KR19990001297A - 페이징 시스템의 동기식 호데이타 송출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선호출 서비스의 더 큰 채널 용량에 대한 필요성에 의하여 개발된 고속 페이징 프로토콜 사용시 수반되는 동기방식의 호데이터 송출장치의 구체적인 구현방안을 제시하기 위하여 고안된 것으로서,

기지국의 송신기 제어모듈이 GPS 수신기로부터 기준 되는 동기 펄스 신호인 1 PPS 신호 및 절대시간 정보와 클럭신호를 수신하고 이 신호들로부터 카운터를 제어하여 여러 전송속도를 가지는 정확한 데이터 송출 클럭 및 프레임 동기 신호를 발생시키는 회로와;

상기의 데이터 송출 클럭 및 프레임 동기 신호를 수신하고 현재의 메모리 상태를 고려하여 FIFO 메모리에 클럭을 가하는 다중화 및 제어 로직과, 상기 다중화 및 제어 로직으로부터 클럭을 받아 페이저로 데이터를 송출하는 FIFO 메모리를 사용하여 동기방식의 호데이터를 연속적으로 송출 가능케 하는 회로로 구성되어 있다.

Description

페이징 시스템의 동기식 호데이터 송출장치.

본 발명은 고속 페이징 프로토콜(Paging Protocol)에 관한 것으로서, 상세하게는 동기방식(Synchronization)의 페이징 프로토콜을 사용하는 페이징 시스템의 호데이터(Page Data) 송출방법에 관한 것이다.

페이징 시스템은 페이저(Pager)에 무선으로 각종 호출 서비스를 제공하는 시스템으로서, 할당된 영역인 셀(Cell)마다 기지국(Site)을 두어 호출하기 위한 호데이터를 페이징 터미널로부터 수신하여 해당 영역의 페이저로 무선 호출 신호를 송출하게 된다.

각 기지국들은 무선 호출 신호를 위한 호데이터를 동시에 송출해야 하는데 그 이유는 기지국 셀 영역이 중첩된 영역에 존재하는 페이저 단말기가 동일한 페이징 호를 여러 번 수신하게 되는 것을 방지하기 위해서이다.

초기의 페이징 시스템에서는 이러한 동시 송출을 위하여 페이징 터미널로부터 각 기지국까지의 신호 전달시간을 측정하여 그 전달시간에 반비례하여 신호를 지연시키는 방법을 사용하였다.

즉 가장 먼 거리의 기지국을 기준으로 하여, 다른 기지국에서는 전달시간의 차이만큼 송신기에서 신호를 지연시켜 무선 주파수를 송출하고 가장 먼 거리의 기지국은 신호를 지연시키지 않고 무선주파수를 송출한다.

이때 신호 전달 시간을 측정하기 위하여 여러 가지 요소를 고려하게 되는데 실제로 여러 가지 원인에 의하여 측정오차가 발생하게 된다. 즉, 아날로그에서 디지탈로 디지털에서 아날로그로의 변환에 의한 오차, 선호상태에 따른 신호왜곡에 의한 오차, 전송구간의 선로변경에 의한 오차 등이 그 예이다. 이러한 오차로 인하여 결국 호데이터의 동시 송출 구현이 상당히 어려웠으며 에러 발생이 잦았다.

이에 GPS 수신기(receiver)를 사용하여 동기 펄스(sync. pulse) 신호를 수신하고, 모든 기지국에서 이 펄스에 동기를 맞추어 호데이터를 송출하는 방식이 개발되었다.

상기 GPS 수신기는 항행 위성을 사용하여 이동 물체의 위치를 결정하거나 유도하기 위해 사용되는 시스템으로서, 위성으로 복수개의 전파를 발사하고 반사파의 위상차를 계산하는 방식을 사용한다.

도 1 은 GPS 수신기를 사용하는 종래의 일반적인 페이징 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이 PSTN 망의 전송 표준인 E1/T1 트렁크(100)와 접속되어 페이저를 위한 정보를 수신하는 페이징 터미널(200)은 또한 전송 라인을 통해 각 셀의 기지국(500)들과 연결되어 정보를 송신한다. GPS 수신기(300)는 페이징 터미널과 각 기지국들마다 부가되어 GPS 신호를 수신한다.

상기 기지국(500)은 GPS 수신부와, 기지국 송신기 제어기 모듈과, 제어 모듈로부터 생성된 신호를 페이저로 전송하는 송신부로 구성되어 있다.

