KR20000064413A

KR20000064413A - 에러정정용타이밍기준신호의분배시스템및방법

Info

Publication number: KR20000064413A
Application number: KR1019980704506A
Authority: KR
Inventors: 요한 잰슨
Original assignee: 도날드 디. 먼둘; 에릭슨 인크.; 에를링 블로메, 타게 뢰브그렌; 텔레폰아크티에볼라게트 엘엠 에릭슨
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 2000-11-06
Also published as: WO1997023071A1; BR9612019A; CA2240633A1; AU1285197A; AU716935B2

Abstract

분배 기준 신호는 데이터 송신을 동기하여 사용하기 위해서 설명되어 진다. 분배 기준 신호는 실제 기준 주파수보다 훨씬 높은 비율이 표시되게 하는 디지털 심볼 펄스 열을 포함한다. 심볼들의 고정 그룹은 저주파수 신호 이벤트 또는 기준 펄스를 식별하기 위해서 사용된다. 시퀀스 심볼들의 제2 그룹은 연속적인 위상 정보를 나타낸다. 기준 펄스를 식별하기 위해 사용되는 심볼들은 기준 펄스의 식별을 이용하는 다른 위상 정보와 상당히 다르다. 기준 신호에서 위상 정보를 나타내기 위해서 심볼들의 알려진 시퀀스를 인코딩함으로써, 주파수 정보의 증가량은 에러들이 예상된 심볼 시퀀스를 중단함에 따라 시그널링 에러들의 검출 및 정정을 돕는 단일 펄스와 비교되어 전파될 수 있다. 시스템은 그 때 시스템 실행에 대해 에러들이 가질 수 있는 영향에 근거한 에러들을 검출 및 정정 또는 무시할 수 있다.

Description

에러 정정용 타이밍 기준 신호의 분배 시스템 및 방법.

본 발명은 일반적으로 통신 시스템용 전역 시간 기준 신호들에 대한 것이며, 보다 상세하게는 에어프레임(airframe) 동기화(synchronization)에 대한 것이다.

많은 통신 시스템들에 있어서 동기화는 중요한 부분이다. 시스템 동기화를 제공하기 위해서, 통신 시스템은 정확한 주파수와 시간 기준 신호들을 분배하는 것이 필요하다. 예를 들어, 시 분할 다중 액세스(TDMA) 이동 통신 네트워크에서, 기지국은 에어프레임들(또는 간단하게 프레임들)로 알려진 버스트(burst) 데이터를, 기지국에 의해 서비스되는 지역을 이동하는 이동 장치들로 송신한다. 아메리칸 디지털 셀룰러(ADC) 시스템을 예로 들면, 프레임은 25 Hertz 프레임률로 송신된 6개 타임 슬롯들을 포함하는 디지털 패킷으로서 정의된다. 도 1에서 설명되어진, 이러한 전형적인 프레임 포맷은 EIA/TIA IS-54B 에서 지정된 D-AMPS 시스템에서 사용된다. 그러나, 당업자들은 이동 통신 세계화 시스템(GSM)에 의해 지정된 바와 같은, 다른 시스템들이 다른 프레임/타임 슬롯 포맷들 및 타이밍을 제공할 수 있다는 것을 인식할 것이다.

도 2에서 묘사된 상태를 고찰하자. 원기지국(BS1)은 기지국(BS1)과 이동 스위칭 센터(MSC) 사이의 송신 링크(TL1)로 나타낸 바와 같이 이동국(MS)과 네트워크 사이의 접속을 취급하고 있다. 이동국은 그때, 예를 들면, 접속의 신호 품질을 개선하기 위해 이러한 접속이 기지국(BS2)에 의해서 최상으로 취급된다고 결정된 위치(MS')로 이동한다. 시스템은 송신 링크들(TL1 및 TL2)을 통해 기지국들(BS1 및 BS2)로 적절한 명령들을 보냄으로써 채널 전환 처리를 시작한다. 이동국(MS)은 급박한 채널 전환을 통지받을 수 있거나 또는 받을 수 없을지 모른다.

채널 전환 결정이 이루어진 후 언젠가, 송신은 기지국(BS2)으로부터 시작되고 기지국(BS1)으로부터 끝난다. 여러 경우에, 예를 들어, 이동국이 여러 가지 조합 또는 다수 신호들의 선택을 실행할 가능성을 가지는 경우에, 상당한 시간 주기 동안 양 기지국들로부터 송신이 계속되게 하는 것이 바람직할 것이다. 다른 경우에는, 기지국들(BS1 및 BS2)로부터 송신에서 오버랩을 거의 또는 전혀 가지지 않는 것이 바람직할 것이다. 양 시나리오에서도, 채널 전환 처리 중에 어떤 프레임도 손실되지 않는 것을 확실히 하는 것이 중요하다. 따라서, 이동국은 원기지국(BS1)으로부터의 마지막 프레임에 이어 기지국(BS2)으로부터 제1 프레임을 완전히 수신하는 것이 바람직하다. 이것은 적어도 두 개의 타이밍 양상들:(1) 원기지국(BS1)과 이동국(MS) 사이에서의 전파 지연과 새로운 기지국(BS2)과 이동국 사이에서의 전파 지연 차이를 추정하는 것, (2) 기지국들 사이에서 각 기지국으로부터 프레임이 원하는 시간에 이동국에 도달할 수 있도록 송신들을 동기화하는 것을 포함한다.

