CN104683039B - 通信终端的晶振频率校准方法与校准装置 - Google Patents
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Abstract
一种通信终端的晶振频率校准方法与校准装置，所述通信终端的晶振频率校准方法包括：测量获得所述通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进；基于调整系数以及所述基准频率调整步进，确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进，所述调整系数为所述信道中心频点与所述参考晶振的中心频率之间的比值。本发明技术方案既能够增加频率校准的灵活性和高效性，即支持通信终端在任意通信模式、任意频点的晶振频率校准，又提高了频率校准精度，适用于任意频段甚至某一个超宽频段。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种通信终端的晶振频率校准方法与校准装置。
背景技术
长期演进（LTE，Long Term Evolution）技术是第三代移动通信技术（3G）的演进，始于2004年3GPP的多伦多会议。LTE并非人们普遍误解的第四代移动通信技术（4G），而是3G与4G技术之间的一个过渡，是3.9G的全球标准，它改进并增强了3G的空中接入技术，采用正交频分复用技术（OFDM，Orthogonal Frequency Division Multiplexing）和多入多出技术（MIMO，Multiple-Input Multiple-Output）作为其无线网络演进的唯一标准，在20MHz频谱带宽下能够提供下行326Mbit/s与上行86Mbit/s的峰值速率，改善了小区边缘用户的性能，提高小区容量和降低系统延迟。
随着LTE技术的日益发展成熟以及其通信终端的商用化进程的加快，为了迎接LTE通信终端（包括手机、无线上网卡和模块等）的大批量生产，需要自动校准通信终端完成上述批量生产任务，所述自动校准至少包括自动功率控制（APC，Automatic Power Control）校准和自动频率控制（AFC，Automatic Frequency Control）校准，其中AFC校准是使通信终端的输出信号频率与给定频率保持确定关系的自动控制方法。
在LTE通信终端的研发和生产过程中，需要进行频率综合器的频率精度校准，这样才能和基站保持同步，节省开机找网时间，尤其在高低温环境下进行频率跟踪。
由于参考晶振（例如中心频率为26MHz的温度补偿型晶体振荡器（TCXO，Temperature Compensate X'tal(crystal)Oscillator））在电压控制下的频率调整步进在不同的频段（Band）是不一样的，即使在同一个频段，如LTE系统中频段号为“Band41”的频段有190MHz的频谱带宽，因此用一个频率调整步进进行晶振频率校准是不精确的。现在3G/4G手机晶振频率校准普遍采用全球移动通信系统（GSM，Global System for MobileCommunications）的晶振校准方法，如在低频段通用型全球移动通信系统（UGSM，UniversalGSM）/增强型全球移动通信系统（EGSM，Enhanced GSM）校准出一个斜率值，高频段如分散控制系统（DCS，Distributed Control System）/个人通讯服务（PCS，PersonalCommunications Service）就是用这个值的2倍作为高频段的频率调整步进。
现有技术的缺点是在现有通信终端上仅仅区分为高频和低频两个频率调整步进，而对于支持多种通信模式（通信制式）、多个频段的各个频点的通信终端（即支持多模多频的通信终端）上仍然使用这种方法，显然不太精确，因此难以适应对于支持多模多频的通信终端的晶振频率校准。
发明内容
本发明解决的问题是现有的晶振频率校准方法因其校准精度较低，难以适应对于支持多模多频的通信终端的晶振频率校准。
为解决上述问题，本发明技术方案提供一种通信终端的晶振频率校准方法，包括：
测量获得所述通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进；
基于调整系数以及所述基准频率调整步进，确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进，所述调整系数为所述信道中心频点与所述参考晶振的中心频率之间的比值。
可选的，所述测量获得所述通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进包括：
控制所述通信终端发射一个预定频率的信号；
分别获取在任意两个不同频率控制字控制下所述通信终端的输出频率的测量值；
计算测量得到的两个输出频率与所述预定频率之间的频率差值；
以两个频率差值之差、两个不同频率控制字之差以及所述预定频率与所述参考晶振的中心频率之间的比值，确定所述参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进。
可选的，所述通信终端的晶振频率校准方法还包括：以所述基准频率调整步进、任一频率控制字及其控制下所述通信终端的输出频率与所述预定频率之间的频率差值，确定所述参考晶振在其中心频率下对应的频率控制字。
可选的，所述预定频率的信号为与所述通信终端支持的任意通信模式任意频段下的中心频点相差预定频偏的信号。
可选的，所述通信终端的晶振频率校准方法还包括：存储所述参考晶振的中心频率以及测量获得的所述基准频率调整步进，所述确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进是通过读取存储的所述参考晶振的中心频率以及所述基准频率调整步进后进行计算获得。