페이징 터미널(200)에서 발생된 호데이터는 전송로를 통하여 각 기지국(500)으로 전송되고 각 기지국에서는 GPS 수신기(300)에서 발생되는 동기 펄스 신호에 동기하여 모든 기지국이 동시에 호데이터를 무선 주파수로 변환하여 해당 영역의 페이저로 송신하게 된다.

즉, 페이징 터미널에서는 GPS 수신기에서 발생하는 1 PPS(Pulse Per Second) 클럭 신호에 동기를 맞추어 각 기지국으로 호데이터를 송출하고 기지국에서는 일정 블럭의 호데이터를 수신한 다음, 바로 다음에 오는 1 PPS 신호에 맞추어 호데이터를 무선 주파수로 변환시켜 정보를 페이저로 최종 송출하게 된다.

최근에 들어 가입자가 기하급수적으로 증가함에 따라 한정된 채널의 폭주로 인하여 더 큰 채널 용량에 대한 필요성이 대두되면서 기존의 비동기 방식 페이징 프로토콜인 POCSAG 방식을 대체하기 위하여, 새로운 동기 방식의 페이징 프로토콜인 FLEX(Flexible), APOCS 등이 개발되었다.

FLEX 프로토콜의 경우, 단말기를 위한 개개의 어드레스가 매 4분 주기로 채널 상에 나타나는 128개의 프레임(frame)들 안에서 기준 프레임을 지정하게 되어 있어서 단말기는 자기 자신의 프레임이 나타나는 시간에만 신호를 수신하게 된다.

즉 프레임 0이 매시간의 정각에 동기 되어 있을 때, 단말기는 현재의 프레임과 주기 번호로부터 실제 시간을 유도해 낼 수 있으므로 그 시간 내에는 조정할 필요가 없는 정확한 시간을 사용자에게 제공하여, 기존의 비동기 방식의 프로토콜을 사용할 때보다 몇 배의 전지절약 효과를 낼 수 있게 되었다.

또한 전송속도도 기존의 512, 1200bps 보다 빠른 1600, 3200, 6400bps 등 여러 경우를 모두 지원할 수 있다.

상기한 바와 같이 페이징 시스템에서의 호데이터 송출 방식이 비동기 방식에서 동기방식으로 전환함에 따라 기존에 사용되어 왔던 호데이터 송출 방식은 몇 가지 문제점을 갖게 되었다.

첫 번째로, 동기방식의 페이징 프로토콜에서는 모든 전송이 프레임 단위로 이루어지기 때문에 호데이터가 송출될 때 항상 자신이 해당되는 프레임에만 송출되어야 한다.

또한 전송속도도 여러 가지를 지원할 수 있도록 설계되어야 하므로 페이저로 전송되는 데이터의 전송 시각을 정하기 위한 정확한 프레임 동기(Frame Sync.)를 맞출 수 있는 호데이터 송출 회로가 구체적으로 구현되어야 한다.

두 번째는, 동기방식의 페이징 프로토콜에서는 모든 프레임과 주기가 정확한 절대시간 즉, 실제로 사용하는 시간에 맞도록 구성되어야 하는 관계로, 기존의 GPS 수신기에서 발생하는 1 PPS 클럭만을 수신하여 동기를 맞추어 데이터를 송출하는 시스템의 구조로는 이러한 동기방식의 프로토콜을 지원할 수가 없다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서,

GPS 수신기로부터 동기펄스 이외에 절대시간에 대한 정보를 동시에 수신하여 고속 페이징 프로토콜에 맞는 동기방식의 호데이터 송출장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1 은 GPS 수신기를 사용하여 구성된 일반적인 페이징 시스템의 구성도.

도 2 는 기지국의 송신기 제어모듈 내에서 여러 전송속도를 가지는 송출 클럭 및 프레임 동기신호를 발생시키는 회로도.

도 3 은 도 2 의 카운터 블럭 A로부터 출력되는 신호.

도 4 는 도 2 의 카운터 블럭 B로부터 출력되는 프레임 동기 신호.

도 5 는 FIFO 메모리를 사용하여 호데이터를 연속적으로 송출하는 회로도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : E1/T1 트렁크200 : 페이징 터미널

300 : GPS 수신기400 : 송신기 제어기

500 : 기지국

410 : 제어 로직420 : 카운터 블럭 A

430 : 카운터 블럭 B

600 : 다중화 및 제어로직700 : FIFO 메모리

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따라 고안된 고속 페이징 프로토콜을 지원하는 동기방식의 호데이터 송출장치는;

GPS 수신기로부터 수신된 동기펄스신호 및 절대시간 정보를 통하여 여러 전송속도를 가지는 송출 클럭 및 프레임 동기신호를 발생시키는 회로와, FIFO(First Input First Output) 메모리(Memory)를 사용하여 동기방식의 호데이터를 연속적으로 송출할 수 있도록 하는 회로로 구성된 것을 특징으로 한다.

