CN101501992A - 用于多个通信系统的参考信号生成 - Google Patents

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Abstract

描述了用于为多个通信系统生成参考信号的技术。一种装置包括参考振荡器、频率控制单元和多个频率综合器。参考振荡器生成主参考信号，并且可以是晶体振荡器或者某种其它类型的振荡器。频率控制单元估计主参考信号的频率误差，并提供频率误差估计。多个频率综合器接收主参考信号，并且为多个系统生成多个系统参考信号。至少一个(例如每一个)频率综合器基于来自频率控制单元的频率误差估计来纠正主参考信号的频率误差。每个频率综合器可以包括用于为锁相环(PLL)生成分频器控制信号的西格玛－德尔塔调制器。分频器控制信号纠正主参考信号的频率误差。

Description

用于多个通信系统的参考信号生成
技术领域
本发明涉及通信。具体而言，本发明涉及为多个通信系统生成参考信号的技术。
背景技术
可以将无线设备(例如蜂窝电话)设计成支持多个通信系统。这些系统可以具有不同的载波频率和码片速率。每个系统还可以对用于数字处理的时钟信号以及用于上变频和/或下变频的本地振荡器(LO)信号有特定的要求。
可以为无线设备支持的每个系统使用分开的时钟和LO发生电路，并且可以将它们设计成满足这一系统的所有要求。每个系统的时钟和LO发生电路可以包括例如压控温度补偿晶体振荡器(VCTCXO)和一个或多个锁相环(PLL)。这个VCTCXO可以生成具有准确频率的参考信号，并且可以锁定到系统的载波频率或码片速率上。PLL可以锁定到参考信号上，并且用于生成所需要的时钟和LO信号，于是这些信号将与参考信号一样具有相同的频率准确度。
如果这个无线设备支持多个系统，那么可以将多组时钟和LO发生电路用于这些系统。这些时钟和LO发生电路虽然非常有效，但是它们会增大无线设备的成本和设计复杂度。
因此，在这一领域中需要以一种高效率和低成本的方式支持多个通信系统的技术。
发明内容
在这里描述了用于为多个通信系统生成参考信号的技术。在一个实施例中，一种装置包括参考振荡器、频率控制单元和多个频率综合器。参考振荡器生成主参考信号，并且可以是晶体振荡器或者某种其它类型的振荡器。频率控制单元估计主参考信号的频率误差，并提供频率误差估计。多个频率综合器接收主参考信号，并且为多个系统生成多个系统参考信号。至少一个(例如每一个)频率综合器基于来自频率控制单元的频率误差估计来纠正主参考信号的频率误差。
在一个实施例中，每个频率综合器包括分频器控制单元、西格玛-德尔塔(∑Δ)调制器和锁相环(PLL)。分频器控制单元基于有关系统的频率误差估计和有可能的回环控制信号，为该系统生成分频器比。西格玛-德尔塔调制器基于分频器控制单元的输出，为锁相环生成分频器控制信号。锁相环包括分频器，通过分频器控制信号决定的不同的整数值对振荡器信号进行分频。
在一个实施例中，频率控制单元包括滤波器和频率误差随温度变化的数据库。滤波器基于主参考信号频率误差的初始估计，导出频率误差估计。其中的初始估计可以从指定的(例如CDMA)系统的导频导出。数据库储存频率误差随温度的变化，接收温度测量结果，提供与温度测量结果对应的频率误差作为主参考信号的频率误差估计。在任意时刻，根据例如是否正在接收指定系统，将滤波器或数据库用来提供频率误差估计。
下面更加详细地描述这一公开的各个方面和实施例。
附图说明
通过下面的详细描述，同时结合附图，本发明的各个方面和实施例会变得更加清楚。在这些附图中，相似的附图标记表示对应的部件。
图1示出了与多个系统通信的无线设备；
图2示出了无线设备的框图；
图3示出了参考振荡器和时钟发生器；
图4示出了西格玛-德尔塔频率综合器；
图5示出了二阶西格玛-德尔塔调制器；
图6示出了CDMA处理器和频率控制单元；以及
图7示出了用于为多个系统生成参考信号的过程。
具体实施方式
在这里，“示例性的”这个词用于表示“用作实例、例子或说明”。不必将在这里描述成“示例性的”任何实施例或设计理解成是优选的或者相对于其它实施例或设计具有优势。
图1画出了能够与多个通信系统通信的无线设备110。这些系统可以包括蜂窝系统120、广播系统130、卫星定位系统140、无线局域网(WLAN)150、无线个域网(WPAN)160，一些其它系统或网络，或者它们的任意组合。常常以可以互换的方式使用“系统”和“网络”这两个术语。