그러나 그러한 동기화를 제공하기란 송신된 프레임들 사이에 거의 갭 타임이 없기 때문에 어렵다. 두 개의 다른 기지국들(BS1, BS2)의 프레임들의 송신을 동기화하기 위해서는, 고도로 정확하고 빠르게 식별할 수 있는 기준 신호는 기지국들이 이동국에서 프레임 디코더가 손실 또는 중복 데이터에 의해 방해받지 않는 것을 보장하기 위해 예를 들어 2 ㎲ 내에, 시간 동기화가 이루어지도록 제공되어야만 한다.

통신 시스템에서 에어프레임들의 동기에 대한 제2 응용은 단일 기지국이 동일한, 또는 실질상으로 동일한 정보를 이동 장치에 각각 송신하는 다중의 송수신기를 포함하는 경우에 발생한다. 송수신기들은 동일한 기지국이나 기지국 위치 내에서 분리될 수 있거나, 또는 인접한 위치들로부터의 송수신기들은 공통 스위칭 센터가 다루는 호출을 위해 협력할 수 있고, 여기에서 인접한 위치들은 전체적으로 동기되어 있다. 각 송수신기는 간섭을 피하기 위해서 약간 다른 주파수들로 송신할 수 있다. 기지국이 에어프레임들을 이동 장치에 송신함에 따라, 이동 장치는 신호들 각각을 수신하고 신호들이 훨씬 강해지도록 이들을 결합한다. 이것은 종종 동보(simulcasting)라 불린다. 실용적인 동보를 얻기 위한 하나의 방법은 2개의 송수신기들의 에어프레임 타이밍을 동기화하고 그리고 나서 송수신기가 서로에 대해 알려진 오프셋을 갖는 에어프레임들을 송신하게 하는 것이다. 그러나, 이동국에 수신된 경우 신호들을 결합하는 것이 가능하기 위해서, 신호들의 송신은 기지국들에 의해 동기되어야 한다. 이 응용을 위해서, 송신기들 사이의 동기는, 예를 들어, 10 ㎲ 안에 결정되어야 한다. 에어프레임들을 동기화하기 위해서, 에어프레임 데이터 클록들 및 동기 신호들은 기준 분배 신호를 사용하여 위상 동기(phase locked)된다.

어떤 통신 시스템에서, 주파수와 시간 기준 신호들의 정확한 분배는 복잡하고 비용이 많이 든다. 타이밍 기준 신호들의 분배는 또한 결정하기 어려울 수 있는 에러들의 연속적인 소스이다. 통신 시스템에서 동기를 제공하기 위해서, 위상 동기 루프(PLL)는 기준 주파수를 고정하기 위해서 사용된다. 예를 들어, 전형적인 아날로그 PLL은 위상 비교기, 로-패스 필터 및 전압 제어 발진기(VCO)를 포함할 수 있다. 이 배열에 따라, VCO의 출력은 위상 비교기에 입력의 하나로 피드백되고, 전형적으로, 개개의 동기 펄스들로 구성되어있는 저주파수 기준 신호는 위상 비교기의 또 다른 입력으로 돌려진다. 이 구성의 결과로, 수신기는 타이밍 기준 신호 분배 매체에서 발견된 에러들에 매우 영향받기 쉬울 수 있다. 예를 들어, 종래의 시스템에서는, 기준 신호의 의사 주파수 편이가 에러들을 유발하는 경우에, 이러한 에러들은 피드백 루프를 통해 전파된다. 이것은 차례로 지정된 동작 주파수 범위 밖으로 VCO를 이동할 수 있고, 통신의 고장으로 끝나게 된다. 게다가, 이러한 에러들은 고정된 조건을 얻기 위해 필요로 하는 초기 시간에 또한 추가될 수 있다. 이것은 종래 시스템들이 상술된 응용들에 대해 필요한 동기화 정확성을 얻지 못하게 방해한다. 공교롭게도, 의사 또는 편이하는 타이밍 펄스들의 감지와 정정은 이를 종래 시스템들에서는 매우 어렵다.

그러므로 본 발명의 목적은 에러들에 덜 민감하고 에러 전파를 최소화한 타이밍 기준 신호를 분배하는 것이다.

다른 목적은 송수신기가 종래 시스템으로 현재 가능한 것보다도 상당히 빠른 기준 신호에 대한 위상 동기 상태를 성취할 수 있게 하고 의사 에러들 또는 간섭이 기준 신호에 도입된다고 해도 동기를 유지할 수 있게 하는데에 있다.

다른 목적은 분배된 기준 신호의 고장 식별을 보다 용이하게 하여, 기준 수신기가 케이블 쇼트, 케이블 개방 회로, 및 의사 시그널링에 관련하여 정확한 경보를 얻는 것이다. 게다가, 통신 시스템의 제조 원가를 최소화하면서 기준 신호 분배를 제공하는 것도 본 발명의 목적이다.

