KR100873008B1 - Measurement device of frequency offset of atomic clock and control method - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 원자시계에 대한 주파수 오프셋 측정 및 제어 개념도.1 is a conceptual diagram of frequency offset measurement and control for a conventional atomic clock.
도 2는 본 발명에 따른 원자시계에 대한 주파수 오프셋 측정장치의 블록도.Figure 2 is a block diagram of a frequency offset measuring apparatus for the atomic clock according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 이상 데이터제거기의 구성을 보여주는 블록도.Figure 3 is a block diagram showing the configuration of the abnormal data remover according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 위상 변화값 설정부의 구성을 보여주는 블록도.4 is a block diagram showing a configuration of a phase change value setting unit according to the present invention;
도 5는 본 발명에 따른 가중치 계산 및 적용부의 구성을 보여주는 블록도.Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the weight calculation and application unit according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 주파수 오프셋을 측정하고 제어하는 과정을 보여주는 절차도.6 is a procedure showing a process of measuring and controlling a frequency offset according to the present invention.
< 도면의 주요부분에 대한 부호 설명><Explanation of Signs of Major Parts of Drawings>
10:위상비교기,10: Phase comparator,
20:이상데이터제거부,20: abnormal data removal unit,
21:위상반전검출기,21: phase inversion detector,
22:이상데이터검출기,22: abnormal data detector,
23:출력데이터생성기,23: output data generator,
30:평균계산기,30: average calculator,
40:필터,40: filter,
50:위상변화값설정부,50: phase change value setting section,
51:기준위상값설정기,51: reference phase value setter,
52:위상변화값계산기,52: phase change value calculator,
53:문턱값비교기,53: threshold comparator,
60:주파수오프셋계산기,60: frequency offset calculator,
70:가중치 계산 및 적용부,70: weight calculation and application,
71:오프셋반전검출기,71: offset inversion detector,
72:가중치생성기,72: weight generator,
73;스텝설정기.73; step setter.
본 발명은 원자시계의 주파수 오프셋 측정장치 및 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 입력으로 들어오는 기준 초펄스에 고정밀로 동기된 초펄스와 위상을 비교하고, 위상비교데이터를 처리하여 적절한 주파수 오프셋 값을 측정하고 보상해 줌으로써 입력 초펄스에 고정밀로 동기된 출력 초펄스를 제공하기 위한 주파수 오프셋 측정장치 및 제어방법에 관한 것이다. The present invention relates to a frequency offset measuring apparatus and a control method of an atomic clock, and more particularly, to compare a phase and a high pulse accurately synchronized to a reference super pulse coming into the input, and to process the phase comparison data to obtain an appropriate frequency offset value. The present invention relates to a frequency offset measuring apparatus and a control method for providing an output pulse with high accuracy synchronized with an input pulse.
원자시계는 극도의 정확도로 시간을 유지하기 위해서 원자의 공명진동수를 이용한 시계이다. 원자시계의 전자부품은 원자나 분자의 전이에 의해서 방출 또는 흡수되는 전자기판인 초단파의 주파수에 의해서 조절된다. 원자시계에서는 이와 같 은 양자 전이에 의해서 매우 규칙적인 전자기 파동이 생성되는데, 다른 형태의 시계에서 주기적으로 발생하는 현상과 마찬가지로 이 파동을 계수하여 시간을 측정하는 장비이다.An atomic clock is a clock that uses the resonance frequency of atoms to maintain time with extreme accuracy. Electronic components of atomic clocks are controlled by the frequency of microwaves, which are electromagnetic plates that are emitted or absorbed by the transition of atoms or molecules. In atomic clocks, these quantum transitions produce very regular electromagnetic waves, which, like other phenomena that occur periodically in clocks, count the waves and measure time.