蜂窝系统120可以是码分多址(CDMA)系统、时分多址(TDMA)系统、频分多址(FDMA)系统、正交FDMA(OFDMA)系统、单载波FDMA(SC-FDMA)系统或者一些其它蜂窝系统。CDMA系统可以使用无线电技术/空中接口，例如cdma2000、宽带CDMA(W-CDMA)等等。cdma2000覆盖了IS-95、IS-2000和IS-856标准。TDMA系统可以使用全球移动通信系统(GSM)、数字先进移动电话系统(D-AMPS)等等这种无线电技术。D-AMPS覆盖了IS-136和IS-54标准。在这个领域里人们已经很熟悉这里的各种蜂窝系统、无线电技术和标准。蜂窝系统120可以是实现W-CDMA的通用移动电信系统(UMTS)，实现IS-2000和/或IS-95的CDMA2000 1x系统，实现IS-856的CDMA2000 1xEV-DO系统，GSM系统，或者一些其它系统。
宽带系统130可以是MediaFLO系统、手持数字视频广播(DVB-H)系统、陆地电视广播的综合业务数字广播(ISDB-T)系统，或者一些其它广播系统。在这个领域里人们已经很熟悉这里的各种广播系统。
卫星定位系统140可以是美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯GLONASS系统、欧洲伽利略系统或者某种其它卫星定位系统。以下描述中假设系统140是GPS。GPS是环绕地球的一个星群，有24颗在空间上很好地分布的卫星再加上一些备用卫星。每个GPS卫星都发射编码信号，这样就使得地球上的接收机能够基于足够数量的卫星(通常是4个)的测量结果以及这些卫星的已知位置，准确地估计它们的位置。
WLAN 150可以采用IEEE 802.11，后者是电气和电子工程师协会(IEEE)的一族标准。这些IEEE 802.11标准指定了接入点和站之间的无线电接口。目前，802.11a、802.11b和802.11g标准被广泛使用。每个IEEE 802.11标准都指定利用一种或多种调制技术在指定频带(例如2.4GHz或5GHz)上的操作。
WPAN 160可以采用蓝牙，蓝牙是被采用作为IEEE 802.15标准的一种近距离无线电技术。蓝牙支持无线设备110和蓝牙设备(例如头戴式耳机162)之间的通信。
如图1所示，无线设备110可以与蜂窝系统120中的一个或多个基站122，广播系统130中的一个或多个广播站132，一个或多个GPS卫星142，WLAN 150中的一个或多个接入点152和/或WPAN 160中的一个或多个蓝牙设备通信。与每个系统的通信可以是双向的(发射和接收)或单向的(只接收)。总而言之，无线设备110可以在任意给定时刻与任意数量的系统以及这些系统中的任何一个系统进行通信。
无线设备110可以是固定的或移动的，也可以被称为移动台、用户设备、终端、站、预订用户单元等等。无线设备110可以是蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、无线调制解调器、手持设备等等。为了清楚起见，以下描述中有很多是针对这样一个实施例的，其中的无线设备110能够与CDMA系统、GPS和蓝牙通信。这里的CDMA系统可以是UMTS、CDMA1X或CDMA1xEV-DO系统。
图2示出了无线设备110的一个实施例的框图。在这个实施例中，无线设备110包括CDMA天线210a和接收机220a，蓝牙天线210b和接收机220b，GPS天线210c和接收机210c。总之，无线设备110可以包括任意数量系统的任意数量的天线和任意数量的接收机。多个系统可以共享一个天线，如果这个天线能够为这些系统提供能够接受的性能。多个系统还可以共享接收机，如果这些系统不是同时接收信号。还可以将多个天线和/或多个接收机用于给定系统，例如用于实现接收分集和/或用于接收不同频带的信号(例如蜂窝和PCS频带)。
对于CDMA，天线210a接收基站122发射的信号，提供接收到的射频(RF)信号给接收机220a。在接收机220a中，低噪声放大器(LNA)220a将收到的射频信号放大，并提供放大了的射频信号。滤波器222a将放大了的射频信号滤波，让感兴趣的频带的信号分量通过，去掉带外噪声和不需要的信号。混频器224a利用来自LO发生器270的LO信号CLO将滤波后的射频信号下变频，提供下变频后的信号。将CLO信号的频率选择成使得感兴趣的射频通道中的信号分量被下变频到基带或接近基带。低通滤波器226a对下变频后的信号进行滤波，让感兴趣的射频通道中的信号分量通过，去掉噪声和不需要的信号。放大器226a对滤波后的基带信号进行放大，提供输出的基带信号。模数转换器(ADC)228a将输出的基带信号数字化，将输入样本Cin提供给数据处理器230。
与此类似，天线210b和接收机220b接收和处理来自WPAN160中的蓝牙设备的信号，提供输入样本Bin给数据处理器230。天线210c和接收机220c接收和处理来自GPS卫星的信号，并提供输入样本Gin给数据处理器230。虽然图2中为了简单起见没有画出，但是Cin、Bin和Gin输入样本可以是具有同相(I)和正交(Q)分量的复值样本。
图2画出了接收机220a、220b和220c的具体设计。总之，接收机可以采用直接到基带体系结构，用单独一级(如图2所示)进行下变频。也可以采用超外差式体系结构，用多级进行下变频。接收机还可以利用一级或多级放大器、滤波器、混频器等等进行信号处理。
