KR20060002205A - 이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치 - Google Patents

이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치 Download PDF

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Abstract

본원발명은 이동통신시스템의 클럭 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기준클럭 생성부와 시스템 클럭생성부를 통합 구성함으로써, 신호 손실 및 외부 신호에 의한 동기클럭의 품질의 저하를 방지할 수 있도록 하는 이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치에 관한 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치는, 위성신호를 수신하는 위성수신부와, 상기 위성수신부로부터 수신되는 동기신호를 이용하여 기준클럭을 출력하는 발진부와, 상기 발진부로부터 출력되는 기준클럭을 공급받아 시스템클럭을 출력하는 시스템클럭생성부와, 상기 위성수신부의 위성신호 수신제어 및 상기 발진부의 발진신호 제어를 수행하는 제어부로 구성되어, 클럭신호에 대한 노이즈를 감소시켜 클럭의 품질을 향상시키며, 부품의 크기를 간소화하여 이동통신시스템의 제조를 용이하게 하고 제조 단가 또한 절감시킬 수 있으며 클럭 공급장치가 일체형의 모듈로 구성됨으로써 유지보수를 용이하게 하는 특징을 갖는다.
이통신시스템, 동기 클럭, GPS, 기준클럭, 시스템클럭

Description

이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치{A system clock generating apparatus for mobile communication system}
도1은 종래기술에서의 시스템 클럭 발생장치가 구비된 이동통신시스템의 개략적인 블록 구성도이고,
도2는 도1의 시스템 클럭 생성부의 블록 구성도이며,
도3은 본원발명에 따른 시스템 클럭 발생장치를 구비한 이동통신시스템의 개략적인 블록 구성도이다.
*도면의 주요 부호에 대한 설명*
1, 100 : 시스템 클럭 발생장치 2 :프로세서 보드
10 : 기준클럭 생성 장치 20 : 시스템 클럭 생성부
21 : 위상비교기 22 : 저역통과필터(LPF)
23 : 전압제어발진기(VCXO)
24 : 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA : field programmable gater array)
110 : 위성수신부 120 : 제어부
130 : 발진부 140 : 시스템 클럭 생성부
150 : 마더보드(또는 백플레인(back plane))
160 : RF보드
본원발명은 이동통신시스템의 클럭 공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기준클럭 생성부와 시스템 클럭생성부를 통합 구성함으로써, 신호 손실 및 외부 신호에 의한 동기클럭의 품질 저하를 방지할 수 있도록 하는 이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치에 관한 것이다.
일반적인 CDMA시스템은 GPS 위성으로부터 제공되는 시각정보에 의해 모든 기지국이 동일한 시간 기준에 일치되도록 하는 동기식 방식을 사용하고 있으며, 이동통신단말기는 기지국으로부터 동기신호를 제공받아서 코드확산된 부호의 복호화, 시각 정보 출력 등 전체 이동통신시스템과의 동기를 일치시킴으로써 이동통신을 가능하게 한다. 따라서, 이러한 동기를 위해서 각각의 기지국 등의 이동통신시스템은 GPS시스템의 위성으로부터 공급되는 기준시간을 이용해 각각의 시스템의 동기를 일치시키기 위한 클럭을 생성하여 이동통신시스템의 구동을 위해 공급하게 된다.
