KR19980066851A - 이동통신시스템의 기지국 동기화 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신시스템에서 전역측위시스템(GPS)로부터 제공되는 1PPS를 이용하여 기지국을 동기화시키는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명은 GPS에서 제공되는 1PPS를 입력하여 이동통신시스템의 기지국을 동기화시키는 장치에 있어서, 상기 시스템의 내부에 포함된 국부발진기에서 소정의 주기를 가지고 발진되는 신호를 미리 설정된 값만큼 카운트하여 이 카운트되는 값을 상기 기지국을 동기화시키기 위한 신호로서 출력하는 카운터를 적어도 포함하며, 상기 카운터의 카운트동작시 상기 1PPS의 위상을 기준으로 한 상기 발진신호의 위상차를 구하여 그 차이만큼 상기 카운터의 로드값을 미리 앞당겨 입력하거나 늦추어 입력되도록 처리하는 것을 특징으로 한다.

Description

이동통신시스템의 기지국 동기화 장치 및 방법

본 발명은 이동통신시스템의 기지국을 동기화시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 GPS로부터 제공되는 1PPS를 이용하여 기지국을 동기화시키는 장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 이동통신시스템, 특히 코드분할다중접속(CDMA: Code Division Multiple Access)방식의 이동통신시스템에서는 기지국들간의 동기가 일치하여야만 어느 한 기지국은 다른 한 기지국으로/으로부터 신호를 원활하게 송신/수신할 수 있다. 기지국들이 서로 동기되도록 하는 전형적인 방법으로 전역측위시스템(GPS: Global Positioning System)으로부터 제공되는 1PPS(Pulse Per Second)이다. 상기 1PPS는 GPS에 속하는 위성이 기지국의동기를 위해 각 기지국으로 제공하는 위치/시간정보에 대응하는 동기화신호이다.

도 1은 종래 기술에 따른 기지국 동기화장치, 즉 GPS로부터 제공되는 1PPS를 이용하여 CDMA방식 이동통신시스템의 기지국간 동기화를 시키는 장치의 구성을 보여주는 도면으로, 이러한 구성은 퀄컴(Qualcomm)사에 의해 제안된 기술이다.

도 1을 참조하면, 종래기술에 따른 동기화장치는 시스템클럭으로부터 1PPS를 기준으로 특정 룩어헤드오프셋(look ahead offset)을 가지는 펄스를 만든다. 이는 카운터에 의해 발생되고, 초기값 설정과 제어를 할 수 있다. 딜레이카운터(Delay Counter)는 내부 주파수합성기(19.6608MHz합성기)에 의해 생성된 클럭과 1PPS와의 딜레이를 카운트한다. 동기스테이트머신(Sync State Machine)은 1PPS와 시스템클럭으로 만든 펄스와의 동기여부를 확인한다. 즉 동기스테이트머신은 오프셋을 측정하여 내부에서 만든 펄스가 1PPS에 어헤드(ahead)인지 비하인드(behind)인지를 사인비트(Sign Bit)를 통해 마이크로프로세서(μ-Processor Interface Module)에 통보하고, 카운터(1SEC Counter)를 제어하여 동기가 맞추어지도록 한다.

상기 도 1에 도시된 동기화장치는 전술한 바와 같이 CDMA 이동통신시스템의 기지국간을 동기화시키는 매우 중요한 동작을 수행한다. 그러나 정밀한 1PPS를 공급하기 위한 GPS수신기의 크기는 매우 크고 고가이기 때문에 하드웨어(H/W)적으로 상당히 규모가 커지는 단점이 있다. 또한 매 초마다 시스템클럭이 1PPS에 동기되어 있는지를 계속 카운팅하고 이를 마이크로프로세서에 통보하여 카운터의 오프셋을 조정하는 절차를 거치게 된다. 이는 정밀하게 제어하여 동기화의 신뢰도를 높인다는 장점이 있지만, 그 절차가 매우 복잡하고 마이크로프로세서의 동작에 커다란 부담을 준다는 단점이 있다.

따라서 본 발명의 목적은 CDMA 이동통신시스템의 기지국들간을 동기화시키는 장치의 구성을 간단화시키는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 CDMA 이동통신시스템에서 기지국들간을 동기화시키는 절차를 단순화시키는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은 CDMA 이동통신시스템에서 기지국들간을 동기화시키는 동작에 대한 마이크로프로세서의 부담을 줄이는 장치 및 방법을 제공함에 있다.

