CN102405678B - 一种低频时钟校准方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低频时钟校准方法，包括：计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率；并且，计算本次低频时钟校准之前n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数；判断本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值是否小于预设差值门限，如果本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值小于预设差值门限，则根据本次低频时钟校准中计算得到的低频时钟频率计算睡眠周期数。本发明实施例还提供了一种低频时钟校准装置，该方法及装置能够减少低频时钟的校准时间，降低终端丢网现象的产生。

Description

一种低频时钟校准方法及装置
技术领域
本发明涉及时钟校准技术，尤其涉及一种低频时钟校准方法及装置。
背景技术
待机功耗是移动终端产品的主要竞争点之一。待机功耗取决于很多因素，其中最关键的是待机过程中唤醒接收寻呼时产生的动态功耗。而影响唤醒时间的主要因素又包括：预热、同步、接收和解调、测量以及低频时钟校准等。其中，在大部分方案中时钟校准耗时最长，成为影响待机功耗的最主要因素之一。
一般的，系统的高频时钟源是26MHz的压控温补晶体振荡器（VCTCXO），在无线基带芯片内部通过一个PLL倍频到52MHz（或者其他频率）的高频时钟源作为系统时钟。由于VCTCXO需要耗电2-4mA，耗电量大，为了降低功耗，在系统的睡眠状态下，一般通过32.768K的晶体振荡器输出的低频时钟来维持系统定时，该低频时钟也称为睡眠时钟。
具体的，在待机模式下，终端按照网络侧所配置的非连续接收（DRX）周期进行睡眠唤醒过程，睡眠时高频时钟被停止以降低功耗，由低频时钟来产生各种需要的时序和定时。但是，高频时钟和低频时钟由于时钟的物理特性，均存在频率偏差。高频时钟的频率偏差通过自动频率校正，稳定在0.1ppm的范围内。低频时钟由于使用晶体振荡器产生，其频率的稳定度比较差，其在全温范围内的频率偏差通常在30-50ppm左右。
因此，在每个DRX周期到来时需要先进行低频时钟的校准，计算得到终端在睡眠状态下低频时钟的睡眠周期数，以便终端可以在低频时钟经过睡眠周期数个周期之后执行睡眠唤醒过程，进行网络侧信号的接收；计算得到所述睡眠周期数后，终端才能进入真正的睡眠状态。从而通过上述的低频时钟校准防止低频时钟的频偏超过系统所能允许的最大频偏，造成终端丢网。在现有技术中，低频时钟校准的实现方法一般为：确定预设的N个低频时钟周期所对应的高频时钟周期的个数M，计算N与M的比值得到低频时钟的频率，据此计算睡眠周期数，完成低频时钟的校准，校准后系统才能进入真正的睡眠状态。
而以上的时钟校准方法中，在时钟稳定度没有误差的情况下，由于低频时钟与高频时钟不同步则测量过程仍然可能带来0-2个高频时钟周期的误差。如图1所示，根据上图可知校准过程会引入误差，而现有技术中如果想要减小该误差的影响，则需要增加校准时间，也即减少了系统真正睡眠的时间，从而导致系统功耗的增加；而且，该校准方法并无法对校准后终端进入睡眠过程时温度变化所造成的低频时钟的频偏进行预测，如温度变化大时，很可能在时钟校准后终端进入睡眠状态时，造成低频时钟的频偏超出系统允许的最大频偏，从而使得终端仍然产生丢网问题。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，提供一种低频时钟校准方法及装置，能够减少低频时钟的校准时间，降低终端丢网现象的产生。
为此，本发明实施例采用如下技术方案：
本发明实施例提供一种低频时钟校准方法，包括：
计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率；并且，计算本次低频时钟校准之前n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数；
判断本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值是否小于预设差值门限，如果本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值小于预设差值门限，则根据本次低频时钟校准中计算得到的低频时钟频率计算睡眠周期数；
其中，所述计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率包括：
