KR20050108812A - Apparatus and method for providing time information - Google Patents
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Abstract
시간정보 제공장치 및 방법이 개시된다. 본 시간정보 제공장치는, GPS위성신호로부터 생성한 GPS신호 및 1PPS(Pulse Per Second) 신호를 제공하는 GPS모듈, GPS신호로부터 ToD(Time of Day) 신호를 추출하여 제공하는 CPU모듈, 소정의 발진주파수를 갖는 신호를 출력하는 발진부, 그리고 ToD 신호와 1PPS 신호, 및 발진부의 출력신호를 분기하여 생성한 1PPS' 신호 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 신호처리부를 구비한다. 이에 의해, GPS위성신호를 이용할 수 있는 경우뿐만 아니라 GPS위성신호를 이용할 수 없는 경우에도, 이동시스템의 운용 및 유지보수를 위한 장비에 정확한 시간정보를 제공할 수 있다. Disclosed are a time information providing apparatus and method. The apparatus for providing time information includes a GPS module providing a GPS signal generated from a GPS satellite signal and a 1 pulse per second (PPS) signal, a CPU module extracting and providing a time of day signal from the GPS signal, and a predetermined oscillation. And an oscillator for outputting a signal having a frequency, and a signal processor for selectively outputting any one of a ToD signal, a 1PPS signal, and a 1PPS 'signal generated by branching an output signal of the oscillator. As a result, even when GPS satellite signals are not only available, even when GPS satellite signals are not available, accurate time information can be provided to equipment for operation and maintenance of the mobile system.
Description
본 발명은 시간정보 제공장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동통신 시스템의 운영을 위한 장비에 GPS에 동기된 정확한 시간정보를 제공할 수 있는 시간정보 제공장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for providing time information. More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for providing time information synchronized with GPS to equipment for operating a mobile communication system.
일반적으로 이동통신 시스템의 기본 구성요소로는, 무선 교환국, 기지국(base station), 및 이동통신 단말기를 들 수 있다. 무선 교환국은, 일반 공중 전화망과 이통통신망을 접속하여, 이동 가입자와 일반 가입자간, 이동 가입자간의 통화를 연결 교환해 주는 역할을 수행한다. 기지국은 이동통신 단말기와 무선교환국간을 연결하는 역활을 수행하며, 안테나, 송수신기, 제어장치, 데이터 터미널 및 전원 장치 등으로 구성된다. 기지국의 주요 기능은 발·착신 신호 송출 기능, 통화 채널 지정 및 감시 기능, 자기 진단 기능 등이다. 이와 같은 구성의 이동통신 시스템을 통해, 자동차, 선박, 항공기와 같은 이동체와 이동체 상호간의 통신 및 이동체와 일반전화 가입자와 같은 고정체간의 통신을 수행할 수 있다.In general, basic components of a mobile communication system include a wireless switching center, a base station, and a mobile communication terminal. The wireless switching center connects a general public telephone network and a mobile communication network and performs a role of connecting and exchanging a call between a mobile subscriber and a general subscriber and a mobile subscriber. A base station performs a role of connecting a mobile communication terminal and a radio switching center, and is composed of an antenna, a transceiver, a control device, a data terminal, a power supply, and the like. The main functions of the base station are calling and receiving signal transmission function, call channel designation and monitoring function, and self-diagnosis function. Through the mobile communication system having such a configuration, it is possible to perform communication between a mobile body such as a car, a ship, and an aircraft, and a fixed body such as a mobile phone and a general telephone subscriber.
그런데, 이러한 이동통신 시스템의 지속적인 유지보수 및 최적화를 통한 원할한 운용을 위해서는 여러가지 장비가 필요하며, 이러한 장비에서는 정확한 시간정보를 필요로 한다. 종래에는 휴대폰의 DM/DATA로부터 시간정보를 제공받는 것이 일반적이었다. 그러나, 이와 같은 방법에 의해 제공되는 시간정보를 사용하는 경우, 지터(jitter)가 발생하거나, 전달특성에 따른 지연이 발생할 수 있어 정확한 시간정보를 제공하는데 한계가 존재한다. However, various equipments are required for smooth operation through continuous maintenance and optimization of such a mobile communication system, and these equipments require accurate time information. In the past, it was common to receive time information from DM / DATA of a mobile phone. However, when using the time information provided by such a method, there is a limit in providing accurate time information because jitter may occur or a delay may occur due to a transmission characteristic.