상술한 바와 같은 종래기술에서의 이동통신시스템에서의 시스템 클럭 발생장치가 도1에 도시되어 있으며, 도2에는 시스템 클럭을 발생하기 위해 프로세서보드(2)에 탑재되는 시스템클럭생성부(20)가 도시되어 있다.
도시된 바와 같이, 종래기술의 이동통신시스템은 기준클럭발생장치(10)와, 프로세서보드(2)에 탑재되는 시스템클럭생성부(20)와, 기타 이동통신시스템 보드( 모듈)(30)로 구성되며 각각의 보드(모듈) 및 장치들은 케이블 또는 다른 신호 전송을 위한 인터페이스 장치에 의해 서로 통신할 수 있도록 연결 구성된다.
상술한 구성에서 기준클럭발생장치(10)는 위성으로부터 위성신호를 수신하여 시스템 클럭을 생성하는 프로세서보드(2)에서 시스템 클럭을 생성할 수 있도록 하는 기준클럭으로서 10MHz의 발진신호와, 1PPS(1 pulse per second) 신호와, TOD(time of day) 신호를 공급한다. 프로세서보드(2)는 시스템 구동을 위해 기준클럭발생장치(10)로부터 공급되는 상술한 바와 같은 동기신호들을 공급받은 후 동기를 맞추어 서로 다른 주파수의 클럭을 생성하여 시스템과 연동되는 채널블록(channel block) 등을 구성하는 다른 보드들에 공급한다. 이를 흔히 시스템 클럭이라고 하며, 시스템 클럭은 프로세서보드(2)에 탑재된 시스템 클럭 생성부(20)에서 생성된다. 시스템 클럭 생성부(20)는 도2에 도시되어 있으며, 도2에 도시된 바와 같이, 기준클럭발생장치(10)에서 공급된 신호와 시스템 클럭 발생을 위해 PLL회로를 통과한 클럭의 위상을 비교하는 위상비교기(21)와, 위상비교기(21)를 거쳐 나오는 신호를 필터링하여 동기신호에서 필요없는 대역외의 주파수 신호를 제거하여 출력하는 저역통과필터(LPF)(22)와, 저역통과필터(22)로부터 출력되는 주파수 신호에 따라 시스템 클럭의 클럭 생성의 기준이 되는 특정 주파수의 신호를 생성하여 출력하는 전압제어발진기(VCXO)(23)와, 전압제어발진기(23)에서 출력된 특정 주파수를 이용하여 시스템에서 필요한 다양한 주파수 신호를 생성하여 출력하는 필드프로그래머블게이트어레이(FPGA:field programmabele gate array)로 구성된다. 즉, 기준클럭공급장치(10)에서 공급되는 10MHz 주파수 신호가 위상비교기(21)를 통해 저역 통과필터(22)로 인가된 후 저역통과필터(22)에서 기준 신호 이외의 신호가 제거된 후에 VCXO(23)에 인가되어 기준 발진 주파수를 생성하게 되며, 이렇게 생성된 발진주파수는 FPGA(24)에 인가된다. FPGA(24)는 입력된 신호를 위상비교기(21)로 출력함은 물론 이동통신 시스템에 필요한 다양한 클럭 신호를 생성한 후 도1에서와 같이 다른 보드들로 공급함으로써 시스템이 서로 유기적으로 동작될 수 있는 동기신호를 제공하게 된다.
상술한 바의 종래기술에서의 이동통신시템의 클럭 공급장치(1)는 기준클럭공급장치(20)로부터 클럭을 받아 이를 다시 가공하여 시스템 클럭을 생성하여 다른 보드(30)들에 클럭을 공급하게 되므로 전체 시스템 클럭 생성 단계가 복잡하게 되며, 이러한 복잡한 시스템 클럭 생성 단계를 거치면서 지터(jitter), 스큐(skew) 등의 노이즈 등에 의해 클럭 품질의 저하가 발생되는 원인이 된다.
또한, 클럭 공급장치의 각 구성을 연결하기 위한 케이블을 통해 외부로부터 인입되는 잡음신호 등의 기타 특성으로 인한 문제 발생도 빈번하게 된다.
그리고, 시스템 클럭 발생장치(1)에 문제가 발생된 경우 두 유니트(unit)(기준클럭공급장치(10) 및 시스템 클럭 생성부(20))가 분리되어 있고 중간에 케이블로 연결되어 있어 각 단계마다 장애 유무를 판단하여야 하므로 상태 확인 단계가 복잡하고 어려워지게 되어 장애진단 및 유지보수가 어려워지는 문제점 또한 가진다.
다음으로 종래기술과 같이 두 개의 유니트로 분리되는 구성은 전체 이동통신 시스템의 기지국으로 보았을 때는 두 개의 유니트가 실장될 공간이 필요하여 이동통신시스템을 위한 공간 이용면에서 비효율적이며 그 제조 단가도 높아지게 되는 단점이 있다.