<요약>

앞서 말한 목적 및 다른 목적들은 실제 주파수 또는 표시된 기준 이벤트(예를 들어 25 Hz 신호에 대해 매 40ms 프레임마다 한번씩 발생하는 프레임 타임 제로)의 발생률보다 훨씬 높은 비율을 가지는 인코드된 디지털 심볼 펄스 열을 포함하는 기준 신호를 분배함으로써 전형적인 실시예에 따라 완성된다. 제1 그룹 또는 심볼들의 시퀀스는 저주파수 신호 이벤트나 기준 이벤트를 식별하기 위해서 사용된다. 제2 그룹 또는 심볼들의 결과는 연속적인 위상 정보를 표시하기 위해서 사용된다. 기준 이벤트를 식별하기 위해서 사용되는 심볼들은 위상 정보와 상당히 다르게 되고, 기준 이벤트의 식별을 보다 쉽게 한다. 기준 신호에서 위상 정보를 나타내기 위해서 심볼들의 알려진 시퀀스를 인코딩함으로써, 주파수 정보의 증가량은 종래 신호 펄스와 비교되어 전파될 수 있다. 이것은 에러들이 예상된 심볼 시퀀스를 중단함으로써 시그널링 에러들의 검출과 정정을 또한 용이하게 한다. 시스템은 그때에 시스템 실행에 대해 에러가 가질 수 있는 영향에 근거한 에러들을 식별 및 정정 또는 무시할 수 있다.

도 1은 타임 슬롯들을 가지는 프레임을 설명하는 도면;

도 2는 이동국과 기지국 통신의 예를 보여주는 도면;

도 3a는 타이밍 기준 신호의 위상 관계를 설명하는 도면;

도 3b는 표시된 프레임 타임 제로와 관계된 타이밍 기준 신호를 보여주는 도면;

도 4는 디지털 위상 동기 루프의 블럭도;

도 5는 전형적인 심볼 상관 검출기의 블럭도;

도 6은 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 샘플링과 비트 에러 정정을 묘사하는 도면;

도 7은 심볼 검출 장치의 전형적인 실시예를 설명하는 블럭도; 및

도 8은 본 발명에 따른 기준 신호들에 분배될 수 있는 송수신기 케비닛의 블럭도.

발명의 다양한 특징들이 도면에 관하여 설명되어 질 것인데, 유사한 부분들은 동일한 기준 특성으로 동일시된다.

에어 프레임 기준 신호들

통신 시스템에서 정확한 주파수 및 시간 기준 신호들의 분배는 복잡하며 비용이 들 수 있다. 기준 신호 분배는 검출하고 알아내기 어려운 연속적인 에러들의 근원이 된다. 에러들은 또한 시스템 실행에 있어서 심각한 퇴보를 이끌 수 있다. 예를 들어, 마이크로파, 무선 또는 케이블과 같은 기준 신호를 분배하기 위해 사용되는 기술 및 매체는, 검출되지 않는 경우, 시스템 동작을 늦추거나 방해할 수 있는 신호에서 의사 펄스들 또는 에러들을 야기한다. 예를 들어, 종래 기준 신호가 위상 동기 루프(PLL)에 수신되는 경우에, 기준 신호에서 에러는 피드백 루프에 추가되어, 시스템이 고정된 주파수를 얻는데에 훨씬 오래 걸리게 된다. 결과적으로, PLL은 시스템의 이상적인 기준 주파수로부터 최대 지정 에러를 강제로 도출시키는 결과가 생긴다.

종래 기준 신호들이 가지는 문제는 에러들 또는 원하지 않는 간섭이 기준 신호에 추가되었는지를 결정하는 것이 매우 어렵다는 것이다. 기준 신호에서 도입된 어떤 에러들을 없애는 것도 똑같이 어렵다.

본 발명의 한 양상에 따라, 시간 영역 분리 기준 신호는 시스템이 기준 신호가 충분히 정확한지를 결정하게 하는 정보를 가지고 분배되고 인코드된다. 기준 신호는 선정된 그룹들 또는 심볼의 시퀀스를 포함한다. 기준 신호를 모니터링 함으로써 시스템은 각 수신된 심볼의 시퀀스가 실제 주파수 측정에 대해 정확한지를 결정할 수 있다. 시퀀스가 정확하지 않는다면, 시스템은 그 때에 신호가 무시되어야 하는지를 결정할 수 있다. 시스템은 따라서 에러를 포함하는 기준 신호의 매우 작은 부분을 제외할 수 있다. 그러므로, 방해 또는 노이즈의 훨씬 높은 레벨은 고정 상태를 중단하는 것이 요구된다. 심볼들은, 예를 들어, 스파이크, 케이블 파손, 험, 클릭, 및 전파 장애가 완전한 신호로서 나타나지 않도록 선택된다. 다음에 시스템은 기준 시스템 에러들로부터 시스템 에러들을 가려내어, 단일 심볼에 대해 동일한 작은 스파이크들 및 지터에 기준 신호가 영향받지 않도록 단일 샘플들의 정정을 행하거나 다른 실시예에서는 에러를 무시할 수 있다. 예를 들어, ±1.5 마스터 클록(MCK) 간격보다 작은 에러들은 샘플링 및 심볼 검출 장치들(이하 상세히 보여짐)에 의해 에러가 기준 신호에 대해 다음 전이에서 다른 방향으로 동일 량의 에러와 같아지는 조건하에서 필터된다.