启动低频时钟计数器以及高频时钟计数器；
确定预设N个低频时钟周期所对应的高频时钟周期的个数M；
计算低频时钟周期个数N与高频时钟周期个数M的比值，作为本次低频时钟校准中的低频时钟频率；N和M为大于1的整数。
本发明实施例还提供一种低频时钟校准装置，包括：
第一计算单元，用于计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率；并且，计算本次低频时钟校准之前n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数；
判断单元，用于判断本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值是否小于预设差值门限；
第二计算单元，用于本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值小于预设差值门限时，根据本次低频时钟校准中计算得到的低频时钟频率计算睡眠周期数；
其中，所述第一计算单元包括：
启动子单元，用于启动低频时钟计数器以及高频时钟计数器；
确定子单元，用于确定预设N个低频时钟周期所对应的高频时钟周期的个数M；
第一计算子单元，用于计算低频时钟周期个数N与高频时钟周期个数M的比值，作为本次低频时钟校准中的低频时钟频率；N和M为大于1的整数；
第二计算子单元，用于计算本次低频时钟校准之前预设n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数。
对于上述技术方案的技术效果分析如下：
每次进行时钟校准时，除了计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率外，还确定其与之前预设n个时钟校准中的低频时钟频率的平均值之间的差值小于差值门限，从而既可以降低由于低频时钟与高频时钟不同步所导致的校准误差；而且，可以保证时钟校准后系统进入睡眠状态时，低频时钟随温度变化产生的频偏不会超过系统所能允许的最大频偏，防止了终端丢网现象的产生。
附图说明
图1为现有技术中由于睡眠时钟与系统时钟不同步导致的测量偏差示意图；
图2为本发明实施例一种低频时钟校准方法流程示意图；
图3为本发明实施例另一种低频时钟校准方法流程示意图；
图4为本发明实施例不同温度变化速率情况下的低频时钟频率变化曲线示意图；
图5为本发明实施例一种低频时钟校准装置结构示意图。
具体实施方式
以下，结合附图详细说明本发明实施例低频时钟校准方法及装置的实现。
图2为本发明实施例低频时钟校准方法流程示意图，如图2所示，该方法包括：
步骤201：计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率；并且，计算本次低频时钟校准之前预设n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数；
步骤202：判断本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值是否小于预设差值门限，如果本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值小于预设差值门限，则根据本次低频时钟校准中计算得到的低频时钟频率计算睡眠周期数。
晶体振荡器的频率稳定度受温度、晶体老化等环境因素的影响。晶体老化速度为+/-3ppm/年，所以在一个DRX周期内可以忽略老化对频率稳定度的影响。温度为终端待机过程中影响晶体频率稳定性的最重要因素。而温度变化是一个渐变过程，所以可以认为低频时钟的频偏变化在两个连续的DRX周期内具有相同的变化趋势。在本发明实施例就利用晶体频偏的渐变性来预测按照目前晶体振荡器的频率变化情况，进行该次时钟校准后终端进入睡眠状态时，晶体振荡器随温度变化所产生的频率偏差是否能够一直满足需求。具体的，计算本次低频时钟校准，低频时钟频率与本次低频时钟校准之前预设n次时钟校准中低频时钟频率的平均值的差值，来将晶体振荡器由于温度变化所产生的频偏变化量化，将该差值与预设的差值门限比较，如果小于差值门限则表示该DRX周期内进行了本次低频时钟校准后终端进入睡眠状态时，低频时钟随温度变化所产生的频偏不会超过系统所能容忍的最大频偏，不会导致丢网的现象出现。
图2所示的低频时钟校准方法中，除了计算本次DRX周期内低频时钟频率外，还确定其与之前预设n个时钟校准中低频时钟频率的平均值之间的差值小于差值门限，从而既可以降低由于低频时钟与高频时钟不同步所导致的校准误差；而且，可以预测终端进入睡眠状态时，低频时钟随温度变化所产生的频偏不会超过系统所能允许的最大频偏，导致终端丢网。