원자시계는 고정밀의 시각동기(Time syncronization) 시스템을 구축하는 데 있어서 기준이 되는 주파수를 안정적으로 제공하기 위해 널리 사용되어지고 있다. 이러한 원자시계는 높은 주파수 안정도를 제공해주고 외부 기준시각에 동기가 되면, 하루에 수십 나노초 이내의 동기 정밀도를 제공해준다. 하지만 원자시계도 이상적이지 않기 때문에 주파수 오프셋이 존재하며 지속적으로 수 나노초 이내의 동기를 장기간에 걸쳐 유지해 주기 위해서는 원자시계의 주파수 오프셋을 측정하고 이를 보상해 주기 위한 기술이 요구된다.Atomic clocks are widely used to reliably provide the frequencies that are the basis for building high-precision time syncronization systems. These atomic clocks provide high frequency stability and, when synchronized to an external reference time, provide synchronous accuracy of tens of nanoseconds per day. However, because atomic clocks are not ideal, there is a frequency offset, and a technique for measuring and compensating for the frequency offset of the atomic clock is required in order to continuously maintain synchronization within several nanoseconds for a long time.
도 1은 원자시계의 주파수 오프셋의 측정 및 제어를 위한 종래의 기술에 대한 개념도를 나타낸다. 위상비교기(10)는 기준 초펄스와 주파수 제어기(90)의 출력 초펄스의 위상을 비교하여 두 값의 차이값을 산출하는 장치이다. 평균계산기(30)에서는 측정된 데이터의 정해진 개수에 따른 평균데이터를 출력한다. 하지만 잘못된 데이터의 값이 들어오는 경우에 정해진 개수가 크지 않을 때에는 평균계산기(30)는 잘못된 주파수 오프셋을 출력한다. 즉 이러한 잘못된 주파수 오프셋의 출력은 비트오류와 위상반전으로 인해 발생하는 오류가 있다. 이러한 비트오류는 아주 드물게 발생하고 또한 연속적으로 발생하지 않기 때문에 이에 대한 문제는 논외로 한다. 하지만 위싱반전이 발생하였을 경우에 발생하는 오류는 위상비교기(10)내의 시간간격계수기(미도시)가 양의 값만을 나타내고 음의 값을 나타내지 않기 때문에 발생한 다.1 shows a conceptual diagram of a conventional technique for measuring and controlling the frequency offset of an atomic clock. The
필터링 방법에 있어서는 여러 가지 방법이 사용될 수 있는 데, 종래의 발명에 따른 필터링은 라인피팅을 사용한 기법이 사용되어진다. [수학식1]은 라인피팅에 의해서 구해진 시각변화량 값을 사용하여 주파수 오프셋을 구하는 수학식을 보여준다.Various methods may be used for the filtering method. In the conventional filtering method, a line fitting technique is used. [Equation 1] shows the equation for calculating the frequency offset using the visual variation value obtained by the line fitting.
여기에서,From here,
T:측정시간, T: measurement time,
ΔT:측정시간 동안의 시간 변화량,ΔT: amount of time change during measurement time,
fnorm:입력기준 주파수,f norm : input reference frequency,
Δf:구하고자 하는 주파수 오프셋값이다.Δf: Frequency offset value to be obtained.
측정시간은 라인피팅에 사용될 데이터를 생성하는데, 사용된 총시간이다. 이상과 같이 구해진 주파수 오프셋 값은 주파수제어기(90)에 보내져서 주파수 제어기(90)에 해당하는 값만큼 더해서 출력주파수의 값을 변화시켜 주게 된다. 주파수 오프셋값은 연속적으로 측정되고 주파수제어기(90)에 입력되는 값은 이전 주파수 오프셋 값에 더해져서 나가게 된다. 만일 원자시계(100)의 주파수 오프셋 값이 시간에 따라 변하지 않고 일정하다면 이전에 측정된 주파수 오프셋 값과 현재의 주파 수 오프셋 값에 동일한 가중치를 주어 더한 값을 주파수 제어기에 인가함으로써 고정밀의 동기를 이룰 수 있다. The measurement time is the total time used to generate the data to be used for line fitting. The frequency offset value obtained as described above is sent to the
하지만 실제적인 측정에 있어서는 원자시계(100)의 주파수 오프셋 측정값은 매 측정시간마다 달라지고, 또한 변화량도 일정하지 않고 랜덤한 값을 갖는다. 따라서 주파수 오프셋값을 이전에 측정된 값과 현재 측정된 값을 단순히 더해서 주파수 제어기(90)에 인가하게 되면 누적되어 계산된 주파수 오프셋 값에 의해서 변화하는 원자시계(100)의 주파수 오프셋 값을 즉각적으로 반영하여 신속하게 보상해 줄 수 없게 된다. 만일 누적된 이전주파수 오프셋 값이 현재 측정된 주파수 오프셋과 부호가 반대이고 더 큰 값일 경우에는 동기 오차가 더욱 커지는 방향으로 한동안 주파수 오프셋 값을 인가하여 동기정밀도를 낮추게 되는 문제점이 있었다. However, in the actual measurement, the frequency offset measurement value of the