심볼 송신률은 의사 에러들을 무시할 가능성에 있어서 또한 중요하다. 시스템은 측정 간격에 비교에 있어서 심볼 에러(들)의 주기를 고려해야하기 때문에, 측정 간격의 1/1000의 주기를 가지는 심볼 에러는 기준 신호에서 1/mille 또는 1/1000의 에러가 될 것이다. 그러므로, 심볼 주기가 작을 수록, 심볼 송신률이 높아지고 따라서 에러를 무시할 가능성도 커진다. 기준 이벤트당 하나의 펄스를 가지는 종래 PLL 시스템은 제로 에러에서 전체 펄스 간격까지 무엇으로든지 단일 스파이크에 응답할 것이다. 이러한 종래 기준 신호를 사용하는 경우 11시간 당 단일 스파이크만이 허용된다; 그러나, 피드백 체인 안에 로우 패스 필터 표현을 (이론적으로) 포함하는 PLL으로 실행되는 경우에, 시간당 단일 스파이크는 허용될 수 있다. 본 발명에 따른 동기에 대한 에어프레임 기준 신호를 사용함으로써, 고정된 조건을 만들기 위해 요구된 초기 시간은 종래 기준 신호보다 훨씬 작을 것이다. 심볼의 알려진 시퀀스를 사용하는 또 다른 이점은 에러들을 계산하고 기준 신호의 안정성을 결정하는 능력이다. 동일한 이유들로 시스템은 또한 좀더 빨리 에러들을 인식할 수 있고 에러들이 PLL로 피드백 되지 않게 함으로써 필요한 사양 내에서 신호를 무시하거나 고정되게 유지할 수 있다. 결과적으로, 회로가 거의 필요하지 않게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 위상 정보는 기준 이벤트를 표시하기 위해 실제로 요구된 것보다 더 많이 기준 신호와 함께 보내진다. 정보를 다양화하기 위해서, 위상 정보는 기준 이벤트와 충분히 다른 방법으로 동작하여 기준 이벤트가 쉽게 식별된다. 정보는 각각이 유일한 비트 패턴을 가지는 심볼들로 구성되어 있다. 기본적으로 두 종류의 심볼들, "위상" 심볼들 및 "동기" 심볼들이 있다. 동기 심볼들은 기준 이벤트 및 위상 정보 모두를 전달한다. 위상 심볼들은 단지 위상 정보만을 전한다. 심볼들은 유일한 고주파수 패턴의 연속적인 흐름에 의해 표시된다. 본 발명의 한 실시예에 따르면, 심볼 패턴은 종래 시스템에서 사용되는 단일 펄스 보다 100만 배 더 유일하다. 이것은 100만 분의 1(PPM)의 정보 일치성을 만족하게 되어 에러 상태의 검출을 간단하게 하고 에러 상태가 정정될 수 있는지의 여부를 만족시킬 것이다.

도 3a를 열면, 에어프레임 타이밍 기준(AFS) 신호가 보여진다. AFS 신호는 두개의 2진 신호들, AFS1(10) 및 AFS2(11)를 포함하는 복합 신호이다. 발명의 바람직한 실시예에 따라, AFS 신호는 4860 kHz 클록 신호, CLK(12)으로부터 생성될 수 있다. 그러므로, 25Hz 기준 펄스에 대해, 매 CLK의 48,600th 틱을 가지고, 위배 시퀀스(14)가 표시되어 있다. 위배 시퀀스는 기준 이벤트의 시간에서 심볼들의 흐름을 되풀이하는 동기 심볼들의 시퀀스이다. 발명의 바람직한 실시예에 따른 위배 시퀀스는 25 Hertz 비율로 발생한다. 위배 시퀀스는 CLK(12)의 두 사이클동안 계속되고, 음의 CLK 전이에서 시작한다. 위배 시퀀스의 완료 후에, 위상 심볼(15)로 구성된 정규 시퀀스가 다시 시작되고, 25 Hertz 사이클을 완료하면서, 다음 위배 시퀀스까지 연속될 것이다.