동기 방식의 호데이터 전송방법을 구체화함에 있어서 우선적으로 필요한 것이 GPS 수신기로부터 받게 되는 여러 가지 신호 및 정보이다.

페이징 터미널과 기지국에서는 GPS 수신기의 특정 포트를 통하여 절대시간에 대한 정보를 받게 되고 또한 동기펄스 신호인 1 PPS 클럭(1초마다 한번씩 발생되는 기준신호)을 수신하여 정확한 현재 시간을 알 수 있게 된다.

이러한 것들을 이용하여 페이징 터미널에서는 현재 송출되어야 할 호데이터가 정확히 어느 시간에 송출되어야 하는지를 파악한 뒤, 기지국의 처리시간과 전파시간을 고려하여 충분한 시간 전에 미리 기지국으로 송출하게 된다. 이때 송출하게 되는 데이터에는 프레임번호에 대한 정보가 포함되어야 한다.

기지국에서는 터미널로부터 오는 프레임 번호와 호데이터를 프로토콜에 맞게 조합하여 해당되는 프레임 시간에 해당되는 호데이터를 송출하게 된다. 이때 기지국에서는 GPS 수신기로부터 절대시간 정보와 1 PPS 클럭 신호 외에 특정 주파수대의 기준 클럭 신호를 받아서 프레임의 기준이 되는 프레임 동기 신호를 발생시킨다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 2 는 기지국의 송신기 제어모듈 내에서 여러 전송속도를 가지는 송출 클럭 및 프레임 동기신호를 발생시키는 회로도이다.

상기 회로는 GPS 수신기로부터 받은 여러 가지 신호 및 정보를 바탕으로 여러 전송속도를 가지는 송출 클럭 및 프레임 동기 회로를 발생시킨다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 페이징 시스템의 동기식 호데이터 송출 장치는 기지국의 송신기 제어 모듈에 있어서;

GPS 수신기(300)와, 상기 GPS 수신기(300)로부터 1 PPS, 클럭1, 클럭2 및 절대시간에 대한 정보를 받아서 카운터 회로로 입력되는 카운터 클럭신호, 카운터 인에이블(enable) 신호와 카운터 클리어(clear) 신호를 발생시키는 제어 로직(control logic)(410)과, 상기 제어 로직으로부터 입력된 신호에 의하여 여러 가지 속도의 출력들을 발생시키는 카운터 블럭(counter block) A(420)와, 상기 카운터 블럭 A로부터 나오는 여러 가지 출력들을 이용하여 최종적으로 프레임 동기신호 및 데이터 송출 클럭(BAUDCLK)을 만들어내는 카운터 블럭 B(430)로 구성된다.

여기서 상기 제어 로직(410)은 GPS 수신기(300)로부터 1 PPS, 클럭1, 클럭2 및 절대시간에 대한 정보를 받아 카운터 클럭신호, 이네이블 신호와 클리어 신호를 발생시켜 카운터 블럭 A(420)로 가한다. 여기서 카운터 클럭 신호는 여러 가지 전송속도를 가지는 클럭과 프레임 동기신호를 만들 수 있는 주파수의 클럭으로 제공되어야 한다.

도 3 에 상기 카운터 블럭 A(420)로부터 만들어진 여러 출력신호들에 대한 파형이 나타나 있다.

도 3 의 (가)는 GPS 수신기로부터 수신되어 제어 로직으로 가해지는 1 PPS 신호, (나)는 첫 번째 1 PPS 신호에 의한 카운터 인에이블 신호, (다)는 두 번째 1 PPS 신호마다 카운터를 클리어 시켜주기 위한 카운터 클리어 신호, (라)는 역시 GPS 수신기로부터 수신되어 카운터 블럭 A의 출력을 만들어 내는 소스(source)가 되는 카운터 클럭, (마)는 상기 카운터 클럭에 의해 발생되는 여러 가지 출력을 나타낸 것이다.

상기 카운터 인에이블 신호인 도 3 의 (나)는 회로에 전원이 공급되어 정상적으로 셋업된 후 처음으로 수신되는 1 PPS 신호를 시작점으로 만들게 된다. 이것은 1 PPS와 무관하게 카운터가 시작되었을 때, 데이터 송출 클럭이 동기가 맞지 않게 됨을 방지하기 위함이다.