따라서, 본 발명의 목적은, 이동시스템의 운용을 위한 장비에 정확한 시간정보를 제공할 수 있는 시간정보 제공장치를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a time information providing apparatus capable of providing accurate time information to equipment for operating a mobile system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 시간정보 제공장치는, GPS위성신호로부터 생성한 GPS신호 및 1PPS(Pulse Per Second) 신호를 제공하는 GPS모듈, 상기 GPS신호로부터 ToD(Time of Day) 신호를 추출하여 제공하는 CPU모듈, 소정의 발진주파수를 갖는 신호를 출력하는 발진부, 및 상기 ToD 신호와 상기 1PPS 신호, 및 상기 발진부의 출력신호를 분기하여 생성한 1PPS' 신호 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 신호처리부를 포함한다. 이때, 상기 신호출력부는, 상기 CPU모듈의 제어에 따라, 상기 GPS위성신호가 이용가능한 경우에는 상기 ToD 신호와 1PPS신호를 출력하고, 상기 GPS위성신호를 이용할 수 없는 경우에는, 상기 1PPS'신호를 출력하는 것이 바람직하다.Time information providing apparatus according to the present invention for achieving the above object, GPS module for providing a GPS signal generated from a GPS satellite signal and 1PPS (Pulse Per Second) signal, ToD (Time of Day) signal from the GPS signal A CPU module for extracting and providing selectively, an oscillator for outputting a signal having a predetermined oscillation frequency, and selectively outputs any one of the ToD signal, the 1PPS signal, and a 1PPS 'signal generated by branching an output signal of the oscillator. It includes a signal processor. In this case, the signal output unit outputs the ToD signal and the 1PPS signal when the GPS satellite signal is available under the control of the CPU module, and outputs the 1PPS 'signal when the GPS satellite signal is not available. It is preferable to output.
상기 신호출력부는, 상기 발진부의 출력신호를 분기하여, 상기 1PPS' 신호를 출력하는 카운터부, 상기 ToD 신호와 상기 1PPS 신호, 및 상기 1PPS' 신호 중 어느 하나를 선택적으로 출력하는 먹스, 그리고 상기 CPU모듈의 제어에 따라 상기 먹스의 출력을 제어하는 제어기를 포함하는 것이 가능하다.The signal output unit may be configured to branch an output signal of the oscillator to output the 1PPS 'signal, a mux for selectively outputting any one of the ToD signal, the 1PPS signal, and the 1PPS' signal, and the CPU. It is possible to include a controller for controlling the output of the mux under the control of the module.
상기 발진부는 OXCO를 사용하여, 상기 소정의 발진주파수를 갖는 신호를 생성할 수 있으며, 상기 CPU모듈에서 상기 발진부의 동작 설정을 위한 디지털 신호를 입력받아 아날로그 신호로 변환하여 상기 발진부에 제공하는 DAC부를 더 포함하는 것도 가능하다. 그리고, 상기 1PPS' 신호는 상기 1PPS신호에 정렬되도록 하는 것이 바람직하다. The oscillator may generate a signal having the predetermined oscillation frequency by using OXCO, and the DAC unit receives a digital signal for setting the operation of the oscillator from the CPU module and converts it into an analog signal and provides the oscillator to the oscillator. It is also possible to include more. The 1PPS 'signal may be aligned with the 1PPS signal.