이러한 목적들을 달성하기 위한 본 발명은 전역측위시스템(GPS)에서 제공되는 1PPS를 입력하여 이동통신시스템의 기지국을 동기화시키는 장치에 있어서, 상기 시스템의 내부에 포함된 국부발진기에서 소정의 주기를 가지고 발진되는 신호를 미리 설정된 값만큼 카운트하여 이 카운트되는 값을 상기 기지국을 동기화시키기 위한 신호로서 출력하는 카운터를 적어도 포함하며, 상기 카운터의 카운트동작시 상기 1PPS의 위상을 기준으로 한 상기 발진신호의 위상차를 구하여 그 차이만큼 상기 카운터의 로드값을 미리 앞당겨 입력하거나 늦추어 입력되도록 처리하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 기지국 동기화장치의 구성을 보여주는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 기지국 동기화장치의 구성을 보여주는 도면.

도 3은 도 2에 도시된 동기화장치의 동작을 설명하기 위한 도면.

도 4는 도 2에 도시된 동기화장치의 동작타이밍을 보여주는 도면.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의내려진 용어들로서 이는 사용자 또는 칩설계자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로, 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

먼저, 본 발명에 따른 기지국 동기화장치는 다음과 이동통신시스템의 특성을 이용하는 것을 특징으로 한다. 일반적으로 이동통신시스템에서 국부발진기의 정밀도가 100ppm이면, 약 4초 ±1 심볼정도의 비트슬립(bit slip)이 일어난다. 이때 시스템클럭은 40KHz이다. 상기 조건만 전제가 된다면 하드웨어적으로 1PPS에 시스템클럭을 동기시킬 수 있다. 즉, 국부발진기의 정밀도가 예측되고 매 초마다 1심볼이상의 비트슬립이 나지 않기 때문에, 본 발명에 따른 기지국 동기화장치는 하드웨어적으로 카운터를 강제 로딩시킴으로써 시스템클럭을 1PPS에 동기시키는 것을 특징으로 한다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 기지국 동기화장치는 모듈로(modular) 400을 카운트하는 카운터(counter) 30과, 이 카운터 30에 의해 카운트되는 값을 디코딩하여 출력하는 디코더(decoder) 40을 적어도 포함하여 이루어진다. 상기 카운터 30의 데이터 입력단자 D0로는 인버터 10을 거친 GNSI4D신호가 인가되고, 입력단자 D2로는 상기 GNSI4D신호가 인가된다. 나머지의 다른 데이터 입력단자 D1, D3∼D7는 접지단에 연결된다. 상기 카운터 30의 로드단자 LOAD에는 논리합(OR)게이트 20의 출력단자가 연결되는데, 이 논리합게이트 20의 한 입력단자로는 상기 GNSI4D신호가 인가되고, 다른 한 입력단자로는 상기 디코더 40의 SP399출력이 인가된다. 상기 카운터 30의 인에이블단자 ENA에는 TDDRUN신호가 인가되고, 클럭단자 CK에는 CK40K가 인가된다. 그리고 상기 카운터 30의 리셋단자 /RES에는 /RES신호가 인가된다. 상기 카운터 30은 상기 데이터 입력단자 D0∼D7로 인가되는 입력값에 따라 카운트동작을 수행하고. 이 카운트동작에 따른 결과값을 출력단자 Q[0:8]을 통해 디코더 40으로 인가한다. 상기 카운터 30에 의해 카운트되는 출력값중 0∼399까지는 디코더 40에 의해 디코딩된 후 출력되는 값 SP0∼SP399에 상응한다.

도 2에서 GNSI4D신호는 GNS(Global Network Sync)신호가 4클럭 지연된 신호로, 이러한 GNS신호는 본원 출원인에 의해 선출원된 대한민국 특허출원 제96-4883호, 제목 코드분할다중접속 통신시스템의 기지국을 동기화시키는 방법 및 그 동기화장치에 첨부된 도면 제3도에 도시된 GNS신호발생기380에 의해 발생되는 신호이다. 본 발명에 따른 동기화장치의 모듈로 400카운터 30은 이 GNS신호에 의해 매 초마다 카운터값 4를 로드하기 때문에 결국 1PPS에 시스템클럭이 동기되게 되는 것이다.

이러한 본 발명에 따른 동기화장치는 도 3의 (a),(b) 및 (c)에 도시된 바와 같은 3가지의 동작을 수행한다. 하기의 설명에서 EXPPS는 GPS로부터 제공되는 1PPS를 의미하며, LOPPS는 시스템클럭으로 발생한 내부의 1PPS를 의미한다.

