專利名稱：頻率偏移校正的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于無線通信領(lǐng)域中的集成電路的領(lǐng)域。更具體地，涉及估計(jì)實(shí)際基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率和理論基準(zhǔn)時(shí)鐘頻率之間的頻率偏移，該頻率偏移可能出現(xiàn)在無線通信終端的電路中。本發(fā)明尤其應(yīng)用于裝備移動(dòng)無線電話設(shè)備的集成電路中。
背景技術(shù)：
無線通信終端的時(shí)鐘頻率的真實(shí)值和其接收到的信號的載波頻率之間的比例存在不精確的問題。終端必須與電磁波的頻率精確地同歩，該電磁波用于在無線通信網(wǎng)絡(luò)中攜帯通信信號。偏移可以由各種原因造成。例如，電路中溫度的變化或元件的老化(如振蕩器中的石英)可能引起這樣的偏移。希望估計(jì)此偏移，使其能夠被校正，以確保良好的通信質(zhì)量。為減少關(guān)心的頻率偏移，現(xiàn)有技術(shù)的終端依賴網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)發(fā)送為此目的特別提供的控制信號，并且在終端基于這些信號應(yīng)用校正算法(AFC或“自動(dòng)頻率控制”算法)。然而，現(xiàn)有技術(shù)的方案有很多缺點(diǎn)。首先，為了同歩，終端必須已經(jīng)接入網(wǎng)絡(luò)以接收同步控制信號。然而，在同步步驟期間可能發(fā)生網(wǎng)絡(luò)損耗，這意味著必須經(jīng)過長時(shí)間才能接收到信號或者多次嘗試是必要的。這造成大量的同步時(shí)間和大量的能量損耗。這些參數(shù)對通信質(zhì)量和終端電源管理至關(guān)重要。其次，同步依賴于網(wǎng)絡(luò)中使用的調(diào)制，因?yàn)橥揭蕾囉诮邮盏降耐叫盘栔薪M織信號(控制)信道的幀結(jié)構(gòu)。這意味著如果網(wǎng)絡(luò)有變化，并且使用的調(diào)制有變化，必須重做同步算法，并且這些同步算法變得越來越復(fù)雜。這導(dǎo)致對算法和設(shè)備的額外的開發(fā)成本。最后，接收的質(zhì)量嚴(yán)重影響同步的效果。因此，差的無線接收條件導(dǎo)致同步中精度的損失。一些現(xiàn)有技術(shù)終端包括溫度補(bǔ)償電路。眾所周知，用于產(chǎn)生時(shí)鐘信號的晶體的特性是對溫度高度敏感。這些溫度補(bǔ)償電路測量溫度，然后基于晶體的根據(jù)溫度的頻率偏差特性的知識， 校正頻率。這種電路在材料和開發(fā)方面顯現(xiàn)了額外的成本。此外，所述電路在完整的遠(yuǎn)程通信電路的硅上占據(jù)更多的空間，這與電路的日益小型化相反。此外，這樣的偏差特性是可用且可靠的晶體的價(jià)格很高，這影響到所述終端的成本。

發(fā)明內(nèi)容
需要簡單而有效的解決方案，用于估計(jì)并校正上述頻率偏移。為這個(gè)目的，提出一種射頻電路，包括·輸出端，所述輸出端用于傳送射頻輸出信號；·第一控制單元；·存儲(chǔ)器；·輸入端，所述輸入端用于接收給定基準(zhǔn)頻率的輸入信號；·鎖相環(huán)路，所述鎖相環(huán)路包括-受控頻率發(fā)生器，所述受控頻率發(fā)生器具有與濾波器的所述輸出端連接的輸入端，所述濾波器的輸入端與比較器的輸出端連接，所述比較器具有與所述電路的所述輸入端連接的一個(gè)輸入端和與由所述受控頻率發(fā)生器的輸出端產(chǎn)生的反饋通路連接的另ー個(gè)輸入端。所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所述濾波器輸出端的信號值和基準(zhǔn)頻率值之間的關(guān)系。所述控制單元設(shè)置成，通過所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的所述關(guān)系，確定根據(jù)所述濾波器輸出的信號的測量值獲得的所述基準(zhǔn)頻率的實(shí)際值，和所述控制単元所知的所述頻率的理論值之間的偏移， 并且控制所述偏移的校正。