数据处理器230处理Cin、Bin和Gin输入样本，并为每个系统提供输出数据。每个系统的处理取决于这一系统所使用的无线电技术，可以包括解调、译码等等。在图2中将数据处理器230画成单个处理器，但是它可以包括一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、处理器等等。
在一个实施例中，频率控制单元240估计参考振荡器250的频率误差并生成频率误差估计。参考振荡器250生成具有频率fref的主参考信号，它相对精确。一般而言，参考振荡器250可以是晶体振荡器(XO)、压控晶体振荡器(VCXO)、温度补偿晶体振荡器(TCXO)、VCTCXO或者某种其它类型的振荡器。在下面详细描述的一个实施例中，参考振荡器250是晶体振荡器。时钟发生器260接收主参考信号，以及频率误差估计，并为ADC 228a、228b和228c生成采样时钟，并且有可能为数据处理器230中的CDMA、蓝牙和GPS处理生成其它时钟信号。LO发生器270还可以接收主参考信号和频率误差估计，并为接收机220a、220b和220c生成LO信号。时钟发生器260和LO发生器270可以按照下面描述的方式实现。
控制器/处理器280引导无线设备110中各个单元的工作。控制器/处理器280可以决定哪个/哪些系统进行接收和/或接收哪个/哪些射频通道。存储器282为无线设备110储存程序代码和数据。
为了简单起见，图2中没有画出CDMA和蓝牙的发射机。每个发射机可以包括一级或多级放大器、滤波器、混频器、功率放大器等等。LO发生器270还可以基于来自参考振荡器250的主参考信号为发射机生成LO信号。
在图2所示的实施例中，使用单个参考振荡器250作为无线设备110支持的所有系统的参考频率。可以基于参考振荡器250为所有系统生成具有足够频率准确度的时钟和LO信号。这个实施例可以降低无线设备110的成本和复杂性。
图3是图2中参考振荡器250、时钟发生器260和数据处理器230的一个实施例的框图。在这个实施例中，参考振荡器250包括晶体振荡器310和热敏电阻312。晶体振荡器310生成具有频率fref和良好相位噪声特性的的主参考信号。作为一个具体实例，晶体振荡器310可以生成19.2MHz的主参考信号。在一个实施例中，晶体振荡器310不是压控的，也不针对温度进行补偿，这样做能够降低成本和复杂性。来自晶体振荡器310的主参考信号相对准确，但是因为各种源，例如温度、电路元件变化、电源、老化等等，可能有频率误差。参考频率随着温度变化而发生漂移，并且具有依赖于温度的频率误差。这一频率误差可以按照下面描述的方式加以考虑。
热敏电阻312检测晶体振荡器310附近的温度，并且提供表明检测到的温度的温度测量结果。温度测量结果可以用于补偿由温度引起的频率误差，如同下面描述的一样。热敏电阻312可以按照这一领域都知道的方式实现，并且可以靠近晶体振荡器310，以便获得晶体振荡器310经受的温度的准确测量结果。
在图3所示的实施例中，时钟发生器260包括分别用于CDMA、蓝牙和GPS的西格玛-德尔塔(∑Δ)频率综合器320a、320b和320c。综合器320a从晶体振荡器310接收主参考信号，从频率控制单元240接收频率误差估计，并且从例如数据处理器230或控制器280接收CDMA回环控制信号(slew control)。频率综合器320a基于所有这些输入生成具有准确频率的CDMA参考信号，如同下面描述的一样。频率综合器320b接收主参考信号、频率误差估计和蓝牙回环控制信号，并生成蓝牙参考信号。频率综合器320c接收主参考信号、频率误差估计和GPS回环控制信号，并生成GPS参考信号。每个系统参考信号都可以是时钟信号，用于生成时钟信号的信号，或者某个其它信号。
在图3所示的实施例中，基于CDMA系统估计参考振荡器250的频率误差，并将其提供给所有系统的频率综合器。CDMA具有良好的频率准确度，基于CDMA的频率纠正对于所有系统而言可能都足够。
数据处理器230包括从接收机220a接收Cin输入样本的CDMA处理器330。CDMA处理器330处理这些Cin输入样本，并提供晶体振荡器310的频率误差的初始估计。频率控制单元240基于来自CDMA处理器330的初始估计来导出频率误差估计，并将这一频率误差估计提供给所有频率综合器320a、320b和320c。这些频率综合器可以基于这一频率误差估计来纠正主参考信号的频率误差。
在图3所示的实施例中，频率综合器320a、320b和320c分别接收CDMA、蓝牙和GPS回环控制信号。每个回环控制信号都可以被用于控制有关频率综合器的操作。回环控制信号可以用于以下目的：
·允许频率综合器基于频率误差估计更新其频率，或者冻结频率综合器；