도 3a는 AFS1(10) 및 AFS2(11) 사이의 토글 순서가 위배 시퀀스 동안 거꾸로 되는 것을 설명한다. 예를 들어, 도 3a에서 AFS1(10)은 보통은 로우로 되고 AFS2(11)는 로우로 토글할 것이다. 그러나, 위배 마스크의 시작으로 AFS2(11)는 하이로 유지되고 AFS1(10)은 하이로 토글한다. 바꾸어 말하면, 위배 시퀀스의 시작으로, AFS2(11)는 AFS1(10)이 보통으로 토글한 때에 토글할 것이고, AFS1(10)은 AFS2(11)가 보통으로 토글한 때에 토글할 것이다. 선택된 인코딩 구성의 사용을 통해, AFS 신호는 여러 가지 이유들에 대한 장애들 및 접속 에러들에 대해서 높은 허용 오차를 가지고 에어프레임 시간 기준(에어프레임 타이밍)을 전달할 것이다. 먼저, 심볼의 주파수는 매우 높다. 이것은 단일 에러들을 매우 무의미하게 한다. 둘 째, 실제로 사용되는 것보다 많은 심볼들이 표현될 수 있다. 그러므로 에러는 받아들이지 않는 심볼을 생성할 것 같다. 그러나, 있음 직하지 않는 이벤트에서조차 에러 신호가 허용 가능한 심볼들 중 하나를 흉내내고, 이것은 정확하거나 예상되는 시퀀스에서는 보이지 않을 것이고 따라서 또한 식별 가능하다. 게다가, AFS1 및 AFS2가 동시에 토글하면, 위배 심볼이 생성될 것이다.

프레임 타임 제로, FTZ(16)는 도 3a에서 도시된 바와 같이 위배 시퀀스에 의해 표시된다. 검출된 AFS 및 FTZ는 많은 방법들로 결정될 수 있다. 바람직한 실시예에 따라, FTZ 및 검출된 AFS는 동기 심볼 모두가 에러 없이 그리고 정당한 시퀀스에서 수신되는 경우에 결정된다. 동기 심볼 중 어느 하나가 불완전하다면, 전체 40 ms 간격은 무시된다. 이 실시예를 사용하여 위상 정보가 결정을 위해 필요하지 않다는 것을 알게되었다. 신호 지터를 결정하기 위한 위상 정보 에러들, 및 다른 에러들을 단지 카운트하기에 충분하다. 도 3a에서, AFS1 및 AFS2를 제외한 신호들은 단지 기준 이벤트를 결정하기 위한 실례가 되는 목적을 위해 포함되었고 AFS 분배 개념의 일부분이 아니라는 것은 당업자에 의해 평가될 것이다. 기준 신호의 창조를 위한 다른 시그널링 구성들은 본 발명의 범주와 정신에 분리됨 없이 당업자에게 제안될 것이다.

발명의 바람직한 실시예에 따라, 에어프레임 타이밍 기준 신호, AFS는 1215 kHz, 50/50% 듀티 사이클, 신호들(AFS1 및 AFS2)에 의해 전달되는 90°2위상 구형파 신호가 될 수 있다. 25 Hz 간격 에어프레임 타이밍은 상기 정의된 바와 같이 위상 위배에 의해 AFS 신호로 인코드된다. 사용되는 코딩 구성은 2-위상 밀러 변형(variant) 또는 지연 변조 인코딩과 유사하다. 물론 다른 코딩 구성들도 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 이 실시예에 따라, AFS 신호의 지터는 수신기 끝에서 ±25 ns를 초과해서는 안된다. 또한 이러한 전형적인 실시예에 따라, AFS 신호의 최대 허용 주파수 에러는 25ms의 적분 시간으로 측정된 1 PPM 이상이다. 이 값들은 시스템의 설계에 한계를 두지 않았고 실제 시스템 성능과 비교되는 경우에 여유 있기 때문에 선택되어졌다. 타이밍 마스터로부터 그리고 에어프레임 시간 기준 수령인으로 AFS 신호를 분배함으로써 도입된 경로 지연은 0 - 450 ns 사이로 허용된다. 또한 발명의 바람직한 실시예에 따른 19.44 MHz의 마스터 클록이 사용된다. 도 3b에서 도시된 바와 같이, 하나의 AFS 최소 전이 간격 TM(17) 4.86 MHz는, 대략 206 ns ; TC는 4.86 MHZ를 4로 나눈 1215 kHz, 또는 대략 823 ns 이다.

심볼 검출 및 상관성

에어프레임 타이밍은, 도 3a 및 3b를 참조하여, 심볼들의 열로서 착신 시간 기준 신호, AFS 상에 표시된다. 각 심볼은 에어프레임에서 특정한 시간을 나타낸다. 미리 언급한 바와 같이, 시간 기준 신호는 AFS1 및 AFS2로 분산된다. 두 신호들 각각은 복합 AFS 신호의 일부분을 전달한다. 다음 설명을 간단하게 하기 위해서, 두 신호들, AFS1 및 AFS2는 공통으로 AFS라 불리고, 그들이 다른 곳에서, 이것이 주의될 것이다.

에어프레임 타이밍 신호들(52), 예를 들면, 도 4의 프레임 동기, 샘플률, 프레임_TX, 및 프레임_RX를 생성하기 위해서, 이들은 타이밍 기준 신호에 동기될 수 있다. AFS 신호가 생성되기만 하면, 신호는 수신 장치(도 8 참조), 이를테면 기지국의 송수신기에 의해 디코드될 수 있다. 수신 장치는 위상 정보와 기준 이벤트 정보 또는 동기 정보를 확인하고 서로 상관한다. 본 발명의 또 다른 양상에 따른 이것은 심볼 상관 검출기(SCD)를 통해 완성될 수 있다.

