KR100726586B1 - 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은, 시각/주파수 동기 시스템중 송신시스템에서 정밀 세슘 원자시계에 동기된 시각 데이터를 발생시키기 위해 PC 기반의 데이터 발생장치에서 발생한 데이터를 세슘 원자시계에 동기된 송신신호로 전송하는 모듈을 별도의 하드웨어 수정없이 소프트웨어로 구현함으로써, 송신시스템에서 기준 클럭에 정밀 동기된 시각데이터를 생성하는 시각데이터 동기 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하고자 함.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 송신시스템에 적용되는 시각데이터 동기 방법에 있어서, 정밀 세슘 원자시계에 동기된 시각 데이터를 발생시키기 위하여, 타임 코드 발생장치에서 정보통신망을 통해 동기 출력 신호를 전송하는 제 1 단계; 상기 전송된 동기 출력 신호에 따라, 타이머를 동기시키고 이를 이용하여 데이터 발생장치의 다음 프레임 데이터 모듈을 발생시키는 제 2 단계; 상기 데이터 발생장치를 통해 발생된 데이터 프레임을 채널 코딩해서 베이스밴드 모뎀으로 전달하여 저장시키는 제 3 단계; 상기 세슘 원자시계를 통해 소정의 기준 클럭을 DPPLL(Digital Processing Phase Locked Loop)로 입력하고, 입력된 기준 클럭을 이용해 정밀 동기된 기준 클럭을 발생시켜 상기 베이스밴드 모뎀으로 전송하는 제 4 단계; 및 상기 베이스밴드 모뎀에 저장된 데이터 프레임과 상기 정밀 동기된 기준 클럭을 이용하여 시각 동기된 데이터 신호를 발생시키는 제 5 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 위성을 이용한 시각/주파수 시스템의 송신시스템 등에 이용됨.
송신시스템, 기준 클럭, 시각 동기 데이터, 베이스밴드 모뎀, DPPLL

Description

송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법{Method for synchronizing time data in transfer system}
도 1 은 본 발명이 적용되는 위성을 이용한 시각 및 주파수 동기를 위한 동기 시스템의 구성예시도.
도 2 는 본 발명에 따른 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법의 일실시예 설명도.
도 3 은 본 발명에 따른 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법중 정밀 시각 동기를 이루기 위한 상호 모듈간의 절차도.
도 4 는 본 발명에 따른 데이터 발생장치를 구현한 예시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
110 : 송신장치 120~12n : 수신장치
130~13n : 무결성 감시 및 보정장치
본 발명은 정지궤도위성을 이용하여 정밀한 클럭을 제공하는 시스템에 관한 것으로서, 특히 송신시스템에서 기준 클럭과 데이터를 동기시키기 위한 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
현재 정밀 시각 동기된 데이터를 발생시키는 구현 방식에 대해서는 공지된 기술 자료가 전무한 실정이다. 현재 운용중인 광역지구측위시스템(GPS : Global Positioning System)에서는 위성에 탑재된 원자시계에 의해 동기된 시각 데이터를 지상국이 보정하여 데이터로 전송해주는 방식을 사용하고 있다.
따라서, 현재의 기술 분야에서는 정밀 세슘(Cs) 원자시계에 동기된 시각 데이터를 발생시키기 위해 PC 기반의 데이터 발생장치와 세슘에 동기된 데이터 동기 부분을 별도의 기존 블록에 대해 수정없이 데이터를 생성할 수 있고 정밀한 시각 동기된 데이터를 송출하기 위한 방안이 필수적으로 요구된다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 요구에 부응하기 위하여 제안된 것으로, 시각/주파수 동기 시스템중 송신시스템에서 정밀 세슘 원자시계에 동기된 시각 데이터를 발생시키기 위해 PC 기반의 데이터 발생장치에서 발생한 데이터를 세슘 원자시계에 동기된 송신신호로 전송하는 모듈을 별도의 하드웨어 수정없이 소프트웨어로 구현함으로써, 송신시스템에서 기준 클럭에 정밀 동기된 시각데이터를 생성하는 시각데 이터 동기 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 송신시스템에 적용되는 시각데이터 동기 방법에 있어서, 정밀 세슘 