·限制频率综合器能够以多快的速度调整器频率；以及
·限制频率综合器能够以多大的量调整其频率。
还可以用回环控制信号来控制频率综合器的其它操作，为有关系统获得所需要的性能。例如，在长时间积分时，GPS需要非常稳定的频率，以便获得精确的GPS测量结果。在积分过程中，GPS回环控制信号可能会冻结频率综合器320c，以便为GPS测量获得稳定的频率。然后，在完成了积分以后，GPS回环控制信号可以启动(enable)频率综合器320c，并允许更新频率综合器。
在另一个实施例中，基于为每个系统收到的信号为这个系统独立地进行频率纠正。每个系统都可以有接收数据处理器和频率控制单元。接收数据处理器为系统处理输入样本，并为系统提供频率误差的初始估计。频率控制单元接收这些初始估计，并为这个系统的频率综合器生成频率误差估计。
图4说明西格玛-德尔塔频率综合器320x的一个实施例，可以将它用于图3所示的每一个频率综合器320a、320b和320c。西格玛-德尔塔频率综合器320x包括PLL410、分频器(divider)控制单元430和西格玛-德尔塔调制器440。
在PLL410中，相位-频率检测器412从参考振荡器250接收主参考信号，从分频器420接收分频后的信号，比较这两个信号的相位，并提供表明这两个信号之间相位误差的检测器信号。电荷泵(charge pump)414生成与检测到的相位误差成正比的误差信号。环路滤波器416对误差信号进行滤波，并为压控振荡器(VCO)418提供控制电压。环路滤波器416调整控制电压，使得分频后的信号的相位或频率锁定到主参考信号的相位或频率。VCO418生成振荡器信号，它具有控制电压确定的频率。分频器420将振荡器信号的频率除以因子N或N+1，并提供分频后的信号给相位-频率检测器412。一般而言，N可以是任意整数值。分频器422按照整数因子将振荡器信号分频，并提供系统参考信号。也可以换成将振荡器信号缓存，并作为系统参考信号来提供。
分频器控制单元430接收频率误差估计和回环控制信号并生成分频器比R。可以将VCO 418设计成工作于所需要的频率fvco，它可以是系统参考信号的频率的一倍或多倍。可以将分频器420的分频器比表示为：
R = f vco f ref = f vco f t arg et - f err - - - ( 1 )
其中：ftarget是参考振荡器250的目标频率；并且
ferr是参考振荡器250的实际频率fref和目标频率之间的频率误差，也
就是说ferr＝ftarget-fref。
目标频率也叫做标称参考频率。
如同公式(1)所示，分频器比R将主参考信号的频率误差考虑在内。这一频率误差可能来自各种源，如同上面所指出的一样，并且可以基于例如CDMA导频进行估计。如果频率误差为零，那么分频器比R就等于fvco/ftarget。如果参考频率低于目标频率，就用较高的分频器比来将负的频率误差考虑在内。相反，如果参考频率高于目标频率，就用较低的分频器比将正的频率误差考虑在内。调整分频器比来补偿频率误差，单位是百万分之一(ppm)。频率综合器320x提供所需要的频率，并且进一步补偿主参考信号的频率误差。
分频器控制单元430基于频率误差估计和已知的频率fvco和ftarget来确定分频器比R，例如如同公式(1)所示。频率ftarget对于所有系统而言都一样。频率fvco对于不同的系统可能不同。分频器控制单元430还可以根据回环控制信号冻结分频器比，限制分频器比的该变量，和/或限制分频器比的改变速率。
在一个实施例中，分频器控制单元430确定和提供分频器比R的L比特分数部分，其中一般而言，L可以是任意值。分频器比R在整数值N和N+1之间，也就是N≤R≤N+1。可以将分频器比表示为分数形式：R＝F+Fra，其中N是整数部分，Fra是分频器比的分数部分。分频器控制单元430可以将分数部分量化成L比特。可以将L选择成获得所需要的频率分辨率，并且L可以具有10、16比特或某个其它数量的比特。
西格玛-德尔塔调制器440从分频器控制单元430接收L比特分数部分，并且为分频器42生成分频器控制信号。在图4所示的实施例中，分频器控制信号是指示分频器420进行N或N+1分频的1比特控制信号。例如分频器控制信号上的逻辑低电平(0)可以对应于N分频，分频器控制信号上的逻辑高电平(1)可以对应于N+1分频。分频器控制信号上零的百分比由分频器比的分数部分决定，并且等于它。但是，分频器控制信号上零的分布方式使得量化噪声偏移到较高的频率，并且为来自VCO 418的振荡器信号获得良好的相位噪声特性。
在另一个实施例中，西格玛-德尔塔调制器440从分频器控制单元430接收这个L比特的分数部分，并且为分频器420生成M比特的分频器控制信号，其中M可以是大于1的任意整数值。在另一个实施例中，分频器控制单元430提供L比特分频器比，并且西格玛-德尔塔调制器440为分频器420生成M比特分频器控制信号。在这两个实施例中，分频器420可以按照M比特分频器控制信号确定的2M个可能的整数分频器比之一对振荡器信号分频。分频器控制单元430和西格玛-德尔塔调制器440还可以用其它方式来实现。