SCD는 착신 기준에 대한 현재 전이와 AFS1 및 AFS2, 각각에 대한 마지막 전이 사이에서 시간을 측정함으로써 AFS 신호에서 에어프레임 타이밍을 검출한다. 또한 현재 신호 레벨을 측정하고 AFS1 및 AFS2에 대한 전이들을 검출한다. 도 5는 본 발명의 전형적인 실시예에 따른 SCD(30)의 예이다. AFS 신호(20) 및 마스터 클록(MCK)(25)은 샘플링과 비트 에러 정정 장치(34)에 공급된다. AFS 신호가 샘플되고 정정된 후, 검출된 AFS(DET_AFS) 신호(37)로서 출력된다. DET_AFS(37)은 심볼 검출 장치(36)로 입력되어 인코드된 기준 이벤트 정보와 AFS_TRANS(39) 및 SYMBOL ID(33)로서 출력되는 위상 정보를 결정하기 위해서 AFS 신호에서 심볼을 식별한다. 이 신호들은 다음에 어느 심볼 에러나, 초과 실행, 및 검출된 프레임 시간(31, 32 및 35) 각각을 식별하기 위해서 검출된 AFS 신호(37)와 함께 프레임 타임 검출 장치(38)로 입력된다.

샘플링 및 비트 에러 정정

개별 기준 신호를 사용하는 하나의 이점은 기준 신호의 분배로 생길 수 있는 에러와 편이를 식별할 수 있는 가능성이다. 도 6을 열면, 샘플링 및 에러 정정 장치(34)의 전형적인 실행이 묘사되어 있다. AFS 신호는 로우 패스 필터(41)로 입력되고 이때 쉬미트 트리거(42)로 송신된다. 신호는 이때 일련의 D-형 래치들(43)로 샘플된다. 단일 비트 에러들은 이때 3개 다수 게이트(44) 중 2개를 사용하여 정정된다. 샘플되고 정정된 신호, DET_AFS(37)는 이때 심볼 검출기로 분배된다. 이러한 기능은 하나는 AFS1에 대해 그리고 하나는 AFS2에 대해, 이중으로 됨에 주의해야 한다.

심볼 검출 및 에러 확인

도 7은 발명의 실시예에 따른 심볼 검출 장치(36)의 한 예를 나타낸다. 심볼 검출 장치(36)는 검출된 AFS 신호(37)에서 전이들을 검출한다. 전이들 사이의 시간은 조건이 가해진 AFS_TRANS(39)에 의해 리셋된 후 3 부터 카운트하는 5-비트 카운터(55)로 측정된다. 검출된 AFS 신호(37)는 AFS 신호가 샘플링 MCK 신호에 대해 정지해 있지 않으므로 "샘플된 중간 비트"이다. 카운터(55)에 의한 카운트는 절단되고, 중간 비트에서 샘플된 레벨의 연속을 카운트하기 때문에, 카운터는 절단된 비트를 보상하기 위해서 3에서 시작해야 한다. 카운터는 16까지 세고 나서 다시 리셋할때 까지 유지한다. 검출된 SYMBOL ID(33)는 4로 나뉘어진 카운터(55)의 2진 출력과 같다. 발명의 바람직한 실시예에 따라, 심볼 검출기로부터 심볼 ID는 담음과 같다: 0 = 버스트 에러; 1 = 심볼 1; 2 = 심볼 2; 3 = 심볼 3; 및 4 = 초과 실행 에러. 이러한 기능은, 하나는 AFS1에 대해 그리고 하나는 AFS2에 대해 이중 됨에 주목하자.

프레임 시간은 DET_AFS1/DET_AFS2, AFS_TRANS1/AFS_TRANS2, 및 SYMBOL_ID1/SYMBOL_ID2의 상태들을 비교함으로써 검출된다. 표 1은 발명의 가르침에 따라 사용될 수 있는 유효한 심볼들의 예를 설명한다.

DET_AFS1 2	AFS_TRANS1 2	SYMBOL_ID1 2	상태
1 11 00 00 10 01 01 01 10 10 0X XX X	1 00 11 00 10 11 01 00 11 00 1X XX X	1 21 32 11 22 13 12 11 22 11 24 XX 4	동기 (-1)동기 (0)동기 (+1)동기 (+2)동기 (+3)동기 (+4)위상 (0)위상 (1)위상 (2)위상 (3)초과 실행초과 실행

심볼들은 AFS_TRANS1 및 AFS_TRANS2에 대하여 어떤 전이에서도 검출된다. 이것에 예외는 초과 실행으로 발생하는데, 상태가 남아있는 매 마스터 클록 간격에서 검출된다. 초과 실행 에러는 타임아웃 주기동안 두 신호들(AFS1 및 AFS2) 중 하나 또는 모두에 대해 어떤 전이도 없는 경우에 플래그된다. 하나의 바람직한 실시예에 따른 타임아웃 주기는 대략 211㎲(4096x51.44 = 210698, 4096은 상/하 카운터 값, 및 타임 퀀텀 51.44ns = 마스터 클록 또는 19.44로 나눠진 1000)이다.

