한 클럭임으로 1PPS 클럭은 10MHz 클럭과 동기되어 있다. 따라서, 결과적으로 상기 제 2 기준클럭 래치부(203)의 출력 데이터는 액티브측 10MHz 기준클럭과의 위상차 데이터가 되는 것이다.
그러면, 상기 제 2 CPU(204)는 상기 제 2 기준클럭 래치부(203)에서 출력한 기준클럭 위상차 데이터를 입력받음과 동시에 그 기준클럭 위상차 데이터의 값을 읽어 액티브측 기준클럭과의 위상차 보정치를 결정한다. 이때, 액티브측 10MHz 기준클럭과 스탠드 바이측 10MHz 기준클럭과의 위상차가 '0'인 경우의 데이터 형태는 도 2에 도시한 바와 같고, 그 데이터값은 '111111111100000000001111'이다. 여기서, 예를 들어 상기 제 2 CPU(204)가 읽은 기준클럭 위상차 데이터의 값이 '111100000000001111111111'일 경우, 스탠드 바이측 10MHz 출력 위상은 액티브측 GPS 장치(100)의 출력 위상보다 70ns(14×5ns=70ns) 빠른 것이다. 따라서, 상기 제 2 CPU(204)는 상술한 바와 같은 위상차 결과값을 토대로 위상차 보정치를 결정하게 되는 것이다.
그런후, 상기 제 2 CPU(204)는 그 위상차 보정치에 상응하는 출력이득 조절신호를 생성한 후 상기 제 2 D/A 변환부(205)로 출력한다.
그러면, 상기 제 2 D/A 변환부(205)는 상기 제 2 CPU(204)에서 출력한 출력이득 조절신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환한 후 상기 제 2 오실레이터(206)로 출력한다.
이어서, 상기 제 2 오실레이터(206)는 상기 제 2 D/A 변환부(205)에서 출력한 아날로그 출력이득 조절신호에 의해 출력이득이 조절됨과 동시에 그 출력이득에 맞춰 10MHz 기준클럭을 생성한 후 상기 제 2 1PPS 생성부(207)로 출력한다.
그러면, 상기 제 2 1PPS 생성부(207)는 상기 제 2 오실레이터(206)에서 출력한 10MHz 기준클럭을 입력받아 10만번 분주함으로 1PPS 클럭을 생성한 후 상기 제 2 기준클럭 래치부(203)로 피드백시킨다.
따라서, 상술한 동작과정이 반복됨에 따라 상기 스탠드 바이측 GPS 장치(200)에서 생성하는 10MHz 기준클럭과 상기 액티브측 GPS 장치(100)에서 생성하는 10MHz 기준클럭의 위상이 일치되게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치에 의하면, 액티브 및 스탠드 바이 GPS 보드의 10MHz 출력을 상호 일치시켜 줌으로써, 이중화 현상이 발생되었을 경우 시스템이 다운되지 않도록 해줌과 동시에 이로인해 보다 안정된 GPS 이중화를 구현해주는 뛰어난 효과가 있다.

Claims (1)

  1. GPS 위성으로부터 1PPS 기준 클럭을 수신받는 제 1 GPS 수신기, 상기 제 1 GPS 수신기에서 1PPS 기준 클럭을 입력받음과 동시에 그 1PPS 기준 클럭을 이용하여 출력이득 조절신호를 생성한 후 출력하는 제 1 CPU, 상기 제 1 CPU로부터 출력이득 조절신호를 입력받은 후 아날로그 신호로 변환하는 제 1 D/A 변환부, 상기 제 1 D/A 변환부에서 출력한 출력이득 조절신호에 의해 출력이득이 조절됨과 동시에 그 출력이득에 맞춰 기준클럭을 생성한 후 기지국내 타 시스템으로 공급하는 제 1 오실레이터, 스탠드 바이 상태일 경우에만 액티브측으로부터 기준클럭을 입력받아 비트당 소정 시간(ns) 지연동작을 수행하는 제 1 기준클럭 지연부, 스탠드 바이 상태일 경우에만 상기 제 1 기준클럭 지연부로부터 액티브측 기준클럭을 입력받아 래치동작을 수행하는 제 1 기준클럭 래치부, 및 상기 제 1 오실레이터에서 기준클럭을 입력받아 소정 횟수 분주함으로 1PPS 클럭을 생성한 후 기지국내 타 시스템으로 공급하는 제 1 1PPS 생성부를 구비한 액티브측 GPS 장치와;
    액티브 상태일 경우에만 1PPS 기준 클럭 수신동작을 수행하는 제 2 GPS 수신기, 상기 액티브측 GPS 장치내 제 1 오실레이터로부터 기준클럭을 입력받은 후 비트당 소정 시간(ns) 지연시켜 출력하는 제 2 기준클럭 지연부, 상기 제 2 기준클럭 지연부에서 액티브측 기준클럭을 입력받은 후 피드백된 1PPS 라이징 시점에서 그 액티브측 기준클럭을 출력시키는 제 2 기준클럭 래치부, 상기 제 2 기준클럭 래치부로부터 액티브측 기준클럭, 즉 기준클럭 위상차 데이터를 입력받음과 동시에 그기준클럭 위상차 데이터의 값을 리드하여 액티브측 기준클럭과의 위상차 보정치를 결정하고 이후 그 위상차 보정치에 상응하는 출력이득 조절신호를 생성한 후 출력하는 제 2 CPU, 상기 제 2 CPU로부터 출력이득 조절신호를 입력받은 후 아날로그 신호로 변환하는 제 2 D/A 변환부, 상기 제 2 D/A 변환부에서 출력한 아날로그 출력이득 조절신호에 의해 출력이득이 조절됨과 동시에 그 출력이득에 맞춰 기준클럭을 생성한 후 출력하는 제 2 오실레이터, 및 상기 제 2 오실레이터에서 기준클럭을 입력받아 소정 횟수 분주함으로 1PPS 클럭을 생성한 후 상기 제 2 기준클럭 래치부로 피드백시키는 제 2 1PPS 생성부를 구비한 스탠드 바이측 GPS 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 이동통신 기지국 시스템에서의 이중화된 ＧＰＳ 장치.
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