西格玛-德尔塔调制器440可以用各种设计来实现。例如，西格玛-德尔塔调制器440可以用级联拓扑结构、Cutler拓扑结构、Mash拓扑结构等等来实现。西格玛-德尔塔调制器440还可以具有任意阶，例如第一、第二、第三或更高阶。采用更高的阶能够实现更好的噪声整形(noise shaping)。
图5是西格玛-德尔塔调制器440的一个实施例的框图，它是一个二阶西格玛-德尔塔调制器。在这个实施例中，西格玛-德尔塔调制器440包括输入增益元件508，两级噪声整形，以及量化器530。增益元件508接收来自分频器控制单元430的输入值，并以增益G1对其进行缩放。
对于第一噪声整形级，加法器510从增益元件508的输出减去增益元件518的输出，将差提供给滤波器部分512。滤波器部分512包括加法器514和延迟元件516。加法器514将加法器510的输出与延迟元件516的输出相加。延迟元件516接收加法器514的输出，并提供一个时钟周期的延迟。对于第二噪声整形级，加法器520从延迟元件516的输出减去增益元件528的输出，将差提供给滤波器部分522。在滤波器部分522内，加法器524将加法器520的输出与延迟元件526的输出相加。延迟元件526接收加法器524的输出，并提供一个时钟周期的延迟。延迟元件516和526可以用移位寄存器来实现，移位寄存器由来自分频器420的分频后的信号触发。
量化器530对延迟元件526的输出进行量化，并为分频器控制信号提供输出值。增益元件518以增益G2对这个输出值进行缩放，增益元件528以增益G3对这个输出值进行缩放。可以将增益G1、G2和G3选择成为西格玛-德尔塔调制器440实现所需要的传输函数。
图5说明西格玛-德尔塔调制器440的一个示例性设计。也可以使用其它拓扑结构和/或其它阶的西格玛-德尔塔调制器。
在频率综合器中使用西格玛-德尔塔调制器能够提供特定的优点。这种西格玛-德尔塔调制器提供抖动(dithering)来避免振荡器信号中的寄生音调(spurious tones)，还进行噪声整形来将量化噪声推向较高的频率。抖动和噪声整形可以为振荡器信号因而为系统参考信号提供良好的相位噪声特性。可以将西格玛-德尔塔调制器设计成具有任意数量的比特，以便为系统参考信号获得所需要的频率分辨率。
在另一个实施例中，用多模块分频器(例如MN计数器)来进行非整数值分频，这也常常被称为分数N分频。非整数分频器比可以用两个整数值N和M之比也就是N/M来近似。(MN计数器的N与分频器420的N不同。)为N和M使用更多的比特，能够为非整数分频器比获得更高的精度。
在另一个实施例中，采用西格玛-德尔塔调制器和MN计数器的组合。这个MN计数器可以用西格玛-德尔塔调制器的电路的一部分来实现。可以例如根据系统需求或者支持的应用来选择使用西格玛-德尔塔调制器或MN计数器。例如，如果需要良好性能，就使用西格玛-德尔塔调制器。只要MN计数器的性能是能够接受的，就可以使用MN计数器。MN计数器具有较低的功耗。
分数N分频器还可以用其它设计来实现。在所有实施例中，可以动态地改变分频器比，在工作条件例如温度变化的情况下维持所需要的频率准确度。连续除数(例如有理数和无理数)允许选择需要的任意除数值，还允许从一个除数值向另一个平滑过渡，使得输出频率不会有任何跳变。连续除数可以用具有足够数量的位实现的高精度的西格玛-德尔塔调制器来近似。
无线设备110可以通过多条信号路径，例如视距路径和/或反射路径，从基站接收CDMA信号。因此，收到的CDMA信号可以包括多个信号实例，每一信号实例具有这个信号实例通过的信号路径决定的某个复增益和某个传输延迟。搜索器可以处理Cin输入样本来找出足够强度的信号实例。于是可以将这些信号实例用于处理。
图6说明图3所示CDMA处理器330和频率控制单元240的一个实施例。在这个实施例中，CDMA处理器330包括多(R)个分支处理器610a～610r。每个分支处理器610可以被分配成处理感兴趣的一条不同的信号路径。每个分支处理器610可以处理Cin输入样本来恢复CDMA信号中发送的导频码元，并且还可以基于恢复出来的导频码元估计频率误差。分配的分支处理器可以提供频率误差的初始估计给频率控制单元240。
在图6所示的实施例中，频率控制单元240包括滤波器620、数据库630和多路复用器(Mux)640。滤波器620从分配的分支处理器接收频率误差的初始估计，并且可以计算初始估计在分支处理器之间和/或时间上的平均值。滤波器620可以在分支处理器之间进行无加权的平均。也可以换成是滤波器620基于自己收到的信号强度对来自每个分支处理器的初始估计进行缩放，并且可以在分支处理器之间进行加权平均处理。滤波器620也可以用适当地选择的滤波器在时间上计算初始估计的平均值。滤波器620在每个更新间隔提供频率误差估计。