따라서 현재의 주파수 오프셋값을 오차범위이내에서 측정한다고 할지라도 주파수제어기(90)에 입력되는 주파수 오프셋의 값은 이전의 주파수 오프셋과 더해지는 과정에 의해서 오차가 커지는 문제가 발생하게 된다. Therefore, even if the current frequency offset value is measured within the error range, a problem arises in that the error of the frequency offset value input to the
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위하여 안출한 것으로써 본 발명의 목적은 위상비교기를 사용하여 출력된 데이터가 이상데이터를 포함하고 있는 경우 이러한 이상데이터를 제거하는 방법에 의해서 고정밀의 시각동기를 이루는 것이다.The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to achieve high-precision visual synchronization by a method of removing such abnormal data when the data output using the phase comparator includes the abnormal data. .
본 발명의 또 다른 목적은 위상 변화값 설정부를 두어 입력되는 초펄스의 위상 변화상태를 판단하여 이를 제어하고, 원자시계의 주파수 오프셋값을 계산할 때 현재의 주파수 오프셋값에 가중치를 두어 안정적으로 고정밀의 시각동기를 이루는 것이다.Another object of the present invention is to determine the phase change state of the input super pulse by the phase change value setting unit and to control it, and to calculate the frequency offset value of the atomic clock by weighting the current frequency offset value stably high precision It is to achieve visual motivation.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.Other objects, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the preferred embodiments associated with the accompanying drawings.
본 발명에 따른 원자시계의 주파수 오프셋 측정장치는 기준 초펄스와 주파수제어기에서 출력된 초펄스의 위상차이를 비교하는 위상비교기와, 위상비교기에서 출력된 데이터 중에서 이상데이터를 제거하는 이상데이터 제거기와, 이상데이터제거부에서 출력된 데이터의 평균을 구하는 평균계산기와, 평균이 되어나온 데이터에 대하여 라인피팅기법으로 필터링을 수행하는 필터와, 필터에서 나온 신호가 위상변화가 되었는가를 판단하는 위상변화값설정부와, 위상변화값설정부에서 나온 데이터를 기초로 주파수오프셋을 계산하는 주파수 오프셋 계산부와, 주파수 오프셋 데이터에 대하여 가중치의 적용여부를 결정하는 가중치 계산 및 적용부와, 상기 가중치가 계산된 데이터를 출력하는 제어신호 출력부와, 제어신호출력부에서 나온 신호를 바탕으로 초펄스를 출력하는 상기 주파수 제어기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The apparatus for measuring frequency offset of an atomic clock according to the present invention includes a phase comparator for comparing a phase difference between a reference pulse and a superpulse output from a frequency controller, an abnormal data remover for removing abnormal data from data output from the phase comparator, Set an average calculator for calculating the average of the data output from the abnormal data removal unit, a filter for filtering the averaged data by the line fitting method, and a phase change value for judging whether the signal from the filter is in phase change. And a frequency offset calculator for calculating a frequency offset based on the data from the phase change value setting unit, a weight calculation and application unit for determining whether or not to apply weights to the frequency offset data, and the weighted data. On the basis of the signal from the control signal output unit for outputting the control signal output unit And a frequency controller for outputting super pulses.
