A New Simplified Clock Synchronization Algorithm for Indoor Positioning

실내측위를 위한 새로운 클락 동기 방안

  • 이영규 (한국표준과학연구원 기반표준부 길이/시간 그룹) ;
  • 양성훈 (한국표준과학연구원 기반표준부 길이/시간 그룹) ;
  • 이승우 (한국표준과학연구원 기반표준부 길이/시간 그룹) ;
  • 이창복 (한국표준과학연구원 기반표준부 길이/시간 그룹) ;
  • 김영범 (한국표준과학연구원 기반표준부 길이/시간 그룹) ;
  • 최성수 (한국전기연구원 융합기술연구단 전기정보망기술연구그룹)
  • Published : 2007.03.31

Abstract

Clock Synchronization is one of the most basic factors to be considered when we implement an indoor synchronization network for indoor positioning. In this paper, we present a new synchronization algorithm which does not employ time stamps in order to reduce the hardware complexity and data overhead. In addition to that, we describe an algorithm that is designed to compensate the frequency drift giving an serious impact on the synchronization performance. The performance evaluation of the proposed algorithm is achieved by investigating MTIE (Maximum Time Interval Error) values through simulations. In the simulations, the frequency drift values of the practical oscillators are used. From the simulation results, it is investigated that we can achieve the synchronization performance under 10 ns when we use 1 second synchronization interval with 1 ns resolution and TCXOs (Tmperature Compensated Cristal Oscillators) both in the master clock and the slave clock.

클락 동기는 실내 측위를 위한 실내 동기망을 구축하는데 있어서 가장 기본적으로 고려해야할 요소 중 하나이다. 본 논문에서는 하드웨어의 복잡성 및 동기에 필요한 데이터 오버헤드를 줄이기 위해 타임스탬프를 사용하지 않고 클락을 동기 시키기 위한 새로운 알고리즘에 대해서 논한다. 또한 동기 성능에 큰 영향을 미치는 주파수 드리프트를 보상해 주기 위한 알고리즘에 대해서도 기술한다. 제안한 동기 알고리즘을 사용한 동기 성능에 대한 평가는 모의실험을 통한 MTIE(Maximum Time Interval Error) 값을 고찰함으로써 이루어졌다. 모의실험에 있어서 실제적인 오실레이터에 대한 주파수 드리프트 값을 사용하였다. 모의실험 결과 1 초의 동기 간격에 1 ns 분해능을 갖고 주 클락과 종속 클락에 TCXO를 사용하면 10 ns 이하의 동기가 가능함을 고찰하였다.

Keywords

References

  1. H. Kong, Y. Kwon, T. Sung, 'Comparisons of TDOA Triangulation Solutions for Indoor Positioning,' Proceedings of the GNSS 2004 Conference, p. 28, December 2004
  2. 이준용, 'UWB와 Indoor Radio Location', 한국통신학회지, 20(2), pp. 193-201, 2003
  3. D.L. Mills, 'Internet Time Synchronization: The Network Time Protocol,' IEEE Transactions on Communications, 39, pp. 1482-1493, 1991 https://doi.org/10.1109/26.103043
  4. M. Horauer, K. Schossmaier, U. Schmid, R. Holler, N. Kero, 'PSynUTC-Evaluation of a High-precision Time Synchronization Prototype System or Ethernet LANs,' Proceedings of the 34th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Meeting, pp. 263-277, December 2002
  5. S. Balasubramanian, K.R. Harris, A. Moldovansky, 'A Frequency Compensated Clock for Precision Synchronization using IEEE 1588 Protocol and Its Application to Ethernet,' Proceedings of the Workshop on IEEE 1588, pp. 91-94, September 2003
  6. C. Fetzer, F. Cristian, 'An Optimal Internal Clock Synchronization Algorithm,' Proceedings of the 10th Annual IEEE Conference on Computer Assurance, pp. 187-196, June 1995
  7. S. Bregni, 'Measurement of Maximum Time Interval Error for Telecommunications Clock Stability Characterization,' IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 7(5), pp. 900-906, 1996