먼저, 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 EXPPS와 LOPPS의 차이가 1심볼이 이상이 되게 되면, EXPPS와 LOPPS의 차이인 Δ는 1심볼이상이 되어 감지된다. EXPPS에 LOPPS를 동기시켜 GNS를 만족하게 하려면 다음과 같이 한다. LOPPS는 국부발진기의 40KHz의 클럭 CK40K를 이용하여 카운팅한 시간이다. 따라서 EXPPS가 LOPPS보다 앞서 있다면, 시스템 타이밍 역시 다음 EXPPS가 발생하는 시점에 400 카운팅을 정확하게 마치지 못하였을 것이다. 즉, 매 1초(sec) 사이에 심볼사이클은 400심볼들이 존재한다. 그러나 EXPPS가 LOPPS보다 Δ만큼 앞서 있으므로 EXPPS가 발생하는 시점에 400번째 사이클의 심볼은 아직 400심볼을 카운팅하지 못했다. 그러나 심볼위상(Symbol Phase)의 변화가 불규칙하게 일어나더라도 영향을 받지않는 부분의 위상을 EXPPS에 조정(adjust)한다. 고려대상의 위상은 SP4이다. 즉, 시스템의 위상이 앞선(ADVANCED) 경우, 본 발명에 따른 동기화장치는 SP3의 시간에 SP4를 로드하여 위상을 조정하는 동작을 한다. 다시 말하면, 본 발명에 따른 동기화장치는 디코딩값이 SP398 → SP399 → SP0 → SP1 → SP2 → SP4 → SP5 → SP6 …… 순으로 출력되도록 처리한다.

다음에, 도 3의 (b)에 도시된 경우의 동작을 설명한다. 이 경우는 EXPPS와 LOPPS가 완전하게 일치하거나 조금 차이가 나더라도 1심볼 이하로 차이가 나는 경우로 감지가 되지 않는 경우이다. 이 경우에 본 발명의 동기화장치는 정상적인 카운트동작이 이루어지도록 처리한다. 즉, 본 발명의 동기화장치는 위상조정의 동작을 수행하지 않고, 디코딩값이 SP398 → SP399 → SP0 → SP1 → SP2 → SP3 → SP4 …… 순으로 출력되도록 처리한다.

그 다음에, 도 3의 (c)에 도시된 경우의 동작을 설명한다. 이 경우는 EXPPS가 LOPPS보다 늦게 발생하는 경우이다. 이 경우에는 LOPPS를 EXPPS에 맞추기 위해 클럭을 늦출(Retard)시킬 필요가 있다. 즉, 본 발명의 동기화장치는 디코딩값이 SP398 → SP399 → SP0 → SP1 → SP2 → SP3 → SP4 → SP4 → SP5 …… 순으로 출력되도록 위상조정의 동작을 수행한다.

도 4는 본 발명에 따른 기지국 동기화장치의 전체적인 동작타이밍을 보여주는 도면으로, (d)와 (e)의 경우에는 EXPPS의 위상과 LOPPS의 위상이 일치하므로 아무런 위상조정의 동작도 수행하지 않고 정상적인 동작(NORMAL)이 수행되도록 처리한다. 도 4의 (f)와 (g)의 경우에는 LOPPS의 위상이 EXPPS의 위상보다 늦으므로 LOPPS의 위상을 앞당기는 ADVANCE동작이 수행되도록 처리한다. 도 4의 (h)와 (i)의 경우에는 LOPPS의 위상이 EXPPS의 위상보다 빠르므로 LOPPS의 위상을 늦추는 RETARD동작이 수행되도록 처리한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 카운터와 디코딩로직만으로 이루어지는 동기화장치를 구현하여, 시스템클럭의 정밀도가 허용하는 범위내에서 LOPPS가 EXPPS에 일치되도록 처리하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라 동기화장치의 구성을 간단화시키는 이점이 있으며, 그 수행절차도 단순화시키는 이점이 있으며, 아울러 그 동기화동작에 따른 마이크로프로세서의 부담을 줄이는 이점이 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (2)

1. 전역측위시스템(GPS)에서 제공되는 1PPS를 입력하여 이동통신시스템의 기지국을 동기화시키는 장치에 있어서,

   상기 시스템의 내부에 포함된 국부발진기에서 소정의 주기를 가지고 발진되는 신호를 미리 설정된 값만큼 카운트하여 이 카운트되는 값을 상기 기지국을 동기화시키기 위한 신호로서 출력하는 카운터를 적어도 포함하며, 상기 카운터의 카운트동작시 상기 1PPS의 위상을 기준으로 한 상기 발진신호의 위상차를 구하여 그 차이만큼 상기 카운터의 로드값을 미리 앞당겨 입력하거나 늦추어 입력되도록 처리하는 것을 특징으로 하는 동기화 장치.
2. 이동통신시스템의 기지국을 동기화시키는 방법에 있어서,

   전역측위시스템(GPS)에서 제공되는 EXPPS와 내부의 국부발진기에서 매 초마다 발진되는 LOPPS를 입력하여 상기 EXPPS의 위상을 기준으로 한 상기 LOPPS의 위상 차이를 구한 후 그 차이만큼 상기 LOPPS의 값을 보상시켜 출력하는 것을 특징으로 하는 동기화 방법.