도 2는 본 발명에 따른 원자시계(100)에 대한 주파수 오프셋 측정장치를 보여주는 블록도이다. 도 1과 비교하여 설명하면, 평균계산기(30)이전에 이상데이터제거부(20)가 부가되어 있고, 필터(40)다음에 위상변화값 설정부(50)가 추가되어 있으며, 주파수 오프셋 계산기(60)다음에 가중치 계산 및 적용부(70)가 부가되어 있다는 것을 알 수 있다. 2 is a block diagram showing a frequency offset measuring apparatus for the
이를 간단히 설명하자면 위상비교기(10)를 통해서 이상데이터라고 판정된 데이터를 삭제하는 장치가 이상데이터제거부(20)이다. 이상데이터 제거를 수행하지 않으면 앞에서 상술한 바와 같이 평균의 계산에서 오차를 발생시키고 이는 주파수 오프셋 계산에 오차를 야기시킨다. 이러한 이상데이터제거부(20)를 통과한 출력데이터에 대해서 평균계산기(30)에서 평균(m)을 계산한다. In brief, the abnormal
평균이 계산된 출력데이터는 앞에서 상술한 필터(40)에 입력되는데, 라인피팅기법에 의하여 필터링이 수행된다. 그리고 필터(13)를 통과한 데이터는 위상변화값 설정부(50)로 입력되게 되는 데, 위상변화값 설정부(50)에서는 위상변화여부에 대한 판단을 하고 이에 따라 위상변화값 또는 0의 값을 출력하는 과정을 거치게 된다. 이러한 위상변화값 설정부(50)에서 출력된 데이터에 대해서 [수학식1]에 의해서 주파수오프셋 계산부(60)에서 주파수오프셋(Δf)을 계산한다.The averaged output data is input to the
또한 가중치계산 및 적용부(70)는 주파수 오프셋 반전이 발생하였는지 여부에 따라 상이한 출력을 만들게 된다. 이를 사용하면, 주파수 오프셋의 반전이 일어났을 때, 현재의 주파수 오프셋 값에 가중치를 주는 방법으로 현재 주파수 오프셋값의 변화에 신속하게 대응하여 주파수오프셋 값을 출력하는 것이 가능하다. In addition, the weight calculation and
도 3은 본 발명에 따른 이상데이터 제거부(20)의 구성을 보여준다. 위상 비교기(10)의 데이터가 입력으로 들어오면 먼저 위상 반전 검출기(21)에서 위상이 반전되어졌는 지의 여부를 검출한다. 위상반전의 기준점은 맨처음 측정한 초기 위상값이 되고 이후의 데이터들이 이값에서 0.5초 이상 벗어났는 지의 여부를 비교함으로써 판단할 수 있다. 다음으로 이상데이터 검출부(22)에서는 수집된 데이터에 정 상적으로 측정된 데이터 값으로 보기 힘든 데이터가 있는 지의 여부를 검출한다. 이상 데이터는 정상적인 데이터에 비해서 굉장히 크거나 작은 극단적인 값을 갖는 데이터를 말한다. 이러한 이상데이터의 검출에 가장 많이 쓰이는 방법에는 중간 절대편차(MAD:Median Absolute Deviation) 측정이 있으며 이는 [수학식2]와 같이 정의된다.3 shows a configuration of the abnormal
여기에서,From here,
m:Median[y(i)],m: Median [y (i)],
Median[x]:x값중에서 중간값,Median [x]: median of x values,
0.6745:정규분포를 갖는 데이터의 표준편차이다.0.6745 is the standard deviation of the data with a normal distribution.