在图2的基础上，通过图3对本发明实施例低频时钟校准方法进行更为详细的说明。如图3所示，在确定DRX周期到来时，本发明低频时钟校准方法包括以下步骤：
步骤301：同时启动低频时钟计数器以及高频时钟计数器；
步骤302：确定低频时钟计数器计N个低频时钟周期时，高频时钟计数器所计的高频时钟周期的个数M；N和M为大于1的整数。
步骤303：计算低频时钟周期个数N与高频时钟周期个数M的比值，作为本次低频时钟校准中的低频时钟频率；
该低频时钟频率也即为：一个低频时钟周期所对应的高频时钟周期的个数。
步骤304：计算本次时钟校准之前预设n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数；
步骤305：计算本次时钟校准中低频时钟频率与所述平均值之间的差值；
步骤306：判断所述差值是否大于预设差值门限，如果是，返回步骤301，启动高频时钟计数器以及低频时钟计数器重新进行计数以及计算；否则，执行步骤307。
步骤307：根据本次时钟校准中计算得到的低频时钟频率计算睡眠周期数。
这里，在计算所述睡眠周期数时，一般是根据预设的终端睡眠状态持续时间以及低频时钟频率计算得到，从而使得终端可以在低频时钟经过所述周期数个周期后，执行睡眠唤醒过程，接收网络侧发来的信号，以使终端不出现丢网现象。
通过以上步骤，即完成了所述时钟校准。当完成了时钟校准后，终端可进入睡眠状态，此时，高频时钟以及基带芯片等不工作，由低频时钟产生时序以及定时。
其中，步骤305中根据本次时钟校准中低频时钟频率与前n次时钟校准中低频时钟的平均值计算两者之间的差值，也即得到低频时钟频率随温度的变化值，如果该差值小于预设的差值门限ε频率偏差sleep门限，则可以认为进行该次低频时钟校准后终端进入睡眠状态时，在整个的睡眠时间内低频时钟的频偏变化缓慢，其频偏将小于系统所能允许的最大频偏ε允许最大频偏，则进行了时钟校准后允许终端进入睡眠状态；如果该差值大于差值门限ε频率偏差sleep门限，则可以认为目前频偏变化较快，则禁止终端进入睡眠状态，重新返回步骤301启动下一次低频时钟校准过程，直到确定差值小于预设的差值门限ε频率偏差sleep门限，才允许终端进入睡眠状态。
其中，最大频偏ε允许最大频偏为DRX周期内低频时钟定时误差小于系统需求时，系统所允许的低频时钟频率的最大偏差。该值可通过允许定时误差以及DRX周期计算获得。
差值门限ε频率偏差sleep门限为判断当前低频时钟频率变化是否缓慢的门限，该门限由用户设置。其中，一般差值门限ε频率偏差sleep门限小于所述最大频偏ε允许最大频偏，优选地，可以选取为允许最大频偏的70%左右，即70%ε允许最大频偏左右。
如图4所示，图中的曲线ABC分别对应不同温度变化速率δ0/δ1/δ2(其中δ0>δ1>δ2)情况下的低频时钟频率变化曲线。相同定时时间和ΔT温差，温度变化速率越大则引起的低频时钟的频率偏差越大。
通信系统最大睡眠时间为TDRX,曲线A在TDRX时间内温度导致频偏大于ε允许最大频偏与ε校准引入误差max之差，则唤醒后可能导致同步失败需要重新进行小区搜索；ε校准引入误差max是指校准时由于高频时钟和低频时钟不对齐导致的校准误差。
曲线B在TDRX时间内温度导致频偏小于ε允许最大频偏与ε校准引入误差max之差，唤醒后能够正常同步。但是其频偏大于ε频率偏差sleep门限与ε校准引入误差max之差，标志上一次DRX睡眠过程中温度变化较大，本次DRX睡眠周期可能会出现较大的频率偏差，此时禁止终端进入睡眠状态，重新启动时钟校准过程，等待温度变化变小；
曲线C在TDRX时间内温度导致频偏小于ε频率偏差sleep门限与ε校准引入误差max之差，标志上一次DRX睡眠温度变化较小，由于温度变化趋势相对缓慢，则认为以目前温度变化趋势终端在本次DRX周期能够进入睡眠状态。
与本发明实施例的低频时钟校准方法相对应的，本发明实施例还提供了一种低频时钟校准装置，如图5所示，该装置包括：
第一计算单元510，用于计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率；并且，计算本次低频时钟校准之前预设n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数；
判断单元520，用于判断本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值是否小于预设差值门限；
第二计算单元530，用于本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值小于预设差值门限时，根据本次低频时钟校准中计算得到的低频时钟频率计算睡眠周期数。
优选地，如图5所示，该装置还可以包括：
