KR100396785B1

KR100396785B1 - Ｇｓｍ단말기의 시간오차 보상장치 및 방법

Info

Publication number: KR100396785B1
Application number: KR10-2001-0064731A
Authority: KR
Inventors: 정동수
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2001-10-19
Publication date: 2003-09-02
Also published as: EP1304603A2; US20030076747A1; EP1304603A3; US6961287B2; CN1413054A; CN100456858C; KR20030032691A

Abstract

본 발명은 RTC(Real Time Clock)회로의 시간오차장치 및 방법에 관한 것으로서, 정확한 고주파 클럭신호를 이용하여 저주파 클럭신호의 클럭 카운트 보상값을 산출하고, 그 산출된 클럭 카운트 보상값을 RTC회로에 적용함으로써 외부조건의 변화에 따른 RTC회로의 시간오차를 보상한다.

Description

ＧＳＭ단말기의 시간오차 보상장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR COMPENSATING TIME ERROR OF GSM TERMINAL}

본 발명은 GSM(global system for mobile communication) 단말기에 관한 것으로서, 특히 RTC(Real Time Clock)회로의 시간오차 보상장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 GSM단말기는 기지국에서 전송된 시간정보를 이용하지 않고, 자체 구비된 RTC(Real Time Clock)회로를 이용하여 시간을 표시한다.

도 1에 도시된 바와같이, 종래의 GSM 단말기는 32.768KHz의 저주파 클럭신호를 카운트하여 시간정보(초,분,시간)를 생성하는 RTC회로(10)와, 13MHz의 고주파 클럭신호에 동기되어, 상기 RTC회로(10)에서 생성된 시간정보를 LCD(30)에 표시하는 CPU(20)를 포함한다. 이때, 저주파 클럭신호는 수정 발진기(Crystal Oscillator)에 의해 생성되며, 고주파 클럭신호는 VCTCXO(Voltage Temperature Compensated Oscillator)에 의해 생성된 시스템 클럭신호이다.

먼저, RTC회로(10)는 수정 발진기에서 출력된 32.768KHz의 저주파 클럭신호를 카운트하여 사간정보(초,분,시..)를 생성한다.

즉, 현재 입력되는 저주파 클럭신호의 주파수(X)가 정확히 32.768KHz라고 가정하면(X=32768Hz), 상기 RTC회로(10)는 식(1)에 도시된 바와같이, 펄스 지속시간(duriation)동안 32768개의 펄스가 카운트될 때 1초를 설정하고, 동일한 방법으로 32768×3600개의 펄스가 카운트될 때 1시간을 설정한다.

-----------식(1)

이때, 상기 1/32768은 펄스 지속시간이고, 32768은 카운트 수이다.

따라서, CPU(20)는 상기 RTC회로(10)에서 출력된 시간정보를 입력받아 LCD(30)에 표시함으로써 사용자는 GSM단말기를 통하여 정확한 시간을 알수 있게 된다.

그런데, 32.768KHz의 저주파 클럭신호를 발생하기 위하여 사용되는 수정 발진기는 일반적으로 파워소모를 줄이기 위해 낮은 파워에서 동작되며 비교적 가격이 싼 크리스탈(crystal)로 구현된다. 이로 인하여 상기 수정 발진기는 좁은 온도범위내에서는 정확한 클럭 타이밍을 유지할 수 있지만 정해진 온도범위밖에서는 주파수 변동이 커지고 타이밍에러가 증가되는 단점이 있었다.

따라서, 상기 수정 발진기에서 생성된 저주파 클럭신호의 주파수가 외부조건(온도,전압)에 의해 변화되면 RTC회로(10)에서 생성되는 시간정보(초,분,시간..) 역시 그 정확성이 떨어지게 된다.

가령, 외부 조건에 의해 클럭신호의 주파수(X)가 32.768KHz보다 커지면(X 〉32768Hz), 1시간동안에 발생되는 시간오차(Terror)는 다음 식(2)과 같이 나타낼 수 있다.