보통 MAD값보다 5배 이상 작거나 큰 값을 이상데이터로 나타낸다. 이러한 이상데이터 검출기(22)를 거치게 되면 이상데이터에 대해 판정할 수 있게 된다. 이러한 이상데이터의 타입에는 비트에 오류가 발생하여 본래의 값과 다른 값으로 출력되는 경우의 처리에 대해서는 앞에서 상술한 바와 같고, 두 번째 오류에 대해서는 다음과 같은 처리과정을 거치게 된다. 즉 위상비교기(10)에 일반적으로 사용되어지는 시간간격계수기(미도시)는 양의 값만을 나타내고 음의 값을 나타내지 않기 때문에 위상반전이 일어나게 되면, 실제적인 위상데이터의 값은 -0.5초 내지 0.5초의 범위에서 변했는 데, 측정된 값이 0.5초이상이 변한 것으로 측정된다. 예를 들면, 처음으로 측정된 값이 0.9초이고, 주파수 오프셋을 보정하는 동안에 이값이 계속 증가하여 두 초펄스의 위상차가 0.15초가 증가하였다면 실제적인 위상차이값은 1.05초인데 반하여 측정된 위상차이값은 0.05초가 된다. 이러한 측정데이터를 바탕으로 주파수 오프셋을 계산하게 되면 실제적으로는 주파수 오프셋이 증가했는데 반해서 주파수 오프셋이 감소했다고 계산하게 된다. 따라서 잘못된 제어값이 가해지게 되고, 반복적으로 이런 현상이 발생하여 전혀 제어를 할 수 없는 상태가 되는데, 위상반전 검출기(21)의 작용으로 0.9초의 데이터에 대해서 보상을 하는 방법을 사용하게 된다. 즉 기준입력초펄스에 대해서 동기를 이룬 후의 동기 경계치를 TSyncBound라고 할 때, 위상비교를 통해서 측정한 위상차이값은 TSyncBound 또는 1-TSyncBound 이내의 값 중 하나가 된다. 기준 초펄스에 대한 동기정확도는 주파수 제어기(90)의 성능에 의해서 달라지지만, 일반적으로 수백 나노초 이내에서 초기동기를 이루게 된다. 따라서 위상비교기(10)에서 출력되어지는 초기 위상 차이값은 1에서 수백 나노초 정도 작은 값이거나 수백 나노초 값이 된다. 이러한 방법을 사용하여 이상데이터를 제거하기 위한 알고리즘은 다음과 같다.Normally, a value that is five times smaller or larger than the MAD value is represented as the abnormal data. When the
경우 1:위상반전이 발생하지 않고 이상데이터 발생하지 않은 경우Case 1: Phase inversion does not occur and abnormal data does not occur
yout = yin y out = y in
경우 2:위상반전이 발생하지 않고, 이상데이터가 발생한 경우Case 2: Phase inversion does not occur and abnormal data occurs
yout = my out = m
경우 3:위상반전이 발생하고 이상데이터가 발생하지 않는 경우Case 3: Phase inversion occurs and no abnormal data occurs
초기 위상값이 0.5이상인 경우에는 yout = 1+ yin Y out if initial phase value is more than 0.5 = 1+ y in
초기 위상값이 0.5미만인 경우에는 yout = yin-1Y out if initial phase value is less than 0.5 = y in -1
경우 4:위상반전이 발생하고, 이상데이터가 발생한 경우Case 4: Phase Inversion Occurs and Abnormal Data Occurs
초기 위상값이 0.5이상인 경우에는 yout = 1+ mY out if initial phase value is more than 0.5 = 1+ m
초기 위상값이 0.5미만인 경우에는 yout = m - 1Y out if initial phase value is less than 0.5 = m-1
위의 알고리즘에서 yout 및 yin은 각각 이상데이터 제거기(20)의 출력과 입력이고, m은 중간값이다. 이러한 과정을 통해서 출력데이터 생성기(23)에서는 입력데이터의 위상 반전 여부를 판단하고, 이상데이터인지 여부에 대한 판단을 거친 후 출력에 대한 보상을 해준 후 데이터를 출력한다. Y out in the above algorithm And y in are the output and input of the
도 4는 본 발명에 따른 위상변화값 설정부(50)를 나타낸다. 앞에서 상술한 바와 같이 최소제곱 라인피팅 기법에 의해서 필터링된 데이터가 입력으로 들어오면, 기준위상값 설정기(51)에서는 기준이 될 위상값을 설정하게 된다. 이 때의 기준위상값은 첫번째로 라인피팅된 데이터의 중간값으로 설정하도록 프로그램되어 있다. 다음으로 위상변화값 계산기(52)에서는 두번째 이후부터 라인피팅된 데이터의 출력을 사용하여 기준 위상값과 라인피팅된 데이터의 마지막 값과의 차이를 계산하여 이를 위상 변화값으로 설정한다. 이러한 위상변화값 계산기(52)의 후단에는 문턱값비교기(53)가 설치되어 있다. 이러한 문턱값비교기(53)는 사전에 정해진 문턱값을 사용하여 위상변화값의 절대값이 문턱값보다 클 경우에는 위상변화값을 출력 하고, 문턱값보다 작을 경우에는 0의 값을 출력한다.4 shows a phase change
도 5는 본 발명에 따른 가중치 계산 및 적용부(70)의 구성을 보여주는 블록도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 주파수 오프셋 계산기(60)에서 출력되어 나온 데이터는 현재의 주파수 오프셋값이다. 이러한 현재의 주파수 오프셋 값이 출력되면, 먼저 오프셋 반전 검출기(71)로 입력이 된다. 오프셋반전 검출기(71)에서는 이전의 주파수 오프셋 값과 현재의 주파수 오프셋 값의 부호를 비교하여 주파수 오프셋 값이 반전되었는 지에 대해서 검출한다. 다음으로 가중치생성기(72)에서는 다음의 두 가지 경우에 대해서 서로 다른 가중치 값을 적용한다.5 is a block diagram showing the configuration of the weight calculation and
경우1: 주파수 오프셋반전 발생하지 않음.Case 1: Frequency offset inversion does not occur.