또한 상기의 카운터 클리어(counter clear) 신호인 도 3 의 (다)는 1 PPS 신호가 수신될 때마다 한번씩 만들어 주어서 모든 카운터가 재시작될 수 있도록 함으로써 항상 동기가 맞는 데이터 송출 클럭을 발생시킬 수 있게 해준다.

도시된 바와 같이 카운터의 시작은 처음의 1 PPS 신호인 도 3의 (가)에 맞추어 카운터를 인에이블 시킴으로써 동기를 맞추었으며, 계속되는 1 PPS 신호에 맞추어 카운터를 클리어 시킴으로써 카운터의 출력신호가 틀려지지 않도록 하였다.

카운터 블럭 A(420)는 입력된 카운터 클럭인 도 3 의 (라)를 이용하여 그 주파수를 2 배로 하는 출력 1과, 출력 1의 주파수를 2 배로 하는 출력 2 등, 여러 가지 속도의 출력 신호를 발생시킨다.

도 4 에서는 상기 카운터 블럭 B(430)로부터 발생되는 프레임 동기 신호를 나타내었다.

도 4 의 (가)는 GPS 수신기로부터 입력된 1 PPS 신호이며, (나)는 카운터 인에이블 신호, (다)는 카운터 클리어 신호, (라)는 카운터 블럭 A(420)로부터의 출력 신호, 그리고 (마)는 상기 신호들을 사용하여 만들어진 프레임 동기 신호이다.

상기 카운터 블럭 B(430)에서 프레임 동기 신호를 만들 때에는 매 정시 정각과 프레임 동기 신호가 일치되도록 만들어야 하므로 GPS 수신기로부터의 절대시간 정보가 필요하게 된다.

도시된 바와 같이 카운터 블럭 A(420)의 출력 신호 중 8 bps 신호인 도 4 의 (라)를 사용하여 240초 동안 128개의 프레임을 전송하는 FLEX 프로토콜을 적용할 경우 1.875초에 해당하는 프레임 동기 신호인 도 4 의 (마)가 만들어진다.

이때 정확한 동기를 위해서는 절대시간의 정각에 동기 되는 프레임을 만들어야 하기 때문에 GPS 수신기로부터 절대시간 정보를 받아 8bps 신호가 15번 생성될 때마다 한번의 프레임 동기 신호를 만들어 낸다.

또한 출력되는 데이터 송출 클럭들은 카운터 블럭 A로부터 수신된 여러 클럭으로 여기서 페이저로의 데이터 송출시 원하는 속도를 선택할 수 있다. 이러한 데이터 송출 클럭은 송신기 자체적으로 호데이터를 읽어들이는 시점을 정하기 위해 사용된다.

결국 이러한 방법을 사용함으로써 절대 왜곡되지 않는 데이터 송출 클럭과 프레임 동기 신호를 만들어 내어 항상 정확한 프레임 시간에 해당되는 호데이터가 송출될 수 있는 기준이 되는 것이다.

도 5 는 도 2 로부터 발생된 정확한 프레임 동기 신호와 데이터 송출 클럭을 기준으로 삼고 FIFO 메모리를 사용하여 호데이터를 송출하기 위한 회로도를 나타내었다.

FIFO 메모리를 사용하여 호데이터를 송출하기 위한 회로도는,

상기 도 2 의 카운터 블럭 B(430)로부터 출력되는 여러 가지 속도의 데이터 송출 클럭과 프레임동기, 그리고 데이터가 송출될 시점을 결정하기 위해 페이징 터미널로부터 전해지는 프레임 정보를 받아 FIFO 메모리로 가해지는 클럭을 선택하기 위한 다중화(MUX) 및 제어 로직(600)과, 상기 다중화 및 제어 로직으로부터 가해진 클럭에 의해 전송된 호데이터를 저장하였다가 페이저로 전송시키는 FIFO 메모리(700)로 구성되어 있다.

상기 다중화 및 제어 로직(600)에서는 여러 가지 속도의 데이터 송출 클럭과 프레임 동기 신호를 받아 현재 송출되어야 할 속도의 클럭을 선택한 뒤, 데이터가 송출될 시점에 동기를 맞춰 FIFO 메모리에 송출 클럭을 공급하게 된다. 여기서 데이터가 송출될 시점은 페이징 터미널로부터 전해지는 프레임 정보를 받아 결정하게 된다.