타임아웃은 MCK 간격당 초과 실행을 카운트하는 상/하 카운터(보이지 않음)로 샘플된다. 카운터는 초과 실행이 없는 경우에 제로로 카운트다운하고 머물러 있다. 카운터는 초과 실행에 대해 8191 까지 카운트할 것이다. 초과 실행 에러는 접속이 끊기는 경우, 예를 들면, 케이블 파손, 어떤 신호도 검출되지 않는 경우에 발생할 수 있다. 초과 실행 에러는 이 카운터가 4096 이상일 때 플래그된다. 초과 실행 에러는 따라서 글리치에 대해 필터되고 211㎲의 적분 시간을 넘어 50% 이상을 평균하는 경우에 심볼 초과 실행으로 보고된다. 상기 표 1로부터 상태가 동기(0)인 경우에, 프레임 시간 제로(FTZ)가 검출된다. 순간적인 위상의 연속적인 표시는 위상(n) 심볼들에 의해 주어진다. 검출기는 이전 상태에 따른 검출된 상태를 유효하게 함으로써 시퀀스를 기억하고 있다.

표 2는 일련의 유효한 상태 시퀀스의 예를 나타낸다. 이 표는 전형적이고 다른 인코딩 구성들이 본 발명의 범주와 정신으로부터 벗어남 없이 사용될 수 있다는데 주목하자.

이전:위상(0) =>위상(1) =>위상(2) =>위상(3) =>위상(2) =>동기(-1) =>동기(0) =>동기(1) =>동기(2) =>동기(3) =>동기(4) =>초과 실행 =>심볼 에러 =>

현재:위상(1)위상(2)위상(3)위상(0)동기(-1)동기(0)동기(1)동기(2)동기(3)동기(4)위상(1)어떤 상태어떤 상태

시퀀스 밖에 있는 검출된 상태는 심볼 에러로 간주된다. 예를 들어, 이전 심볼이 위상(1)이였다면, 예상되는 현재 심볼은 위상(2)이 되어야 한다. 그때는 아니라 해도 에러는 검출된다. 어떤 에러 상태가 발생하는 경우, 검출된 프레임 타이밍은 유효하다고 간주되지 않고 심볼 에러는 DET_AFS1 거나 DET_AFS2 둘 중 하나에 대해서 매 전이에 기록된다. 심볼 에러의 상태, 및 절대적으로 초과된 에러들의 상태 역시, 생성된 프레임 타이밍에 영향을 주지 않을 것이다. 그러므로, 검출된 프레임 타이밍은 자주 갱신될 수 있다. 시스템은 또한 신호가 고정되지 않았는지를 결정하기 위해서 에러들의 수를 카운트 할 수 있다. 시스템은 그때 위상 동기 루프에서 루프 백 타임을 결정해야하는지 또는 에러가 가짜라면 시스템이 일시적으로 비동기일 수 있는지를 판단할 수 있다.

주파수 생성기 및 상관기

타이밍 기준 신호의 한 응용은 도 8에서 도시된 바와 같이 기지국들 사이 및 동일 기지국에 있는 국부 송수신기들 사이에서 에어프레임 동기를 제공하는 것이다. 본 실시예에 따른 시간 기준 신호 EXT_AFS(72)는 타이밍 마스터 TIM(보이지 않음)에 의해 생성된다. EXT_AFS는 그때 송수신기 캐비닛들(70) 사이에서 분배된다. EXT_AFS는 그때 신호 AFS(82)와 같이 각 송수신기(80)에 내부적으로 분배된다. 각 송수신기(80)는 그때 에어프레임 타이밍을 이 시간 기준 신호에 lock한다.

동기는 주파수 생성기 및 상관기(FGC) 또는 도 4에서 도식된 바와 같이 개별 위상 동기 루프의 사용으로 완성될 수 있다. 각 송수신기(80)는 FGC가 제공된다. 기지국들 각각으로부터 그리고 기지국내의 다중 송수신기로부터 에어프레임들의 송신을 동기화하기 위해서, 타이밍 기준 신호(AFS)(20)가 제공된다. FGC는 MCK(25)를 사용하여 에어프레임 타이밍 신호들을 생성한다. AFS 신호(20)에 대해 동기를 유지하기 위해서, FGC는 규칙적인 간격으로 적은 타임 퀀텀을 에어프레임 타이밍 신호(52)에 추가하거나 제거한다.

생성된 타이밍과 AFS 기준 신호 사이의 타임 스큐가 없는 이상적인 상태에서, FGC는 MCK로부터 직접 출력 신호들을 생성한다. 생성된 타이밍과 AFS 기준 신호 사이의 타임 스큐가 존재한다면, FGC는 생성된 에어프레임 타이밍 신호들로 또는 부터 타임 퀀텀을 추가하거나 제거함으로써 타이밍을 조절할 수 있다. 이 타임 퀀텀은 타이밍 합성 시퀀서에 의해 결정되고 MCK에 비례한다.

FGC에서 생성된 타이밍 신호들을 규칙적으로 스큐잉(skewing)함으로써, 신호들은 AFS 신호에 위상 동기된다. FGC 및 이의 동작에 대한 완전한 설명은 공동 계류 중인 U.S. 출원 번호 제 08/__ , 대리인 참조 번호 제 027555-482 에 공표되었고, Johan Jansson에 의해 "개별 위상 동기 루프"라 표제 붙여지고, 동일한 날에 제출되고 참조에 의해 여기에 구체화되어 있다.