Δfout = ΔfCurrent +ΔfPrevious Δf out = Δf Current + Δf Previous
경우2: 주파수 오프셋반전 발생.Case 2: Frequency offset inversion occurs.
Δfout = [a×ΔfCurrent +ΔfPrevious]/a,a > 1Δf out = [a × Δf Current + Δf Previous ] / a, a> 1
여기에서, ΔfCurrent ,ΔfPrevious는 각각 출력되는 현재 및 이전주파수 오프셋값이고, a는 1보다 큰 실수값이다. 이를 사용하면, 주파수 오프셋의 반전이 일어났을 때, 현재의 주파수 오프셋값에 가중치를 두어 신속하게 현재 주파수오프셋값의 변화하는 경향을 반영할 수 있게 된다. 마지막으로 스텝설정기(73)에서는 다음의 [수학식3]을 사용하여 최종적으로 주파수제어기(90)에 입력으로 제공되는 주파수 오프셋 값을 조정해준다.Here, Δf Current and Δf Previous are the output current and previous frequency offset values, respectively, and a is a real value greater than one. By using this, when the frequency offset is inverted, the current frequency offset value can be weighted to quickly reflect the changing trend of the current frequency offset value. Finally, the
여기서,here,
이고, ego,
max[x,y]는 x와 y중에서 큰 값을 의미하고, min[x,y]는 x와 y중에서 작은 값을 의미한다. 또한 [x]는 x보다 작은 최대의 정수를 의미한다. Rspec은 주파수 제어기(90)의 스펙에 나와 있는 주파수 오프셋 분해능을 나타내고, Rtheory는 동기시스템에서 요구되어지는 주파수 오프셋 분해능을 나타낸다. ΔfspecMax은 주파수 제어기의 스펙에 나와있는 조절가능한 최대주파수 오프셋이고, ΔftheoryMax는 원자시계가 정상적으로 동작할 때 가능한 최대주파수 오프셋이며 이는 다음의 [수학식4]로부터 구할 수 있다. max [x, y] means the larger of x and y, and min [x, y] means the smaller of x and y. Also, [x] means the largest integer smaller than x. R spec represents the frequency offset resolution described in the specification of the
b>1b> 1
여기에서 σspec 는 오실레이터 스펙에 나와있는 주파수 안정도값이고, TMeas 는 주파수 오프셋 값을 구하기 위해 사용된 데이터 측정시간이며, Espec 는 오실레이터의 스펙에 나와있는 오차값이고, b는 1보다 큰 실수값이다. Where σ spec is the frequency stability value given in the oscillator specification, and T Meas Is the data measurement time used to find the frequency offset value, E spec Is the error value specified in the oscillator specification, and b is a real number greater than 1.
이와 같이 주파수오프셋 반전여부에 따라 주파수 오프셋 값의 출력을 조절하여 현재의 주파수 오프셋 값에 가중치를 두는 방법이 가능하다.As such, a method of weighting the current frequency offset value by adjusting the output of the frequency offset value according to whether or not the frequency offset is inverted is possible.