-------식(2)

상기 시간오차(Terror)를 현재 입력되는 주파수(X)의 지속시간으로 환산하여1시간동안 발생되는 펄스 카운트 차를 계산하면 다음 식 (3)과 같다.

------------식(3)

식 (3)에 도시된 바와같이, 저주파 클럭신호의 주파수(X)가 32.768KHz보다 커지면 1시간동안 RTC회로(10)에서 3600(X-32768)개만큼의 펄스가 더 카운트되기 때문에 RTC회로(10)에서 출력되는 시간정보는 그 만큼 빨라지게 된다.

그리고, 만약 저주파 클럭신호의 주파수(X)가 32.768KHz보다 작을 때(X 〈 32768Hz) 1시간동안에 발생되는 시간오차(Terror) 및 펄스 카운트 차는 다음 식(4)과 같이 나타낼 수 있다.

--------식(4)

--------------식(5)

따라서, 식(5)에 도시된 바와같이 상기 저주파 클럭신호의 주파수(X)가 32.768KHz보다 작아지면 1시간동안 RTC회로(10)에서 3600(32768-X)개만큼의 펄스가 덜 카운트되기 때문에 RTC회로(10)에서 출력되는 시간정보는 그 만큼 느려지게 된다.

상술한 바와같이, 종래에는 수정 발진기에서 발생되는 저주파 클럭신호의 주파수가 외부조건(온도,전압)에 의해 변화되면 RTC회로(10)에서 생성되는 시간정보(초,분,시간..)에 오차가 발생되어, 사용자는 GSM단말기로부터 정확한 시간정보를 얻을 수 없는 단점이 있었다.

그리고, 상기와 같은 단점을 보상하기 위하여 오차가 적은 크리스탈의 사용하여 수정 발진기를 구현하는 방법이 제기되고 있지만, 이 경우 오차가 적은 크리스탈은 오차가 큰 크리스탈(20∼50ppm)에 비하여 상대적으로 가격이 비싸며, 특히 크리스탈의 특성상 3∼5ppm(0.26∼0.43sec/day)이상의 정확도를 얻기가 힘든 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 GSM단말기에서 RTC회로의 시간오차를 정확히 보상할 수 있는 시간오차 보상장치 및 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 GSM단말기의 시간오차보상장치 및 방법은 정확한 고주파 클럭신호를 이용하여 보상해야될 저주파 클럭신호의 카운트 수를 산출한 후 그 산출된 카운트 수를 RTC회로에 적용함으로써 외부조건의 변화에 따른 시간오차를 보상한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 GSM단말기의 시간오차보상장치는 고주파 클럭신호와 저주파 클럭신호를 카운트하는 주파수 카운트부와; 주파수 카운터부에서 출력된 클럭 카운트값을 비교하여, 저주파 클럭신호의 클럭 카운트 보상값을 계산하는 시간 보상부와; 계산된 카운트 보상값에 따라 저주파 클럭신호의 카운트값을 갱신하여 정확한 시간정보를 생성하는 RTC회로와; RTC회로에서 출력된 시간정보를 표시하며, 전반적인 제어동작을 수행하는 CPU로 구성된다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 GSM단말기의 시간오차보상방법은 고주파 클럭신호와 RTC회로로 입력되는 저주파 클럭신호의 주파수 비율을 계산하는 과정과; 계산된 주파수 비율에 따라 저주파신호를 계산하는 과정과; 계산된 저주파신호와 이상적인 저주파 클럭신호의 주파수를 비교하여, 상기 저주파 클럭신호의 펄스 카운트 보상값을 계산하는 과정과; 계산된 보상값을 RTC회로로 출력하여 저주파 클럭신호의 펄스 카운트값을 갱신하는 과정으로 구성된다.

도 1은 종래 GSM 단말기의 개략적인 블럭도.

도 2는 본 발명에 따른 GSM단말기의 시간오차 보상장치의 블럭도.