处理单元540，用于判断本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值不小于预设差值门限时，控制计算单元重新启动低频时钟校准。
优选地，所述第一计算单元510可以包括：
启动子单元，用于启动低频时钟计数器以及高频时钟计数器；
确定子单元，用于确定预设N个低频时钟周期所对应的高频时钟周期的个数M；
第一计算子单元，用于计算低频时钟周期个数N与高频时钟周期个数M的比值，作为本次低频时钟校准中的低频时钟频率；N和M为大于1的整数；
第二计算子单元，用于计算本次低频时钟校准之前预设n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数。
图5所示的低频时钟校准装置中，每次进行时钟校准时，除了计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率外，还确定其与之前预设n个时钟校准中的低频时钟频率的平均值之间的差值小于差值门限，从而既可以降低由于低频时钟与高频时钟不同步所导致的校准误差；而且，可以保证时钟校准后系统进入睡眠状态时，低频时钟随温度变化产生的频偏不会超过系统所能允许的最大频偏，防止了终端丢网现象的产生。
本领域普通技术人员可以理解，实现上述实施例的方法的过程可以通过程序指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于可读取存储介质中，该程序在执行时执行上述方法中的对应步骤。所述的存储介质可以如：ROM/RAM、磁碟、光盘等。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种低频时钟校准方法，其特征在于，包括：
计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率；并且，计算本次低频时钟校准之前n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数；
判断本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值是否小于预设差值门限，如果本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值小于预设差值门限，则根据本次低频时钟校准中计算得到的低频时钟频率计算睡眠周期数；
其中，所述计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率包括：
启动低频时钟计数器以及高频时钟计数器；
确定预设N个低频时钟周期所对应的高频时钟周期的个数M；
计算低频时钟周期个数N与高频时钟周期个数M的比值，作为本次低频时钟校准中的低频时钟频率；N和M为大于1的整数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
判断本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值不小于预设差值门限时，返回所述计算步骤，重新进行低频时钟校准。
3.一种低频时钟校准装置，其特征在于，包括：
第一计算单元，用于计算本次低频时钟校准中的低频时钟频率；并且，计算本次低频时钟校准之前n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数；
判断单元，用于判断本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值是否小于预设差值门限；
第二计算单元，用于本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值小于预设差值门限时，根据本次低频时钟校准中计算得到的低频时钟频率计算睡眠周期数；
其中，所述第一计算单元包括：
启动子单元，用于启动低频时钟计数器以及高频时钟计数器；
确定子单元，用于确定预设N个低频时钟周期所对应的高频时钟周期的个数M；
第一计算子单元，用于计算低频时钟周期个数N与高频时钟周期个数M的比值，作为本次低频时钟校准中的低频时钟频率；N和M为大于1的整数；
第二计算子单元，用于计算本次低频时钟校准之前预设n次时钟校准中低频时钟频率的平均值；n大于1，且n为整数。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：
处理单元，用于判断本次低频时钟校准中的低频时钟频率与所述平均值之间的差值不小于预设差值门限时，控制计算单元重新启动低频时钟校准。
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