도 6은 본 발명에 따른 원자시계(100)의 주파수 오프셋을 측정하고 이에 따라 주파수오프셋의 출력을 제어하기 위한 과정을 나태내는 절차도이다. 도 6 에 도시된 바와 같이 먼저 기준초펄스와 주파수제어기(90)에서 나온 출력 초펄스의 위상을 비교하여 이상데이터를 제거하게 된다(S10). 이러한 이상데이터를 제거하는과정 중에는 위상반전검출기 (21)를 두는 것을 통해 입력된 데이터가 위상반전이 되었는지 여부를 먼저 판단하여야 정확한 주파수 오프셋 산출이 가능함은 앞에서 상술한 바와 같다.6 is a flowchart illustrating a process for measuring a frequency offset of the
그리고 이렇게 이상데이터에 대해서는 앞에서 상술한 알고리즘을 통해 위상반전 여부의 판단과 함께 보상이 이루어짐으로써 주파수 오프셋 측정을 정밀하게 할 수 있다. 이처럼 이상데이터 제거부(20)를 통과하여 보상된 데이터는 평균 계산기(30)를 거치게 되면서 중간값(m)을 산출하게 된다. 이와 같이 중간값(m)이 산출된 상황에서 라인피팅 기법에 의해 필터링을 수행하게 된다(S20). As described above, compensation for the abnormal data is performed along with the determination of phase inversion and the frequency offset measurement can be precisely performed. As such, the data compensated through the abnormal
이러한 필터링을 거친 데이터는 먼저 기준위상값을 설정하는데 사용된다. 이렇게 기준 위상값을 설정하고 나면, 이후에 위상변화값설정부(50)로 입력되는 데이터는 위상변화여부에 따라 문턱값 비교기(53)에서 위상변화에 대한 출력을 산출한다. 즉 문턱값 비교기(53)에서 위상변화여부에 대한 기준을 가지고 0의 데이터를 출력하거나 위상변화값을 출력하는 과정을 거치게 된다(S30). The filtered data is first used to set the reference phase value. After the reference phase value is set in this way, the data input to the phase change
주파수 오프셋 계산기(60)에서 위상변화값을 고려한 데이터에 대해서 주파수 오프셋값을 계산하게 된다. 이러한 주파수 오프셋 값이 가중치 계산 및 적용부(70)로 입력되면 현재의 데이터가 주파수 오프셋 값이 반전되었는 지에 대하여 선행적으로 판단을 한다. 이러한 주파수 오프셋 값의 반전여부에 대한 판단은 원자시계의 주파수 오프셋 값이 시간에 따라 변하는 특성을 보이기 때문이다. 즉 현재의 주파수 오프셋 값이 이전의 주파수 오프셋 값과 부호가 반대이고 더 큰 값일 경우 발생할 수 있는 동기 오차를 최소화하기 위해서 현재의 주파수 오프셋 값에 가중치를 두는 방법을 사용한다(S40). In the frequency offset
최종적으로 상기 가중치가 반영된 데이터에 따라 제어신호를 출력하여 주파수 오프셋 값을 조정하게 되면 입력으로 들어오는 기준 초펄스에 고정밀로 동기된 출력초펄스를 제공하는 것이 가능하다(S50).Finally, when the control signal is output and the frequency offset value is adjusted according to the data in which the weight is reflected, it is possible to provide an output pulse pulse that is highly precisely synchronized with the reference pulse pulse coming into the input (S50).
본 발명은 고정밀의 시각동기를 요구하는 동기시스템의 구현에 있어서 측정시 발생하는 이상데이터를 효과적으로 제거한다. 또한, 측정된 현재 주파수 오프셋값에 가중치를 주는 방법을 사용하여 현재 주파수 오프셋 변화를 효과적으로 보상해주는 줌으로써 안정적인 동기시스템을 구축할 수 있다. The present invention effectively removes abnormal data generated during measurement in the implementation of a synchronization system requiring high-precision visual synchronization. In addition, a stable synchronization system can be constructed by effectively compensating for the change in the current frequency offset by using a method of weighting the measured current frequency offset value.
특히 수 나노 초 이하의 초고정밀의 시각 동기를 요구하는 시각 동기시스템의 구축에 있어서 외부기준신호에 대한 안정적인 동기를 지속적으로 유지하기 위한 응용에서 요긴하게 사용할 수 있다. In particular, in the construction of a time synchronization system requiring ultra-precision time synchronization of several nanoseconds or less, it can be usefully used in an application for continuously maintaining stable synchronization with an external reference signal.
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