本發(fā)明利用置于所述終端內(nèi)的鎖相環(huán)路或PLL以估計(jì)所述頻率偏移并消除所述頻率偏移。沒有涉及材料成本的實(shí)質(zhì)性的増加。同樣，沒有在硬件電路中使用額外的表面面積，并且沒有消耗額外的功率。這還具有減少所述同步時(shí)間和増加其精度的效果，因?yàn)樗銎乒烙?jì)和其校正可以在接入所述網(wǎng)絡(luò)之前進(jìn)行。另ー個(gè)效果是減少所述終端的所述功率消耗，因?yàn)樗鐾礁觳⑶也辉偈芫W(wǎng)絡(luò)損耗的影響。還具有減少所述終端開發(fā)成本的效果，因?yàn)樗龉烙?jì)不依賴于所述網(wǎng)絡(luò)的變化。較佳地，本發(fā)明使用所述終端內(nèi)已間接可用的信息，但是所述信息從未用于同步的頻率偏移估計(jì)。在所述終端的整個(gè)壽命中進(jìn)行校準(zhǔn)是可能的。因此，盡管在所述濾波器輸出端的信號相對所述頻率的特性曲線可以根據(jù)元件的老化而變化，本發(fā)明提供的簡易的測量方法允許在所述電路的整個(gè)壽命中確定此曲線。在某些實(shí)施方式中，所述電路還包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)表格，所述表格描述所述濾波器輸出端的所述信號值和所述輸入端的所述信號頻率值之間的對應(yīng)關(guān)系。所述電路還可以包括測量模塊，所述測量模塊用于測量所述濾波器輸出端的所述信號值，其中，所述控制単元配置成，校準(zhǔn)所述電路，以預(yù)先和/或以循環(huán)的方式獲得所述濾波器輸出端的所述信號值和輸入端的所述信號頻率值之間的所述對應(yīng)關(guān)系。還提出ー種包括如上所述的電路的移動(dòng)通信終端、用于這樣的電路的控制方法和包括指令的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在處理器中被加載并執(zhí)行吋，所述指令用于實(shí)現(xiàn)所述方法。本發(fā)明的這些目的至少具有與估計(jì)所述頻率偏移的方法相聯(lián)系的相同的優(yōu)點(diǎn)。


通過閱讀下文的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見。這些描述是純粹說明性的并且要參照附圖閱讀，其中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的電路；圖2示出圖1所示電路的濾波器輸出端的電壓和時(shí)鐘頻率的電壓/頻率特性曲線；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的方法的步驟；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的終端。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的電路在圖1中示意性示出。此電路包括比較器C0MP，該比較器COMP具有輸入端A，該輸入端A與該電路的時(shí)鐘CLK的輸出端連接，且另ー輸入端由反饋通路FEED提供。該比較器的輸出端與低通濾波器FILTR的輸入端連接，該低通濾波器 FILTR的輸出端B與受控振蕩器OSC的輸入端連接，受控振蕩器OSC例如壓控振蕩器。受控振蕩器的輸出端C與反饋通路和各種器件OUT連接，各種器件OUT接收自受控振蕩器輸出的射頻信號。反饋通路可以包括分頻器，該分頻器未示出。由比較器、濾波器、振蕩器、和與時(shí)鐘相關(guān)的反饋環(huán)路形成的組件稱為鎖相環(huán)路。 這樣的環(huán)路通常用于在各種電子電路中控制頻率。通常，該環(huán)路的輸入端由比較器的輸入端組成，該比較器的輸入端與所述反饋環(huán)路連接，并且該環(huán)路的輸出端由受控振蕩器的輸出端組成。在下面的描述中，提出使用此環(huán)路的新的方式，其中，使用在濾波器輸出端的信號，代替該環(huán)路的輸出，以估計(jì)并校正頻率偏移。例如，時(shí)鐘為石英鐘。這種時(shí)鐘用于提供信號，其頻率作為各種電路的基準(zhǔn)頻率。