한편, 본 발명에 따른 시간정보 제공방법은, GPS위성신호로부터 GPS신호 및 1PPS 신호를 생성하는 단계, 상기 GPS신호로부터 ToD신호를 추출하는 단계, 소정의 발진주파수를 갖는 신호로부터 상기 1PPS 신호에 정렬된 1PPS'신호를 생성하는 단계, 및 상기GPS위성신호가 이용가능한 경우에는, 상기 ToD 신호와 1PPS신호를 출력하고, 상기 GPS위성신호를 이용할 수 없는 경우에는, 상기 1PPS'신호를 출력하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 소정의 발진주파수를 갖는 신호는, OXCO를 사용하여 생성할 수 있다.On the other hand, the method for providing time information according to the present invention comprises the steps of: generating a GPS signal and a 1PPS signal from a GPS satellite signal, extracting a ToD signal from the GPS signal, and aligning the 1PPS signal from a signal having a predetermined oscillation frequency. Generating the 1PPS 'signal, and outputting the ToD signal and the 1PPS signal when the GPS satellite signal is available, and outputting the 1PPS' signal when the GPS satellite signal is unavailable. Include. In this case, the signal having the predetermined oscillation frequency may be generated using OXCO.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described the present invention in more detail.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 시간정보 제공장치의 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 본 시간정보 제공장치(100)는, GPS모듈(110), CPU모듈(120), DAC부(130), 발진부에 해당하는 OXCO부(140), 및 신호출력부(150)를 포함한다. 신호출력부(150)는 제어기(151), 카운터부(153), 및 먹스(MUX)(155)를 포함한다. 1 is a block diagram of a time information providing apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the apparatus 100 for providing time information may include a GPS module 110, a CPU module 120, a DAC unit 130, an OXCO unit 140 corresponding to an oscillation unit, and a signal output unit 150. ). The signal output unit 150 includes a controller 151, a counter unit 153, and a mux 155.
GPS모듈(110)은 GPS위성신호를 수신하여 소정의 신호처리 과정을 거쳐 GPS의 시간정보에 따른 1PPS(Pulse Per Second)와 GPS신호를 생성한다. GPS신호는 ToD(Time of Day)나 위치정보 등을 포함하는 NMEA 메시지일 수 있다. The GPS module 110 receives a GPS satellite signal and generates a 1PPS (Pulse Per Second) and a GPS signal according to GPS time information through a predetermined signal processing process. The GPS signal may be an NMEA message including time of day (ToD) or location information.
발진부에 해당하는 OXCO부(140)는 오븐 제어 수정 발진기(Oven Controlled Crystal Oscillator : OXCO)를 사용하여, Q factor가 높고, 기계적이나 물리적으로 안정적인 발진 주파수를 갖는 출력신호를 제공 한다. 오븐 제어 수정 발진기는 수정이 온도에 민감하게 변화하는 특성을 역이용한 것으로, 오븐(Oven)을 사용하여 수정 주변의 온도를 일정하게 유지시켜 오차가 발생하지 않도록 해주는 방식을 사용하므로, 매우 높은 정밀도를 갖는다. The OXCO unit 140 corresponding to the oscillation unit uses an oven controlled crystal oscillator (OXCO) to provide an output signal having a high Q factor and having a mechanically or physically stable oscillation frequency. The oven-controlled crystal oscillator uses the characteristics that the crystal changes temperature sensitively, and uses an oven to keep the temperature around the crystal constant so that no error occurs. Have
DAC부(130)는 CPU모듈(120)로부터 OXCO부(140)의 동작환경의 설정을 위한 디지털 신호값을 입력받아, 이를 아날로그 신호로 변환하여 OCXO부(140)에 전달한다. CPU모듈(120)은, GPS위성신호를 이용할 수 있는 경우 GPS모듈(110)이 제공하는 NMEA 메시지로부터 ToD를 추출하여 신호처리부(150)에 제공한다. CPU모듈(120)은 신호처리부(150)를 제어하며, 외부로부터의 제어신호를 수신하여 대응되는 동작이 수행되도록 시간정보 제공장치(100)에 대한 전반적인 제어를 수행한다. The DAC unit 130 receives a digital signal value for setting the operating environment of the OXCO unit 140 from the CPU module 120, converts it into an analog signal and transmits it to the OCXO unit 140. The CPU module 120 extracts the ToD from the NMEA message provided by the GPS module 110 and provides it to the signal processor 150 when the GPS satellite signal is available. The CPU module 120 controls the signal processor 150 and performs overall control of the time information providing apparatus 100 so that a corresponding operation is performed by receiving a control signal from the outside.