도 3은 본 발명에 따른 GSM단말기의 시간오차 보상방법을 나타낸 플로우차트.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

21 : 고주파신호 카운터부 22 : 저주파신호 카운터부

31 : 주파수 비율 계산부 32 : 저주파신호 계산부

33 : 보상값 계산부 34 : 보상값 갱신부

100 : CPU 110 : 스케일링부

120 : 주파수 카운터부 130 : 시간 보상부

140 : RTC(Real Time Clock)회로

일반적으로 GSM단말기내에는 메인 칩셋(Chipset)을 구동하는 시스템 클럭신호 즉, 10MHz 또는 13MHz의 고주파 클럭신호가 존재한다. 상기 고주파 클럭신호는 VCTCXO(Voltage Temperature Compensated Oscillator)에서 생성된 클럭신호로서 통상 온도에 의한 변동이 적고, 0.15ppm이하의 정확도를 갖는다. 따라서, 본 발명은 정확한 고주파 클럭신호를 이용하여 저주파 클럭신호의 보상 카운트값을 산출한 후 그 산출된 보상 카운트값을 RTC회로에 적용함으로써 RTC회로의 시간오차를 보상한다.

도 2는 본 발명에 따른 GSM단말기의 시간오차 보상장치이다.

도 2에 도시된 바와같이, 본 발명에 따른 GSM단말기의 시간오차 보상장치는 시간정보를 LCD에 표시하고 전체 시간보상동작을 제어하는 CPU(100)와, 13MHz의 고주파 클럭신호를 스케일링(Scaling)하는 스케일링부(110)와, 스케일링부(110)에서 출력된 65MHz의 고주파 클럭신호와 현재 입력되는 저주파 클럭신호를 카운트하는 주파수 카운터부(120)와, 주파수 카운터부(120)에서 출력된 카운트값(Hc),(Lc)을 비교하여 저주파 클럭신호의 카보상 운트값을 계산하는 시간 보상부(130)와, 시간 보상부(130)에서 출력된 카운트 보상값에 따라 저주파 클럭신호의 카운트값을 보상하는 RTC회로(140)로 구성된다.

주파수 카운터부(120)는 소정의 지속시간동안 스케일링부(110)에서 출력된 고주파신호(65MHz)를 카운트하는 고주파신호 카운터(21)와, 현재 입력되는 저주파신호를 카운트하는 저주파신호 카운터(22)로 구성된다.

시간 보상부(120)는 주파수 카운터부(120)에서 출력된 카운트값(Hc),(Lc)을 비교하여 고주파 클럭신호에 대한 저주파 클럭신호의 주파수 비율(Ratio)을 계산하는 주파수 비율 계산부(31)와, 계산된 주파수비율에 따라 현재 입력되는 저주파 클럭신호를 계산하는 저주파신호 발생부(32)와, 계산된 저주파 클럭신호의 카운트값과 이상적인 저주파 클럭신호의 카운트값을 비교하여 카운트 보상값을 계산하는 보상값 계산부(33)와, 보상값 계산부(33)에서 생성된 카운트 보상값을 소정 주기마다 RTC회로(140)로 갱신하는 보상값 갱신부(34)로 구성된다.

이와같이 구성된 본 발명에 따른 GSM단말기의 시간오차 보상장치의 동작을 도 2 및 도3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

대기상태에서 RTC회로(140)는 수정 발진기에서 출력된 32.768KHz의 저주파 클럭신호를 카운트하여 시간정보(초,분,시..)를 생성하고, CPU(100)는 RTC회로(140)에서 생성된 시간정보를 LCD(미도시)와 같은 표시장치에 표시한다. 이 상태에서 보상동작이 개시되었는지 체크하는데(S10), 만약 보상동작이 개시되면 CPU(100)는 주파수 카운터부(120)로 보상 시작신호와 함께 클럭 카운트 지속시간(Duriation)을 출력한다.