따라서, 본원발명은 상술한 종래기술에서의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 기준클럭공급장치와 시스템 클럭 생성부를 일체로 통합 구성함으로써 외부로부터의 노이즈 간섭을 최소화하고, 유지보수를 용이하게 하며, 실장공간을 최소로할 수 있도록 하고, 장애 진단 및 유지보수가 용이하도록 하는 이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본원발명의 위성신호를 이용한 이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치는, 위성신호를 수신하는 위성수신부와, 상기 위성수신부로부터 수신되는 동기신호를 이용하여 기준클럭을 출력하는 발진부와, 상기 위성수신부의 기준클럭과 상기 발진부의 출력클럭의 위상비교를 통한 클럭신호의 출력 제어를 수행하는 제어부와, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 발진부로부터 출력되는 기준클럭을 공급받아 시스템클럭을 생성하여 출력하는 시스템클럭생성부가 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 발진부는 기준클럭 생성을 위한 것으로서 온도제어발진기(OCXO)로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 시스템 클럭 발생장치는 상기 발진부에서 출력되는 10MHz 기준클럭 신호가 외부의 RF제어부로 직접 출력되도록 구성됨을 또 다른 특징으로 한다.
상기 시스템 클럭 발생장치는 마더보드에 자식보드로서 탈장착될 수 있도록 일체형으로 구성됨을 특징으로 한다.
이하, 본원발명의 바람직한 일 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본원발명을 더욱 상세히 설명한다.
도3은 본원발명의 일 실시예에 따르는 시스템 클럭 발생장치를 가지는 이동통신시스템의 일 구성을 나타내는 도면이다.
도3에 도시된 바와 같이, 본원발명의 시스템 클럭 발생장치(100)는, 위성수신부(110)와, 위성수신부로부터 GPS위성신호를 공급받아 발진 신호의 출력제어를 수행하는 제어부(120)와, 제어부(120)로부터 GPS위성 신호를 수신하여 기준 클럭을 발생시키는 발진부(130)와, 발진부에서 출력되는 기준클럭을 공급받아서 서로 다른 시스템클럭을 생성하는 시스템클럭생성부(140)가 하나의 모듈 또는 칩의 형태로 일체형으로 구성된다. 상술한 바와 같은 일체형의 구성에 의하여 이동통신시스템의 제어를 위한 마더보드(또는 백플레인(back plane))(150)에 자식보드(daughter board)의 형태로 탑재될 수 있게되어, 탈 장착 및 유지보수를 용이하게 한다.
상술한 구성에서 위성수신부(110)는 GPS신호를 수신하여 제어부(120)로 공급한다. 위성수신부(110)는 마더보드(백플레인)에 구성된 위성신호 수신용 안테나(도면에 미도시)와 연결된다. 여기서 안테나와 위성수신부(110)는 가능한한 짧은 케이블로 연결하여 신호의 감쇄를 최소로 하는 것이 바람직하다.
제어부(120)는 클럭 발생을 위해 공급되는 신호와 생성된 클럭의 위상비교 등 클럭 발생을 위한 제어를 수행하게 되며, 위성수신부(110)로부터 위성에서 공급된 클럭생성을 위한 GPS신호를 수신하여 발진부(130)로 공급한다. 즉, 제어부(110) 는 위성수신부(110)에서 수신된 위성신호가 정상적으로 수신되도록 제어하며 발진부(130)에서 출력되는 10MHz 발진신호를 위성수신부110)에서 입력되는 기준 신호의 위상과 비교하여 안정된 발진을 수행하도록 제어한다.
발진부(130)는 10MHz 기준클럭을 생성하여 출력한다. 그리고, 생성된 기준클럭을 제어부(130)로 공급하여 제어부(130)가 위상 비교에 의해 발진부(130)를 제어할 수 있도록 한다.