원자시계에 동기된 시각 데이터를 발생시키기 위하여, 타임 코드 발생장치에서 정보통신망을 통해 동기 출력 신호를 전송하는 제 1 단계; 상기 전송된 동기 출력 신호에 따라, 타이머를 동기시키고 이를 이용하여 데이터 발생장치의 다음 프레임 데이터 모듈을 발생시키는 제 2 단계; 상기 데이터 발생장치를 통해 발생된 데이터 프레임을 채널 코딩해서 베이스밴드 모뎀으로 전달하여 저장시키는 제 3 단계; 상기 세슘 원자시계를 통해 소정의 기준 클럭을 DPPLL(Digital Processing Phase Locked Loop)로 입력하고, 입력된 기준 클럭을 이용해 정밀 동기된 기준 클럭을 발생시켜 상기 베이스밴드 모뎀으로 전송하는 제 4 단계; 및 상기 베이스밴드 모뎀에 저장된 데이터 프레임과 상기 정밀 동기된 기준 클럭을 이용하여 시각 동기된 데이터 신호를 발생시키는 제 5 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 송신시스템에, 정밀 세슘 원자시계에 동기된 시각 데이터를 발생시키기 위하여, 타임 코드 발생장치에서 정보통신망을 통해 동기 출력 신호를 전송하는 제 1 기능; 상기 전송된 동기 출력 신호에 따라, 타이머를 동기시키고 이를 이용하여 데이터 발생장치의 다음 프레임 데이터 모듈을 발생시키는 제 2 기능; 상기 데이터 발생장치를 통해 발생된 데이터 프레임을 채널 코딩해서 베이스밴드 모뎀으로 전달하여 저장시키는 제 3 기능; 상기 세슘 원자시계를 통해 소정의 기준 클럭을 DPPLL(Digital Processing Phase Locked Loop)로 입력하고, 입력된 기준 클럭을 이용해 정밀 동기된 기준 클럭을 발생시켜 상기 베이스밴드 모뎀으로 전송하는 제 4 기능; 및 상기 베이스밴드 모뎀에 저장된 데이터 프레임과 상기 정밀 동기된 기준 클럭을 이용하여 시각 동기된 데이터 신호를 발생시키는 제 5 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 위성을 이용한 시각 및 주파수 동기를 위한 동기 시스템의 구성예시도로서, 송신장치(110)와, 수신장치들(120~12n)과, 무결성 감시 및 보정 장치들(130~13n)을 구비한다.
이와 같은 구조를 갖는 시각 및 주파수 동기 시스템의 동작에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 송신장치(110)에서 원자시계와 보정 및 무결성 감시 정보와 위성 궤도 정보를 이용하여 고정밀 시각 및 주파수 동기 신호를 발생시켜 위성 궤도 데이터, 보정 데이터, 및 시각 정보들을 정지궤도위성으로 전송해 준다.
그러면, 수신장치들(120~12n)은 위성 링크상에서 지연되고 왜곡된, 송신장치(101)로부터 상기 정지궤도위성을 통하여 전달되는 신호를 수신하여 고정밀 시각 및 주파수 동기용 클럭을 각각 복구해낸다.
그리고, 무결성 감시 및 보정 장치(130~13n)는 위성 링크상에서 지연 왜곡된 양을 실시간으로 측정하고, 갑작스런 사고를 감지하는 무결성 감시를 통해 이 정보를 실시간적으로 송신장치(101)에 다시 전송해준다. 이때, 무결성 감시 및 보정 장치는 하나 또는 그 이상의 개수로 구현될 수 있다.
도 2 는 본 발명에 따른 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법의 일실시예 설명도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저, 표준과학연구원에서 발생한 한국표준시(KST)에 동기된 타임 코드(time code) 발생장치에서 인터넷 망을 통해 1분마다 PC 클럭(동기루프)(22) 및 데이터 발생장치(23)로 구성된 PC에 동기 출력 신호를 전송한다.
업데이트 주기인 1분은 다분히 가상적인 것으로, PC 클럭(22)의 홀드 오버(hold over) 특성에 의해 영향을 받는다. 즉, PC 클럭(22)의 자체 발진기의 정확도가 나쁜 경우에는 더 업데이트 주기를 빠르게 하고, 좋은 경우에는 업데이트 주기를 늦게 해도 무방하다.
인터넷 망 동기인 경우 인터넷 망의 지연 시간 특성에 영향을 받긴 하지만 대략 수 ms 이내의 동기를 맞출 수 있다. 그렇지만, 더 정밀하고 망의 특성에 의한 영향을 피하기 위해서 전용선을 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 도 3에서와 같은 PC 클럭 주기(clock epoch)를 발생시킬 수 있다. 따라서, PC 자체 클럭의 동기가 이루어지면 윈도우 메시지 중 "WM_TIMER"를 이용해 데이터 발생장치(23)의 프레임 데이터 발생 모듈을 동작시킨다.