数据库630可以为参考振荡器250储存频率误差随温度的变化的数据库。数据库630可以从图3中的热敏电阻312接收温度测量结果。当无线设备110接收CDMA信号时，滤波器620提供参考振荡器250在当前温度下的频率误差估计。数据库630可以储存频率误差估计和对应的温度。当无线设备110不在接收CDMA信号时，数据库630可以提供储存下来的当前温度的频率误差估计。于是当接收CDMA信号时，可以构建频率误差随温度变化的数据库。可以更新这个数据库来将老化问题考虑进来。不接收CDMA信号时，可以将数据库用于纠正参考振荡器250因为温度而产生的频率误差。多路复用器640从滤波器620接收频率误差估计和/或从数据库630接收频率误差估计，在接收CDMA信号时从滤波器620提供频率误差估计，不接收CDMA信号时从数据库630提供频率误差估计。
在上面描述的实施例中，基于一个系统，例如CDMA，来估计参考振荡器250的频率误差。在另一个实施例中，基于无线设备110接收的多个系统来估计频率误差。例如，可以基于CDMA和GPS的测量结果来估计频率误差。可以将来自不同系统的频率误差估计进行平均来获得平均频率误差估计，提供给滤波器620。也可以换成是选择来自无线设备110当前正在接收的最准确系统的频率误差估计。
也可以将分开的频率控制单元用于需要闭环频率跟踪的每个系统。每个系统的频率控制单元可以估计这个系统的频率误差，并且可以为有关的频率综合器320提供频率误差估计给分频器控制单元430。分频器控制单元430可以随后生成合适的分频器比来纠正频率误差。
图4说明可以用于一个系统的西格玛-德尔塔频率综合器。多个系统的多个西格玛-德尔塔频率综合器可以基于同样的主参考信号工作，如图3所示。每个西格玛-德尔塔频率综合器可以包括为有关系统需要的频率设计的VCO。每个西格玛-德尔塔频率综合器都可以纠正主参考信号的频率误差，这个频率误差可以基于CDMA和/或某个其它系统来加以估计。每个西格玛-德尔塔频率综合器可以使用不同的分频器比来获得这个有关系统需要的频率。此外，每个西格玛-德尔塔频率综合器还可以由有关的回环控制信号独立控制，例如冻结频率综合器，或者限制频率综合器改变的速率或大小。每个西格玛-德尔塔频率综合器的PLL组件和VCO可以在片上实现，这样能够降低成本、功耗并缩小电路面积。
图2中的LO发生器270也可以用多个频率综合器来实现，例如按照图3中时钟发生器260的类似的方式。LO发生器270的每个频率综合器都可以按照图4所示的方式或者用某种其它设计来实现。LO发生器270中的频率综合器的VCO可以工作于与时钟发生器260中VCO的频率不同的频率。
根据需要的是什么频率，还可以用数控振荡器(NCO)来代替频率综合器中的VCO。NCO接收输入时钟(例如主参考信号)，并且生成输出时钟，其频率是输入时钟频率的一个分数。可以用数字电路来实现NCO。
可以将每个系统的频率综合器设计成满足有关系统的需要。例如，可以将具有完全能力的西格玛-德尔塔频率综合器用于CDMA和GPS，将没有任何PLL并且没有任何温度补偿频率纠正能力的简单分数分频器用于WLAN和蓝牙。如果多个系统具有类似或相关的参考信号需求，那么这些系统可以共享共用的西格玛-德尔塔频率综合器。例如，可以选择VCO频率，从而使得通过将这个振荡器信号用一个整数值来分频能够获得一个系统的参考信号，将这同一个振荡器信号用另一个整数值来分频能够获得另一个系统的参考信号。
在图2所示的实施例中，基于来自参考振荡器250的主参考信号生成所有系统的采样时钟和LO信号。没有西格玛-德尔塔频率综合器的频率纠正，给定系统的输入样本会存在(1)因为用于下变频的LO信号的误差而产生的频率误差(有时称为“频率多普勒”)；以及(2)因为用于数字化的采用时钟里的误差产生的定时误差(有时称为“代码多普勒”)。图2中的实施例通过同时纠正LO发生器和时钟发生器来同时纠正频率和定时误差。在另一个实施例中分开纠正频率和定时误差，例如在信号已经被下变频到基带并且已经数字化以后。可以用数字旋转器来纠正输入样本中的频率误差，数字旋转器将输入样本乘以频率误差估计决定的复正弦。频率控制环可以例如基于导频来导出频率误差估计。输入样本中的定时误差可以用重新生成时钟电路(re-clockingcircuit)或者在正确时刻生成样本的重新采样电路来纠正。可以用时间跟踪环来估计定时误差，为重新生成时钟或重新采样电路生成定时控制信号。图2所示的实施例在下变频之前纠正频率误差。这样做的优点是存在很大的频率误差时，信号不会因为太靠近接收路径中任何滤波器(例如滤波器222a或226a)的频带边缘而受到损伤。