주파수 카운터부(120)는 보상시작신호에 의해 동작되어, 클럭 카운트 지속시간동안 상기 고주파 및 저주파 클럭신호를 카운트한 후 해당 카운트값(Hc),(Lc)을 시간 보상부(130)로 출력한다(S11). 즉, 지속시간동안 고주파 카운터(21)는 스케일링부(110)에서 1:5비율로 스케일링된 65MHz의 고주파 클럭신호를 카운트하여 카운트값(Hc)을 출력하고, 저주파신호 카운터(22)는 현재 입력되는 저주파 클럭신호(X)를 카운트하여 카운트값(Lc)을 출력한다.

그리고, 시간 보상부(130)는 입력된 카운트값(Hc),(Lc)을 비교하여 고주파 클럭신호에 대하여 현재 입력되는 저주파 클럭신호의 주파수 비율(Y)(Ratio)을 계산한 후 그 계산된 주파수비율(Y)에 따라 저주파 클럭신호의 주파수를 계산한다. 저주파 클럭신호가 계산되면 해당 저주파 클럭신호의 카운트값과 이상적인 저주파 클럭신호의 카운트값(32768)을 비교하여 시간당 보상해야할 저주파 클럭신호의 카운트 수(Nc)를 계산한다.

이때, 저주파 클럭신호의 주파수(X)가 외부조건(온도,전압)에 의하여 변화될 때 시간당 보상해야될 저주파 클럭신호의 카운트 수(Nc)는 식(3),(5)로부터 다음 식 (6)과 같이 정의된다.

--------------------식(6)

따라서, 시간당 보상해야될 저주파 클럭신호의 카운트 수(Nc)를 계산하기 위하여, 주파수 비율 계산부(31)는 다음 식(7)과 같이 스케일링된 65MHz의 고주파 클럭신호와 현재 입력되는 저주파 클럭신호사이의 주파수 비율(Y)을 계산한다(S12).

Y~=~15914-F -------------------식(7)

이때, 상기 F는이다.

일단, 주파수 비율(Y)이 계산되면 저주파신호 계산부(32)는 계산된 주파수 비율(Y)을 다음 식(8)에 적용하여, 현재 입력되는 저주파 클럭신호의 카운트값(X)를 계산한다(S13).

-------------------식(8)

그리고, 저주파 클럭신호의 카운트값(X)이 계산되면 보상값 계산부(33)는 계산된 저주파 클럭신호의 카운트 값과 이상적인 저주파 클럭신호의 카운트값을 비교하여, 식(6)에 도시된 바와같이 시간당 보상해야될 저주파 클럭신호의 카운트 보상값(Nc)을 계산한다(S14).

따라서, RTC회로(140)에서 Hour event가 발생될 때마다 즉 1시간단위로 보상값 갱신부(34)는 카운트 보상값(Nc)을 RTC(140)로 출력함으로써 현재 입력되는 저주파 클럭신호의 카운트값을 갱신한다(S15,S16).

또한, 본 발명은 시간단위로 보상해야 할 카운트 보상값(Nc)를 산출하였지만, 이에 한정되지 않고 분단위 또는 적절한 시간단위를 적용하여 카운트 보상값(Nc)을 산출할 수 있다.

상술한 바와같이, 본 발명은 매우 정확한 고주파 클럭신호를 이용하여, 외부조건(온도, 전압)의 변화에 기인한 저주파 클럭신호의 카운트오차를 보상함으로써 저가의 크리스탈을 이용하면서도 훨씬 정확한 시간을 얻을 수 있는 효과가 있다.

그리고, 본 발명에서 선행된 실시예들은 단지 한 예로서 청구범위를 한정하지 않으며, 여러가지 대안, 수정 및 변경들이 통상의 지식을 갖춘 자에게 자명한것이 될 것이다.