기본적으로, 데이터 프레임의 길이가 현재 구현된 데이터 모듈에서는 1초이므로, 구성하는 모든 데이터는 다음 1초에 해당하는 데이터를 발생시키도록 구현한다. 본 발명을 위해 발생되는 데이터 발생 장치의 실시예는 도 4와 같다. 도 4에서 보듯이 현재 동기된 시간은 2001년 3월 19일 16시 46분 27초이고, 전송될 프레임은 여기서 1초가 더 빠른 2001년 3월 19일 16시 46분 28초의 데이터 프레임이다. 이렇게 발생한 데이터 프레임을 채널 코딩해서 베이스밴드 모뎀(26)의 내부 버퍼에 저장시킨다.
여기서, 베이스밴드와의 인터페이스는 PC 상에서 쉽게 구현 가능한 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 포트나 USB(Universal Serial Bus) 포트를 통해 구현된다. PC 내부의 데이터 처리 시간은 1초에 비해 상당히 적게 걸린다. 따라서, 도 4와 같은 정도의 지연 시간을 통해 유지된다. 이제 송신 시스템에 위치한 송신시스템의 세슘 원자시계(24)에서 전송의 기준 시간인 1pps(1초) 클럭과 10MHz가 DPPLL(Digital Processing Phase Locked Loop)(동기 루프)(25)로 들어간다. 여기서는 디지털 방식에 의해 세슘 원자시계와 5ns 이내로 정밀 동기된 기준 시스템 클럭을 발생시키게 된다.
DPPLL(25)은 그 내부에 홀드오버 모드 오퍼레이션(holdover mode operation) 블록을 포함하고 있기 때문에 일시적인 송신시스템의 세슘 원자시계(24)의 기준 클럭 루프의 부재에도 자체적으로 어느 정도의 시간 동안에는 성능을 유지할 수 있다. 이를 통해서 본 발명은 베이스밴드 모뎀(26)의 모든 기능 블록들의 동기를 맞추어주게 된다. 개념적으로 DPPLL(25)에서 나온 1pps 출력 신호가 데이터 버퍼 내부에 있는 데이터의 송신 출발을 알리는 주기(epoch) 신호가 된다. DPPLL(25)의 1pps 출력 신호에 맞추어 데이터 버퍼 내부에 저장된 다음 1초 프레임 데이터의 송출이 시작되며, 결국 시각 동기가 된 데이터 신호가 발생할 수 있도록 한다. 데이터 외에 PN 코드 발생장치 등 베이스밴드 모뎀(26) 내부의 모든 기능 블록들은 DPPLL(25)에서 출력된 시스템 클럭과 1pps 주기를 이용하여 동작된다.
도 2의 표준 과학 연구원에서 발생하는 한국 표준시(21)와 송신시스템의 세슘 원자 시계(24)의 기준 클럭 사이에는 항시 양방향 위성 모뎀을 이용한 시각 비교법이나 GPS 동시 비교 수신기를 이용한 시각 비교법 등의 여러 가지 기술을 이용해 수 ns 이내로 서로 동기시킨다. 직접적인 송신시스템의 세슘 원자시계(24)의 기준 클럭의 클럭 위상 옵셋(clock phase offset) 보정보다는 클럭 위상 옵셋에 대한 데이터를 프레임 데이터에 동시에 실어서 수신기에서 보정하는 방식이 더 효율적이라고 할 수 있다.
도 3 은 본 발명에 따른 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법중 정밀 시각 동기를 이루기 위한 상호 모듈간의 절차도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, KST와 송신 기준 클럭은 위에서 설명한 양방향 위성 모뎀이나 GPS 동시 비교법을 통해 상시 모니터링을 통해 서로간의 클럭 위상 옵셋에 대한 정보를 항상 실시간으로 획득하고 있다. 이 정보는 표준과학연구원이나 본 송신 시스템 중 하나에서 획득되고 처리되어 실시간으로 데이터 발생장치(23)로 전송된다. 이 정보도 송신부 데이터 중 하나를 형성하게 된다.