신호출력부(150)에서, 카운터부(153)는 OXCO부(140)로부터의 출력신호를 분기하여 1PPS' 신호를 생성한다. 이때, 1PPS' 신호는, PLL(Phase Locked Loop) 등을 사용하여 1PPS 신호에 정렬되도록 한다. 제어기(151)는 CPU모듈(120)의 제어에 따라, 먹스(155)의 출력을 제어한다. 먹스(155)는 제어기(151)의 제어에 따라 카운터부(153)에서 출력되는 1PPS'를 TxM 신호로 출력하거나, 혹은 CPU 모듈(120) 및 GPS 모듈(110)에서 출력되는 1PPS 및 ToD 신호를 TxM 신호로 출력한다. 먹스(155)에서 출력되는 TxM 신호는 이동통신 시스템의 운용을 위한 장비에 제공되어, 시간정보를 이용할 수 있도록 한다. In the signal output unit 150, the counter unit 153 branches the output signal from the OXCO unit 140 to generate a 1PPS 'signal. At this time, the 1PPS 'signal is aligned with the 1PPS signal using a phase locked loop (PLL) or the like. The controller 151 controls the output of the mux 155 under the control of the CPU module 120. The mux 155 outputs 1PPS 'output from the counter unit 153 as a TxM signal under the control of the controller 151, or outputs 1PPS and ToD signals output from the CPU module 120 and the GPS module 110. Output as a TxM signal. The TxM signal output from the mux 155 is provided to equipment for operating the mobile communication system, so that time information can be used.
도 2는 본 발명에 따른 시간정보 제공장치의 동작방법의 설명에 제공되는 흐름도이다. 도 2를 참조하면, 먼저 CPU모듈(120)은, GPS모듈(120)로부터 입력되는 신호를 검출하여, GPS 위성신호가 이용가능한지 여부를 판단한다(S200). S200 단계의 판단결과, GPS 위성신호가 이용가능한 경우에는, CPU 모듈(120)은 ToD를 신호처리부(150)로 전달하고, 제어기(151)는 CPU모듈(120)의 제어에 따라 먹스(155)의 출력을 제어하여, ToD 및 GPS모듈(110)에서 출력되는 1PPS 신호를 합성하여 출력하도록 한다(S210). 이에 따라, 신호출력부(150)는, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같은, ToD 신호 및 1 PPS 신호가 합성된 TxM 신호를 출력한다. 신호출력부(150)에서 출력되는 TxM 신호가 이동통신 시스템의 운용을 위한 장비에 제공되며, 해당 장비는 TxM 신호를 이용하여 정확한 시간정보를 산출할 수 있다.2 is a flowchart provided to explain an operation method of the time information providing apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 2, first, the CPU module 120 detects a signal input from the GPS module 120 to determine whether a GPS satellite signal is available (S200). As a result of the determination in step S200, when the GPS satellite signal is available, the CPU module 120 transmits the ToD to the signal processing unit 150, and the controller 151 performs the mux 155 under the control of the CPU module 120. By controlling the output of, to synthesize the 1PPS signal output from the ToD and GPS module 110 to output (S210). As a result, the signal output unit 150 outputs a TxM signal obtained by combining the ToD signal and the 1 PPS signal as shown in FIG. The TxM signal output from the signal output unit 150 is provided to the equipment for operating the mobile communication system, and the corresponding equipment may calculate accurate time information using the TxM signal.