Claims

고주파클럭신호와 현재 입력되는 저주파 클럭신호를 카운트하는 주파수 카운트부와;

두 카운트값을 비교하여 상기 저주파 클럭신호의 클럭 카운트 보상값을 계산하는 시간 보상부와;

계산된 클럭 카운트 보상값에 따라 상기 저주파 클럭신호의 카운트값을 갱신하여 시간정보를 생성하는 RTC회로로 구성된 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상장치.
제1항에 있어서, 상기 주파수 카운터부는

고주파 클럭신호를 카운트하는 고주파신호 카운터와;

저주파 클럭신호를 카운트하는 저주파신호 카운터로 구성된 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상장치.
제1항에 있어서, 상기 시간 보상부는

두 카운트값을 이용하여 주파수 비율을 계산하는 주파수 비율 계산부와;

계산된 주파수 비율에 따라 현재 입력되는 저주파 클럭신호의 카운트값을계산하는 저주파신호 발생부와;

계산된 저주파 클럭신호의 카운트값과 이상적인 저주파 클럭신호의 카운트값을 비교하여 보상 카운트값을 생성하는 보상값 계산부와;

RTC회로에서 출력된 시간 이벤트신호에 따라 상기 보상 카운트값을 RTC회로로 출력하는 보상값 갱신부로 구성된 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상장치.
제1항에 있어서, 상기 CPU는

주파수 카운터부로 개시신호와 함께 클럭 카운트 지속시간을 출력하는 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상장치.
제3항에 있어서, 상기 주파수 비율은

다음 식에 의해 계산되는 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상장치.

주파수 비율 = 15914-F

이때, 상기 F는이고, Nmc와 Nsc는 각각 고주파 및 저주파 클럭신호의 카운트값이다.
고주파 클럭신호와 시간카운트용 저주파 클럭신호를 비교하여, 상기 저주파 클럭신호의 펄스 카운트 보상값을 계산하는 과정과;

계산된 펄스 카운터 보상값을 주기적으로 RTC(Real Time Clock)회로로 출력하여, 상기 저주파 클럭신호의 펄스 카운트값을 보상하는 과정으로 구성된 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상방법.
제6항에 있어서, 상기 고주파신호는

시스템 클럭신호를 소정 비율로 스케일링한 신호인 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상방법.
제6항에 있어서, 상기 보상값 계산 과정은

고주파 클럭신호와 저주파 클럭신호를 소정 시간동안 카운트하여, 고주파 클럭신호에 대한 저주파 클럭신호의 주파수 비율을 계산하는 과정과;

계산된 주파수 비율에 따라 소정의 저주파신호를 계산하는 과정과;

계산된 저주파신호와 이상적인 저주파 클럭신호의 주파수를 비교하여, 저주파 클럭신호의 펄스 카운트 보상값을 계산하는 과정으로 구성된 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상방법.
제8항에 있어서, 상기 소정 시간은

1시간인 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상방법.
제8항에 있어서, 상기 펄스 카운트 보상값은

다음 식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상방법.

펄스 카운트 보상값 =

이때, X는 계산된 저주파신호이다.
고주파 클럭신호와 RTC(Real Time Clock)회로로 입력되는 제1저주파 클럭신호의 주파수 비율을 계산하는 과정과;

계산된 주파수 비율에 따라 제2저주파 클럭신호를 계산하는 과정과;

계산된 제2저주파신호의 펄스 카운트값과 기준 펄스 카운트값을 비교하여, 상기 제1저주파 클럭신호의 펄스 카운트 보상값을 계산하는 과정과;

계산된 보상값을 RTC회로로 출력하여 제1저주파 클럭신호의 펄스 카운트값을 갱신하는 과정으로 구성된 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상방법.
제11항에 있어서, 상기 기준 펄스 카운트값은

상기 제1저주파 클럭신호의 이상적인 펄스 카운트값인 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상방법.
제11항에 있어서, 상기 펄스 카운트 보상값은

다음 식에 의하여 산출되는 것을 특징으로 하는 GSM단말기의 시간오차 보상방법.

펄스 카운트 보상값 =

X = 제2저주파 클럭신호