즉, 다중화 및 제어 로직(600)은 이 프레임 정보로 결정된 데이터 송출 시점에 프레임 동기를 맞추고, 현재 송출되어야 할 속도의 클럭을 데이터 송출 클럭으로부터 선택하여 메모리로 클럭을 공급하기 시작한다. 송출 클럭은 프레임 동기 신호를 통해 결정되는 한 프레임을 기준으로 가해진다.

또한 다중화 및 제어 로직(600)은 엠티 플래그(Empty Flag)와 하프 풀 플래그(Half Full Flag)를 통해 FIFO 메모리(700)의 현재 상태를 수신하여 호데이터를 FIFO 메모리에 쓰는 시점을 제어하게 된다.

처음 호데이터를 송출하기 전에 미리 FIFO 메모리(700)의 전체 용량에 해당되는 양의 데이터를 데이터 버스를 통하여 써놓은 다음 데이터가 송출될 시점에 동기를 맞춰 FIFO 클럭을 공급하기 시작한다.

송출될 데이터가 연속될 경우에는 FIFO 메모리(700)는 하프 풀 플래그를 체크하고, 다중화 및 제어 로직(600)에서는 이 플래그가 체크되어 있지 않으면, 메모리의 용량의 반이하로 되어있는 것으로 판단하여 FIFO 메모리의 반에 해당하는 용량만큼 데이터를 더 보내게 한다.

만약 어느 시점에 더 이상 송출될 데이터가 없을 때라면 FIFO 메모리(700)는 엠티 플래그을 체크하여 데이터 송출을 종료시키게 된다. 즉, 이러한 작업을 계속하게 되면 페이저로 전송되는 데이터는 끊어지지 않고 연속적으로 송출이 가능하게 된다.

상기된 바와 같이 동작하는 도 2 의 회로에 도 5 의 회로를 연결하여 사용하면 동기 방식의 연속적인 호데이터 송출이 가능해 진다.

GPS 수신기로부터 동기펄스 이외에 절대시간에 대한 정보를 동시에 수신함으로써 절대 왜곡되지 않는 데이터 송출 클럭과 프레임 동기 신호를 만들어 내어 항상 정확한 프레임 시간에 해당되는 호데이터가 송출될 수 있게 된다.

Claims (3)

1. 고속 페이징 프로토콜을 사용하는 페이징 시스템의 동기식 호데이터 송출장치의 기지국의 송신기 제어 모듈 내에서,

   GPS 수신기로부터 수신된 기준 클럭 펄스 신호 및 절대시간에 대한 정보를 바탕으로 여러 전송속도를 가지는 송출 클럭 및 프레임 동기신호를 발생시키는 회로와,

   상기 송출 클럭 및 프레임 동기 신호를 기준으로 삼아 FIFO 메모리를 사용하여 동기방식의 호데이터를 연속적으로 송출할 수 있도록 하는 회로를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는, 페이징 시스템의 동기식 호데이터 송출 장치.
2. 청구항 1 에 있어서,

   상기 송출 클럭 및 프레임 동기신호를 발생시키는 회로는;

   GPS 수신기로부터 받은 신호로부터 카운터 블럭을 제어하기 위한 신호를 발생시키는 제어 로직(410)과,

   상기 제어 로직으로부터 제어 신호를 수신하여 여러 가지 속도의 출력을 발생시키는 카운터 블럭 A(420)와,

   여러 제어 신호와 상기 카운터 블럭 A로부터 받은 신호를 통해 정확하게 동기된 데이터 송출 클럭 및 프레임 동기를 발생시키는 카운터 블럭 B(430)로 구성된 데이터 송출 클럭 및 프레임 동기 신호를 발생시키는 회로임을 특징으로 하는, 페이징 시스템의 동기식 호데이터 송출장치.
3. 청구항 1 에 있어서,

   상기 FIFO 메모리를 사용하여 호데이터를 연속적으로 송출하기 위한 회로는,

   엠티 플래그와 하프 풀 플래그를 통해 현재의 메모리 상태를 고려하고 여러 가지 속도의 데이터 송출 클럭 및 프레임 동기 신호를 받아 원하는 속도의 클럭을 FIFO 메모리로 가하는 다중화 및 제어 로직과;

   상기 다중화 및 제어 로직으로부터 가해진 클럭에 의해 전송된 데이터를 페이저로 전송하는 FIFO 메모리로 구성된 회로임을 특징으로 하는, 페이징 시스템의 동기식 호데이터 송출장치.