클럭 동기 측면에서만 살펴보면, 일단 KST에 동기된 타임 코드 발생장치(time code generator)에서 발생시킨 데이터는 주기적으로 데이터 발생장치 내부의 PC 클럭(22)을 주기적으로 업데이트하게 된다. PC 클럭(22)은 1초마다 타이머(timer) 메시지를 만들게 되며, 이를 기준으로 내부에서 다음 1초의 프레임 데이터를 생성시키게 된다. 이에 생성된 프레임 데이터는 베이스밴드 모뎀(26)으로 전송되며 베이스밴드 모뎀(26) 내부 버퍼에 저장된다. 베이스밴드 모뎀(26) 내부에서는 기준 송신 클럭에 의해 다음 1초의 데이터를 순차적으로 전송 시킨다. 이와 같은 동작이 지속적으로 1초마다 주기적으로 발생하게 되며 연속적인 데이터 발생, 전송이 이루어지게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 시각/주파수 동기 시스템중 송신시스템에서 정 밀 세슘 원자시계에 동기된 시각 데이터를 발생시키기 위해 PC 기반의 데이터 발생장치와 세슘에 동기된 데이터 동기 부분을 별도의 수정없이 구현함으로써, 별도의 추가적인 타임 코드가 필요없이 데이터를 생성할 수 있고, 정밀한 시각 동기된 데이터를 송출할 수 있는 우수한 효과가 있다.

Claims (6)

  1. 송신시스템에 적용되는 시각데이터 동기 방법에 있어서,
    정밀 세슘 원자시계에 동기된 시각 데이터를 발생시키기 위하여, 타임 코드 발생장치에서 정보통신망을 통해 동기 출력 신호를 전송하는 제 1 단계;
    상기 전송된 동기 출력 신호에 따라, 타이머를 동기시키고 이를 이용하여 데이터 발생장치의 다음 프레임 데이터 모듈을 발생시키는 제 2 단계;
    상기 데이터 발생장치를 통해 발생된 데이터 프레임을 채널 코딩해서 베이스밴드 모뎀으로 전달하여 저장시키는 제 3 단계;
    상기 세슘 원자시계를 통해 소정의 기준 클럭을 DPPLL(Digital Processing Phase Locked Loop)로 입력하고, 입력된 기준 클럭을 이용해 정밀 동기된 기준 클럭을 발생시켜 상기 베이스밴드 모뎀으로 전송하는 제 4 단계; 및
    상기 베이스밴드 모뎀에 저장된 데이터 프레임과 상기 정밀 동기된 기준 클럭을 이용하여 시각 동기된 데이터 신호를 발생시키는 제 5 단계
    를 포함하는 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 DPPLL은,
    내부에 홀드오버 모드 오퍼레이션(holdover mode operation)블럭을 포함하여 일시적인 기준 클럭 루프의 부재시 자체적으로 소정 시간 동안 성능을 유지하도록 하는 것을 특징으로 하는 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 타임 코드 발생장치는,
    데이터 발생장치 내부의 PC 클럭을 주기적으로 업데이트하도록 하는 것을 특징으로 하는 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 PC 클럭은,
    1초마다 타이머 메시지를 만들고, 이를 기준으로 내부에서 다음 1초의 프레임 데이터를 생성시키며, 이에 생성된 프레임 데이터를 상기 베이스밴드 모뎀으로 전송하여 상기 베이스밴드 모뎀 내부의 버퍼에 저장되도록 하는 것을 특징으로 하는 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 베이스밴드 모뎀 내부는,
    기준 송신클럭에 의해 다음 1초의 데이터를 순차적으로 전송 시작시켜 1초마다 주기적으로 발생하게 하고, 연속적인 데이터를 발생시켜 전송이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 송신시스템에서의 시각데이터 동기 방법.
  6. 프로세서를 구비한 송신시스템에,
    정밀 세슘 원자시계에 동기된 시각 데이터를 발생시키기 위하여, 타임 코드 발생장치에서 정보통신망을 통해 동기 출력 신호를 전송하는 제 1 기능;
    상기 전송된 동기 출력 신호에 따라, 타이머를 동기시키고 이를 이용하여 데이터 발생장치의 다음 프레임 데이터 모듈을 발생시키는 제 2 기능;
    상기 데이터 발생장치를 통해 발생된 데이터 프레임을 채널 코딩해서 베이스밴드 모뎀으로 전달하여 저장시키는 제 3 기능;
    상기 세슘 원자시계를 통해 소정의 기준 클럭을 DPPLL(Digital Processing Phase Locked Loop)로 입력하고, 입력된 기준 클럭을 이용해 정밀 동기된 기준 클럭을 발생시켜 상기 베이스밴드 모뎀으로 전송하는 제 4 기능; 및
    상기 베이스밴드 모뎀에 저장된 데이터 프레임과 상기 정밀 동기된 기준 클럭을 이용하여 시각 동기된 데이터 신호를 발생시키는 제 5 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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