为了清楚起见，将上面的大多数描述用于无线设备110的接收部分。还可以将这些技术用于无线设备110的发射部分。可以将具有多个频率综合器的L0发生器用于多个系统的多个发射器。这些频率综合器中的每一个可以例如按照图4所示来实现。如果合适，还可以将旋转器和/或重新采样电路用于每个系统的发射路径。
可以将这里描述的技术用于为需要参考信号的每个系统生成准确的参考信号。每个系统都可以独立地控制它的频率综合器来满足这个系统的需求。所有频率综合器都可以基于能够用固定晶体振荡器生成的共同的主参考信号来进行工作。可以由一个或多个系统来估计这个晶体振荡器的频率误差，并且可以由所有频率综合器去除频率误差。
图7说明用于为多个系统生成参考信号的过程700的一个实施例。例如用晶体振荡器生成主参考信号(框712)。基于来自系统的导频或者频率误差随温度变化的数据库，导出主参考信号的频率误差估计(框714)。例如利用多个西格玛-德尔塔频率综合器，基于主参考信号和频率误差估计为多个系统生成多个系统参考信号(框716)。
在框714的实施例中，将一个系统(例如CDMA系统)的输入样本进行处理来获得主参考信号的频率误差的初始估计。然后基于频率误差的初始估计来导出频率误差估计。在框714的另一个实施例中，获得温度测量结果。从频率误差随温度的变化数据库提取与温度测量结果对应的频率误差，作为主参考信号的频率误差估计来提供。
在框716的实施例中，基于每个系统的频率误差估计和回环控制信号为这个系统导出分频器比。回环控制可以冻结分频器比，限制分频器比的变化速率，或者限制分频器比的大小。基于每个系统的分频器比并利用西格玛-德尔塔调制器为这个系统生成分频器控制信号。基于每个系统的分频器控制信号为这个系统生成系统参考信号。系统参考信号可以是时钟信号、LO信号或某个其它信号。
这里描述的技术可以用各种手段来实现，例如用硬件、固件、软件或者它们的组合。对于硬件实现，这里描述的单元和电路可以用一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、电子器件、设计成实现这里描述的功能的其它电子单元，或者它们的组合来实现。例如，图3所示的时钟发生器260可以在ASIC、RF集成电路(RFIC)或者它们的组合中实现。
这些技术的某些方面可以用执行这里描述的功能的软件和/或固件(例如程序、函数等这种模块)来实现。固件和/或软件代码可以储存在存储器里(例如图2中的存储器282里)，并由处理器(例如处理器280)执行。存储器可以在处理器内，也可以在处理器外实现。
这里公开的实施例的以上描述是为了让本领域技术人员制造或使用本发明。对这些实施例的各种修改对于本领域技术人员而言是显而易见的，可以将这里给出的一般原理应用于其它实施例而不会偏离本发明的实质或范围。因此本发明不限于这里给出的实施例，而是与这里公开的原理和新颖特征的最大范围一致。

Claims (31)

1.一种装置，包括：
第一控制单元，用于估计主参考信号的频率误差，并提供频率误差估计；以及
多个频率综合器，用于接收所述主参考信号，并且为多个系统生成多个系统参考信号，其中至少一个频率综合器基于来自所述第一控制单元的频率误差估计来纠正所述主参考信号的频率误差。
2.如权利要求1所述的装置，还包括：
晶体振荡器，用于生成所述主参考信号。
3.如权利要求1所述的装置，其中每个频率综合器包括：
西格玛-德尔塔调制器，用于生成分频器控制信号；以及
锁相环(PLL)，用于接收所述主参考信号和所述分频器控制信号，并生成系统参考信号。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述PLL包括：
压控振荡器(VCO)，用于生成振荡器信号；以及
分频器，用于根据来自所述西格玛-德尔塔调制器的分频器控制信号所选择的多个整数值，对所述振荡器信号进行分频。
5.如权利要求3所述的装置，其中每个频率综合器还包括：
第二控制单元，用于基于所述频率误差估计生成分频器比，并为所述西格玛-德尔塔调制器提供输出。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述第二控制单元还接收回环控制信号，并基于所述频率误差估计和所述回环控制信号生成所述分频器比。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述第二控制单元用于冻结所述分频器比，以限制所述分频器比的改变速率，或者基于所述回环控制信号限制所述分频器比的大小。
8.如权利要求1所述的装置，其中所述第一控制单元包括：
滤波器，用于接收所述主参考信号的频率误差的初始估计，并且基于所述频率误差的初始估计导出所述频率误差估计。
9.如权利要求8所述的装置，还包括：
数据处理器，用于为蜂窝系统处理输入样本，并提供所述主参考信号的频率误差的所述初始估计。
10.如权利要求8所述的装置，还包括：