當(dāng)然，也可以提供另ー種元件代替時(shí)鐘。所提出的電路允許在其他設(shè)備發(fā)出的信號中測量頻率偏移。圖2示出表示根據(jù)比較器輸入端A的信號的不同頻率，濾波器輸出端B的各個(gè)信號值的分布的曲線。在此示例中，該曲線是直線。可以看出，在濾波器輸出端B的信號值和在比較器輸入端A的信號頻率值之間存在倍數(shù)因子。諸如所示的曲線稱為電路的特性曲線。為了獲得特性曲線，對于在比較器輸入端A的信號頻率的不同值，在濾波器輸出端獲得信號的一系列測量值。例如，測量濾波器輸出端B的電壓。也可以推斷其它值，以獲得連續(xù)的特性曲線。例如在圖2中，從四個(gè)點(diǎn)推導(dǎo)出表示濾波器輸出端B的信號值和比較器輸入端A的信號頻率值之間的線性關(guān)系的直線。建立特性曲線可以在設(shè)計(jì)階段和/或電路的壽命中的各個(gè)時(shí)刻進(jìn)行。實(shí)際上，濾波器輸出端B的信號值和比較器輸入端A的信號頻率值之間存在的關(guān)系可以隨著時(shí)間而變化。例如，如果認(rèn)為濾波器輸出端B的信號值和比較器輸入端A的信號頻率值之間存在線性關(guān)系，比例系數(shù)的值可以隨時(shí)間變化。因此，如果通過對用于濾波器輸出端的值的測量值施加與比例系數(shù)的倒數(shù)對應(yīng)的倍數(shù)因子，取得比較器輸入端A的信號頻率值，并且此倍數(shù)因子在建立特性曲線的時(shí)刻和進(jìn)行測量的時(shí)刻之間已經(jīng)變化，因此獲得的頻率的值將不準(zhǔn)確?？梢栽陔娐方M裝期間或者操作期間建立特性曲線。下面的描述是在操作期間建立特性曲線的情況。實(shí)際上，為了考慮可能修改特性曲線的各種因素，可以考慮在電路的壽命期間定期地建立特性曲線。例如，為了考慮元件老化，定期地建立特性曲線。操作期間，為了估計(jì)比較器輸入端A的信號的頻率偏移，如圖1中示意性示出，電路包括測量模塊MESUR，該MESUR用于測量濾波器輸出端B的信號的值。例如，測量模塊包括模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器連接到寄存器(也未示出)。在此示例中，該轉(zhuǎn)換器的輸入端連接到濾波器輸出端B，并且將濾波器輸出端的信號的值轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。轉(zhuǎn)換器的輸出端連接到寄存器，該寄存器存儲(chǔ)由轉(zhuǎn)換器提供的值。因此，寄存器含有用于輸入到振蕩器的電壓的值。測量模塊被布置在濾波器的輸出端B和處理器PROC之間，該處理器PROC負(fù)責(zé)比較存儲(chǔ)在上述寄存器中的在濾波器輸出端B所測量的值和特性曲線的值。特性曲線以表格的形式存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器TAB，該表格是當(dāng)建立特性曲線時(shí)在濾波器輸出端B所測量的信號值和在建立同一特性曲線期間在比較器輸入端A的信號的頻率值之間的相互關(guān)系的表格。在ー變型中，存儲(chǔ)器TAB以特性曲線的數(shù)學(xué)模型的形式存儲(chǔ)該特性曲線。此模型可以由ー組參數(shù)表示。在如上所述的線性特性曲線的示例中，這涉及到諸如存儲(chǔ)倍數(shù)因子和用于將在濾波器輸出端的信號的測量值乘以此系數(shù)的指令。當(dāng)測量值在表格中找不到吋，這種變型是有利的，因?yàn)樵撃Ｐ驮试S從濾波器輸出端的信號的任意測量值找到比較器輸入端的信號頻率的任意值。當(dāng)測量值在表格中找不到吋，例如，該處理器可以在表格中最接近測量值的兩個(gè)值之間進(jìn)行推斷。在另ー種實(shí)施方式中，可以強(qiáng)迫處理器在表格中選擇最接近測量值的值。通過特性曲線獲得的比較器輸入端A的信號頻率的值構(gòu)成此頻率的估計(jì)值。這個(gè)估計(jì)值被傳輸?shù)叫Ｕ齾g元CORR以校正電路中的偏移。例如，校正単元比較頻率的估計(jì)值和時(shí)鐘輸出端的信號頻率的理論值。