만일, 전파 음영지역 등에 위치하여 GPS위성신호를 이용할 수 없는 상황에서는, CPU모듈(120)은 TOD신호를 출력하지 않게 되고, 제어기(151)는 CPU모듈(120)의 제어에 따라 카운터부(153)가 생성한 1PPS' 신호가 출력되도록 먹스(155)를 제어한다. 이에 따라, 먹스(155)는 1PPS' 신호를 TxM 신호로 출력된다. If the GPS satellite signal cannot be used due to the position of the radio wave shadow area, the CPU module 120 does not output the TOD signal, and the controller 151 controls the counter unit 153 under the control of the CPU module 120. The mux 155 is controlled to output the 1PPS 'signal generated by the " Accordingly, the mux 155 outputs a 1PPS 'signal as a TxM signal.
이때, TxM 신호로 출력되는 1PPS' 신호로부터 절대시간을 산출할 수는 없으나, 1PPS' 신호는 GPS위성신호가 이용가능한 상태에서 1PPS 신호에 정렬되어 있었으며, OXCO부(140)의 출력신호를 분기하여 생성한 신호여서 정확한 시간간격은 유지된다. 따라서, GPS위성신호가 이용가능한 순간까지 1PPS' 신호를 이용하여 비교적 정확한 시간정보를 산출할 수 있다. 도 3의 (b)는 ToD 신호와 1PPS 신호가 출력되는 상황에서 GPS위성신호를 이용할 수 없는 경우에 신호출력부(150)에서 출력되는 TxM 신호를 도시한 것이고, 도 3의 (c)는 1PPS' 신호만을 이용하다 다시 GPS위성신호가 이용가능한 상태가 된 경우, 신호출력부(150)에서 출력되는 TxM 신호를 도시한 것이다.At this time, the absolute time cannot be calculated from the 1PPS 'signal output as the TxM signal, but the 1PPS' signal was aligned with the 1PPS signal while the GPS satellite signal was available, and branched the output signal of the OXCO unit 140. As this is a generated signal, the correct time interval is maintained. Therefore, it is possible to calculate relatively accurate time information using the 1PPS 'signal until the moment when the GPS satellite signal is available. FIG. 3 (b) shows the TxM signal output from the signal output unit 150 when the GPS satellite signal is not available when the ToD signal and the 1PPS signal are output, and FIG. 3 (c) shows 1PPS. When only the GPS satellite signal is available again when the signal is available, it illustrates the TxM signal output from the signal output unit 150.
상술한 바와 같은 과정에 의해, 이동통신시스템의 운용을 위한 장비뿐만 아니라, 시간정보를 필요로 하는 장비에 정확한 시간정보를 제공할 수 있다. By the above process, it is possible to provide accurate time information not only for equipment for operating the mobile communication system but also for equipment requiring time information.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, GPS위성신호를 이용할 수 있는 경우 GPS에 동기된 정확한 시간정보를 제공할 수 있으며, 전파음영지역 등에 위치하여 GPS위성신호를 이용할 수 없는 경우에도 비교적 정확한 시간정보를 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, when GPS satellite signals are available, accurate time information synchronized with GPS can be provided, and relatively accurate time information can be used even when GPS satellite signals are not available due to radio shade areas. Can be provided.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiment of the present invention has been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, but the technical field to which the invention belongs without departing from the spirit of the invention claimed in the claims. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention.
도 1은 본 발명의 일실시예 따른 시간정보 제공장치의 블럭도, 1 is a block diagram of an apparatus for providing time information according to an embodiment of the present invention;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 시간정보 제공장치의 동작방법의 설명에 제공되는 흐름도, 그리고2 is a flowchart provided to explain an operation method of a time information providing apparatus according to an embodiment of the present invention; and
도 3은 본 발명의 일실시예 따른 시간정보 제공장치에서 출력되는 신호 파형을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a signal waveform output from the time information providing apparatus according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 시간정보 제공장치 110 : GPS모듈 100: time information providing device 110: GPS module
120 : CPU모듈 130 : DAC부120: CPU module 130: DAC unit
140 : OXCO부 150 : 신호출력부140: OXCO unit 150: signal output unit
151 : 제어기 153 : 카운터부151 controller 153 counter
155 : 먹스 155: mux
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