数据处理器，用于为码分多址(CDMA)系统处理输入样本，并提供所述主参考信号的频率误差的所述初始估计。
11.如权利要求8所述的装置，其中所述第一控制单元还包括：
存储器，用于储存频率误差随温度变化的数据库，接收温度测量结果，并提供与所述温度测量结果对应的频率误差，作为所述主参考信号的频率误差估计。
12.如权利要求1所述的装置，其中所述多个系统包括蜂窝系统和卫星定位系统。
13.如权利要求1所述的装置，其中所述多个系统包括码分多址(CDMA)系统和全球定位系统(GPS)。
14.如权利要求1所述的装置，其中所述多个系统包括蓝牙、无线局域网(WLAN)或者这两者。
15.如权利要求1所述的装置，其中所述多个系统参考信号是时钟信号。
16.如权利要求1所述的装置，其中所述多个系统参考信号是本地振荡器(LO)信号。
17.一种集成电路，包括：
控制单元，用于估计主参考信号的频率误差，并提供频率误差估计；以及
多个频率综合器，用于接收所述主参考信号，并且为多个系统生成多个系统参考信号，其中至少一个频率综合器基于来自所述控制单元的频率误差估计来纠正所述主参考信号的频率误差。
18.如权利要求17所述的集成电路，其中每个频率综合器包括：
西格玛-德尔塔调制器，用于为锁相环(PLL)生成分频器控制信号。
19.如权利要求17所述的集成电路，还包括：
存储器，用于储存频率误差随温度变化的数据库，接收温度测量结果，并提供与所述温度测量结果对应的频率误差，作为所述主参考信号的频率误差估计。
20.一种无线设备，包括：
晶体振荡器，用于生成主参考信号；
控制单元，用于估计所述主参考信号的频率误差，并提供频率误差估计；以及
多个频率综合器，用于接收所述主参考信号，并且为多个系统生成多个系统参考信号，其中至少一个频率综合器基于来自所述控制单元的频率误差估计来纠正所述主参考信号的频率误差。
21.如权利要求20所述的无线设备，其中每个频率综合器包括：
西格玛-德尔塔调制器，用于生成分频器控制信号；以及
锁相环(PLL)，用于接收所述主参考信号和所述分频器控制信号，并生成系统参考信号。
22.如权利要求20所述的无线设备，还包括：
数据处理器，用于为码分多址(CDMA)系统处理输入样本，并提供所述主参考信号的频率误差的初始估计，其中所述控制单元用于基于所述频率误差的初始估计导出所述频率误差估计。
23.如权利要求20所述的无线设备，其中所述控制单元包括：
存储器，用于储存频率误差随温度变化的数据库，接收温度测量结果，并提供与所述温度测量结果对应的频率误差，作为所述主参考信号的频率误差估计。
24.一种方法，包括：
生成主参考信号；
为所述主参考信号导出频率误差估计；以及
基于所述主参考信号和所述频率误差估计，为多个系统生成多个系统参考信号。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述生成多个系统参考信号包括：
基于所述频率误差估计并利用西格玛-德尔塔调制器为每个系统生成分频器控制信号；以及
基于每个系统的分频器控制信号为该系统生成系统参考信号。
26.如权利要求25所述的方法，其中所述生成多个系统参考信号包括：
为每个系统接收回环控制信号，所述回环控制信号用于冻结分频器比，以限制所述分频器比的改变速率，或者限制所述分频器比的大小；以及
基于每个系统的分频器比为该系统生成所述分频器控制信号。
27.如权利要求24所述的方法，其中所述导出频率误差估计包括：
获得温度测量结果；
从频率误差随温度变化的数据库获得与所述温度测量结果对应的频率误差；以及
提供从所述数据库获得的所述频率误差，作为所述主参考信号的所述频率误差估计。
28.一种装置，包括：
用于生成主参考信号的模块；
用于为所述主参考信号导出频率误差估计的模块；以及
用于基于所述主参考信号和所述频率误差估计，为多个系统生成多个系统参考信号的模块。
29.如权利要求28所述的装置，其中用于生成多个系统参考信号的模块包括：
用于基于所述频率误差估计并利用西格玛-德尔塔调制器为每个系统生成分频器控制信号的模块；以及
用于基于每个系统的分频器控制信号为该系统生成系统参考信号的模块。
30.如权利要求29所述的装置，其中用于生成多个系统参考信号的模块包括：
用于为每个系统接收回环控制信号的模块，所述回环控制信号用于冻结分频器比，以限制所述分频器比的改变速率，或者限制所述分频器比的大小；以及
用于基于每个系统的分频器比为该系统生成所述分频器控制信号的模块。
31.如权利要求28所述的装置，其中所述用于导出频率误差估计的模块包括：
用于获得温度测量结果的模块；
用于从频率误差随温度变化的数据库获得与所述温度测量结果对应的频率误差的模块；以及
用于提供从所述数据库获得的所述频率误差，作为所述主参考信号的所述频率误差估计的模块。
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