當(dāng)電路在遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)中用于同步吋，這個(gè)理論值例如為遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)的載波信號的頻率。然后，如果差值大于一定的閾值，該校正単元直接作用于提供信號給比較器輸入端A的設(shè)備(例如時(shí)鐘)，以增加或減少此信號的頻率，直到濾波器輸出端的信號的測量值返回與理論值相同的比較器輸入端A的信號值。在另ー模式中，在提供信號給比較器輸入端A的設(shè)備(例如時(shí)鐘)和使用傳出的信號的電路之間放置頻率加法器。此頻率加法器將信號插入，該信號校正通過特性曲線獲得的時(shí)鐘輸出端的信號頻率的值和理論值之間的差值?，F(xiàn)在參照圖3介紹根據(jù)一些實(shí)施方式的估計(jì)和校正頻率偏移的方法的步驟。在第一步驟S31中，建立特性曲線，該特性曲線將用于確定比較器輸入端A的信號頻率的值。這個(gè)特性存儲(chǔ)在表格TAB中?？梢詤⒄丈鲜鲫P(guān)于建立這種特性曲線的解釋。然后，在步驟S32期間，測量濾波器輸出端的信號的值。此測量是通過測量模塊 MESUR進(jìn)行的。然后，在步驟S33期間此測量的值允許計(jì)算比較器輸入端A的信號頻率的當(dāng)前值。然后，在步驟T34期間該頻率的此當(dāng)前值與頻率的理論值進(jìn)行比較。如果當(dāng)前值被認(rèn)為是非常接近于理論值，例如，如果當(dāng)前值與理論值僅相差由于測量不精確而造成的可預(yù)見量，該方法返回步驟S32用于測量在濾波器輸出端的信號值。 這種返回到步驟S32是通過步驟T36完成的，該步驟T36允許返回到建立特性曲線的第一步驟。實(shí)際上，如上所述，它可能對在電路的壽命期間幾次建立此曲線是有用的。因此， 步驟T36可以包括驗(yàn)證是否已滿足用于建立新的曲線的一組條件，例如，驗(yàn)證自上次建立特性曲線起是否已經(jīng)過一定間隔的時(shí)間。另ー方面，如果時(shí)鐘輸出端的信號頻率的當(dāng)前值與理論值之間的差值被認(rèn)為是過大，該方法前進(jìn)到頻率校正步驟S35，如上所述，步驟S35由校正模塊CORR實(shí)現(xiàn)。一旦完成校正，該方法返回到測量步驟S32。此返回可以通過已經(jīng)提到的步驟T36 再次發(fā)生。用于實(shí)現(xiàn)該方法的計(jì)算機(jī)程序，可以根據(jù)從圖3的總流程圖和以上描述中推導(dǎo)出的算法來實(shí)現(xiàn)。此計(jì)算機(jī)程序意圖通過包括如上所述的電路的終端來實(shí)現(xiàn)。圖4示意性示出根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的終端TERM。此終端包括頻率偏移估計(jì)和校正模塊ESTIM C0RR，該頻率偏移估計(jì)和校正模塊ESTIM CORR包括圖1所示的電路。 該終端還包括同步模塊SYNC和通信模塊COM，該SYNC用于通過解調(diào)載波頻率攜帯的信號而同步無線通信網(wǎng)絡(luò)中的終端，該通信模塊COM用于通過此網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。模塊被設(shè)置成允許該終端校正如上所述的頻率偏移，以盡可能的接近載波頻率并且與網(wǎng)絡(luò)的載波頻率同歩?？刂茊卧狢TRL控制這些各種元件，尤其是控制校正模塊，校正模塊包括圖1所示的電路，并且包括處理器，該處理器執(zhí)行用于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的、存儲(chǔ)在該終端的存儲(chǔ)器 MEM中的計(jì)算機(jī)程序。當(dāng)然，本發(fā)明不僅限于這里所描述的實(shí)施方式。其延伸至其他的變型。
權(quán)利要求