발진부(130)에서 생성된 기준 신호는 시스템클럭생성부(140)로 공급된다. 시스템클럭생성부(140)는 도2에 도시된 바와 같이, 위상비교기(21), FPGA(24), LPF(23), VCXO(23) 및 FPGA(24)를 구비하며, FPGA는 시스템에 필요한 여러가지 다른 주파수의 클럭 신호를 생성하여 마더보드(또는 백플레인(BACK PLANE))를 통해 다른 보드들로 공급한다. 상술한 본원발명에서 발진부(130)는 기준클럭을 발생하는 것으로서 OCXO(oven Controlled Cristal Oscillator)로 구성되는 것이 바람직하다. 이는 OCXO가 종래기술에서 기준클럭을 생성하는 것으로서 안정적인 발진을 수행하기 때문에 백플레인 또는 케이블을 이용해서 프로세서 보드에서 생성되는 기준 클럭을 받아 시스템 클럭을 생성하는 것보다 외부 환경요인에 의한 영향을 최소로 할 수 있어 클럭 품질을 향상시킬 수 있기 때문이다.
시스템클럭생성부(FPGA : field programmabler gate array)는 발진부(130)에서 공급된 신호로부터 시스템에서 필요로 하는 다양한 주파수의 시스템 클럭을 생성하여 마더보드(150)를 통해 다른 보드들로 공급한다.
또한, 본원발명의 경우, 발진부(130)에서 생성되는 사인파(sine wave) 형태 의 10MHz주파수(180)는 시스템클럭생성부(140)를 경과하지 않고 곧바로 마더보드(150)를 통해 RF보드(160)로 공급됨으로써, RF신호에 대한 기준주파수의 중간주파수 및 고주파 변환 및 고주파 신호의 중간주파수 및 기준 주파수 변환 등의 주파수 상하향 변환에 이용되록 공급된다.
상술한 구성을 가지는 본원발명은 종래기술의 시스템 클럭 발생 장치에서 분리되어 있던 기준클럭생성부와 프로세서보드의 시스템클럭생성부를 마더보드(또는 백플레인)에 자식보드로 탑재할 수 있도록 하나로 통합 구성함으로서 시스템 클럭 생성 단계를 단순화하며, 구성 요소간의 신호 전송 거리를 작게 하여, 신호감소를 최소화할 수 있으며, 보드 간의 데이터 통신에 의한 지터(jitter), 스큐(skew) 등의 노이즈를 감소시킴으로써 발생되는 클럭 신호의 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
또한, 상술한 본원발명은 시스템 클럭 발생 장치를 소형화함으로써 표준화가 용이하게 되어 위성신호를 필요로 하는 보드에 쉽게 적용할 수 있게된다. 따라서, 이동통신시스템의 제조를 용이하게 하며, 제조단가 또한 낮출 수 있도록 하는 효과를 제공함은 물론 장애 진단 및 유지보수를 용이하게 하는 효과를 제공한다.

Claims (4)

  1. 위성신호를 이용한 이동통신시스템의 클럭 발생장치에 있어서,
    상기 위성신호를 수신하는 위성수신부와,
    상기 위성수신부로부터 수신되는 동기신호를 이용하여 기준클럭을 출력하는 발진부와,
    상기 위성수신부의 기준클럭과 상기 발진부의 출력클럭의 위상비교를 통한 클럭신호의 출력 제어를 수행하는 제어부와,
    상기 제어부의 제어에 의해 상기 발진부로부터 출력되는 기준클럭을 공급받아 시스템클럭을 생성하여 출력하는 시스템클럭생성부로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발진부는 온도제어발진기(OCXO)인 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 발진부는 10MHz 기준클럭 신호를 외부의 RF제어부로 출력하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신시스템의 시스템 클럭 발생장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 위성수신부와 발진부와 제어부와 시스템클럭생성부는 마더보드에 탈장착될 수 있도록 일체형으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 시스템 클럭 발생장치.
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