본 발명은 예로써 설명되어지고 있고 전형적인 실시예들의 변경들과 변화들은 발명의 정신에 벗어남 없이 당업자들에게 제시될 것이다. 바람직한 실시예들은 단지 실례이고 어떤 방법으로도 제한하게 간주되지 않아야 한다. 발명의 범주는 상기 설명보다는 오히려 첨부된 청구항들에 의해 측정되고, 청구항들의 범주 안에 떨어지는 모든 변경들 및 상응하는 것들은 여기에 포함되는 경향이 있다.

Claims

타이밍 기준 신호를 분배하는 시스템에 있어서:

지정 시간을 각각 나타내는 심볼들의 그룹을 포함하는 타이밍 기준 신호를 생성하기 위한 수단;

상기 타이밍 기준 신호를 다수 장치들 중 적어도 하나에 분배하기 위한 수단; 및

상기 다수 장치들 중 적어도 하나에서 상기 타이밍 기준 신호를 검출하고 상관하기 위한 수단

을 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검출 수단은 상기 타이밍 기준 신호의 비트 에러들을 결정하기 위한 샘플링 및 비트 정정 장치를 더 포함하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검출 수단은 상기 타이밍 기준 신호의 심볼들을 식별하고 심볼의 시퀀스를 결정하기 위한 심볼 검출 장치를 더 포함하는 시스템.
제3항에 있어서, 상기 심볼 검출 장치는 상기 심볼의 시퀀스가 소정의 심볼 시퀀스와 다른지를 결정하는 시스템.
제4항에 있어서, 상기 심볼 검출 장치는 상기 소정의 심볼 시퀀스로부터 편이 횟수를 기억하는 시스템.
제1항에 있어서, 상기 타이밍 기준 신호 심볼들은 동기 심볼이나 위상 심볼 둘 중 하나이고, 동기 심볼이 기준 이벤트와 위상 정보를 나타내고 위상 심볼은 위상 정보만을 나타내는 시스템.
제6항에 있어서, 상기 동기 심볼들은 저주파수 이벤트들이고 위상 심볼들은 고주파수 이벤트들인 시스템.
제6항에 있어서, 상기 심볼들의 그룹은 소정의 시퀀스에 따라 송신되는 시스템.
제6항에 있어서, 상기 타이밍 기준 신호는 적어도 두 개의 개별 신호들로 구성된 시스템.
제1항에 있어서, 상기 검출 및 상기 상관용 수단은 개별 위상 동기 루프를 포함하는 시스템.
통신 시스템에서 기준 타이밍 신호를 분배하는 방법에 있어서:

초과 샘플된 기준 타이밍 정보를 포함하는 타이밍 기준 신호를 생성하는 단계; 및

상기 타이밍 신호를 다수의 장치들로 분배하는 단계

를 포함하는 방법.
제11항에 있어서:

상기 다수의 장치들 중 적어도 하나에서 상기 타이밍 기준 신호를 검출 및 상관하는 단계;

상기 검출 및 상관된 신호로부터 적어도 하나의 데이터 프레임 동기 신호를 생성하는 단계; 및

상기 데이터 프레임 동기 신호를 사용하여 상기 다수의 장치들 중 적어도 하나에서 데이터 프레임을 동기화하는 단계

를 더 포함하는 방법.
제11항에 있어서, 상기 기준 타이밍 신호는 기준 이벤트들 및 연속적인 위상 정보를 나타내는 심볼들의 고정 시퀀스를 포함하는 방법.
제12항에 있어서, 상기 기준 이벤트들은 저주파수 이벤트들이고 상기 연속적인 위상 정보는 고주파수 이벤트인 방법.
제11항에 있어서, 상기 타이밍 기준 신호는 적어도 두 개의 개별 신호들로 구성된 방법.
제15항에 있어서, 상기 타이밍 기준 신호의 생성 단계는:

기준 이벤트를 나타내는 위상 심볼을 중단하기 위해서 위배 시퀀스를 생성시키는 단계; 및

위상 심볼 송신을 다시 시작하도록 상기 위배 시퀀스를 종료하는 단계

를 더 포함하는 방법.
제16항에 있어서, 상기 위배 시퀀스는 25 Hz 사이클로 생성되는 방법.
제12항에 있어서, 상기 검출 단계는 상기 타이밍 기준 신호에서 에러들의 검출을 더 포함하는 방법.
데이터 프레임 송신을 동기화하기 위한 개별 타이밍 기준 신호에 있어서:

기준 이벤트들 및 위상 정보를 나타내는 개별 동기 심볼; 및

연속적인 위상 정보만을 나타내는 개별 위상 심볼을 포함하고

상기 심볼들은 소정의 고정 시퀀스로 정리되고 상기동기 심볼들은 저주파수 이벤트이고 상기 위상 심볼들은 고주파수 이벤트인 개별 타이밍 기준 신호.