1.一種射頻電路，包括 輸出端(C)，所述輸出端用于傳送射頻輸出信號； 第一控制單元(PROC)； 存儲(chǔ)器(TAB)； 輸入端(A)，所述輸入端用于接收給定基準(zhǔn)頻率的輸入信號； 鎖相環(huán)路，所述鎖相環(huán)路包括-受控頻率發(fā)生器(OSC)，所述受控頻率發(fā)生器具有與濾波器的輸出端(B)連接的輸入端，所述濾波器的輸入端與比較器的輸出端連接，所述比較器具有與所述電路的所述輸入端(A)連接的一個(gè)輸入端和與由所述受控頻率發(fā)生器的輸出端產(chǎn)生的反饋通路連接的另一輸入端；其中，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所述濾波器輸出端的信號值和基準(zhǔn)頻率值之間的關(guān)系，并且所述控制單元設(shè)置成通過所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的所述關(guān)系，確定根據(jù)所述濾波器輸出的信號的測量值獲得的所述基準(zhǔn)頻率的實(shí)際值和所述控制単元所知的所述頻率的理論值之間的偏移，并且控制所述偏移的校正。
2.如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所述濾波器輸出端的所述信號的值和所述輸入信號的所述頻率值之間的相互關(guān)系的表格。
3.如權(quán)利要求1所述的電路，其中，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所述濾波器輸出端的信號值和基準(zhǔn)頻率值之間的所述關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的電路，還包括測量模塊，所述測量模塊用于測量所述濾波器輸出端的所述信號值，并且其中所述控制単元配置成校準(zhǔn)所述電路，以預(yù)先和/或以循環(huán)方式獲得所述濾波器輸出端的信號值和基準(zhǔn)頻率值之間的所述關(guān)系。
5.一種移動(dòng)通信終端(TERM)，包括權(quán)利要求1所述的電路。
6.一種用于控制權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電路的方法，包括下列步驟 -測量(S3》所述濾波器輸出端的信號值；-計(jì)算(S3!3)所述基準(zhǔn)頻率的實(shí)際值； -比較(T34)所計(jì)算的值和所述頻率的理論值； -估計(jì)所述基準(zhǔn)頻率的實(shí)際值和所述頻率的所述理論值之間的偏移；及 -校正所述偏移。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，還建立(S31)從所述濾波器輸出的不同的信號值和不同的基準(zhǔn)頻率值之間的關(guān)系；并且其中所述估計(jì)是通過所述關(guān)系進(jìn)行的。
8.一種用于在遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)中建立來自如權(quán)利要求5所述的移動(dòng)通信終端的通信的方法，其中，所述方法包括執(zhí)行權(quán)利要求6至7中任何一項(xiàng)所述的方法的步驟和同步所述終端和所述網(wǎng)絡(luò)的步驟。
9.一種計(jì)算機(jī)程序，包括指令，當(dāng)所述程序由權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的電路的第 ニ控制單元(CTRL)的處理器執(zhí)行時(shí)，所述指令用于執(zhí)行權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種射頻電路，包括-控制單元；及-鎖相環(huán)路；其中，所述控制單元設(shè)置成，通過所述控制單元所知的關(guān)系，確定根據(jù)自環(huán)路濾波器輸出的信號的測量值的在所述環(huán)路輸入端的基準(zhǔn)頻率的實(shí)際值，和所述控制單元所知的所述頻率的理論值之間的偏移，并且控制所述偏移的校正。
文檔編號H04B7/26GK102577128SQ201080032608
公開日2012年7月11日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月3日
發(fā)明者弗蘭克·卡斯特克斯 申請人:意法愛立信有限公司