可选的，所述通信终端支持在一种或一种以上通信模式下工作。
可选的，所述通信终端支持在一个或一个以上频段下工作。
为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种通信终端的晶振频率校准装置，包括：
测量获得单元，适于测量获得所述通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进；
确定单元，适于基于调整系数以及所述基准频率调整步进，确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进，所述调整系数为所述信道中心频点与所述参考晶振的中心频率之间的比值。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下优点：
通过先测量获得待校准通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进，再基于调整系数以及所述基准频率调整步进确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进，由此实现了将任意通信模式、任意频点下的晶振频率校准归一化到各个通信模块公用的参考晶振，实际频率校准过程中再提取这些公共信息并适应到某种通信模式、某个频点的特性，既增加了频率校准的灵活性和高效性，即支持通信终端在任意通信模式、任意频点的晶振频率校准，又提高了频率校准精度，适用于任意频段甚至某一个超宽频段。
附图说明
图1是本发明实施方式提供的通信终端的晶振频率校准方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的测量获得基准频率调整步进的流程示意图；
图3是本发明实施例的通信终端的晶振频率校准装置的结构示意图。
具体实施方式
如背景技术所述，现有技术中对于通信终端的频率综合器的频率校准仅仅区分为高频和低频两个频率调整步进，因其校准精度较低，难以适应对于支持多模多频的通信终端的晶振频率校准。
本领域技术人员知晓，通信终端的频率校准精度较低将导致搜网时间慢以及同步过程中频率收敛速度慢，尤其高低温下进行搜网和同步，如果采用现有技术的频率校准方法，校准精度将更加恶化，但若是针对每种通信模式、每个频段下都进行频率校准则又显得校准效率太低。
因此，本发明实施方式提供一种通信终端的晶振频率校准方法，通过多种通信模式或模式组合（如五模，三模，双模，单模）的通信终端中在任意通信模式、任意频段下的频率校准，保存参考晶振（例如TCXO）的频率特性，包括中心振荡频率和基准频率调整步进这两个校准结果。当通信终端在正常工作模式下，再通过调取前面两个校准结果，计算当前工作频点和频率调整步进放大倍数，精确控制频偏，这样和基站保持同步。
如图1所示，本发明实施方式提供的通信终端的晶振频率校准方法包括：
步骤S1，测量获得所述通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进；
步骤S2，基于调整系数以及所述基准频率调整步进，确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进，所述调整系数为所述信道中心频点与所述参考晶振的中心频率之间的比值。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，本发明技术方案中的所述通信终端不仅可以支持在一种或一种以上通信模式下工作，例如可以支持GSM、TD-SCDMA、WCDMA、LTE、WiMax、Wifi等通信模式中的任意一种或一种以上组合，所述通信终端还可以支持在一个或一个以上频段的各个频点下工作，例如LTE系统的通信终端支持在多个频段的各频点上工作。本发明实施例中待校准的通信终端以支持多模多频的LTE通信终端为例进行说明。
本实施例中，以参考晶振是中心频率为26MHz的TCXO为例对所述通信终端的晶振频率校准方法进行说明，本领域技术人员理解，在其他实施例中，也可以是中心频率为其他数值的晶振或其他类型的晶振。
在对步骤S1的具体实施过程进行说明之前，先简单介绍一下AFC校准的原理：
AFC校准需要校准出TCXO的特性曲线，由于TCXO具有较好的线性，因此假设TCXO的特性曲线满足下式：
FTCXO=k×AFC+b （1）
FLO=（FARFCN/26MHz）×FTCXO （2）
其中：FTCXO为TCXO的输出频率，AFC是TCXO的频率控制字，k为TCXO受频率控制字AFC的变化斜率，b为常数，FLO为TCXO输出频率为FTCXO时对应的工作频率，FARFCN为通信终端正常工作所处频段的信道中心频点。
本领域技术人员知晓，通信终端的频率误差以每百万单位（ppm，parts permillion）表示，实际上就是表示频率误差范围是中心频率点的百万分之几。ppm在用作表示频率偏差时，它表示在一个特定中心频率下，允许偏差的值，频率以赫兹（Hz）为单位。ppm和赫兹之间的换算关系如下式：
△f=(f*ppm)/106 （3）
其中，ppm是最大变化值（+/-），f是中心频率（赫兹），△f是允许最大的频率变化范围。例如：如果100MHz的频率允许的100ppm的频率误差。利用上面公式（3）得出频率的变化是10kHz，那么系统的最大频率是100.01MHz，最小是99.99MHz。
例如当TCXO的AFC控制频率最大变化范围约为26ppm时，对应TCXO频率变化为676Hz，如果AFC的频率控制字变化范围用十六进制表示为0x0～0xFFF，则频率控制字的数量共有212个比特（bit）。因此每一bit的频率控制字对应的TCXO频率变化是676Hz/212=0.165Hz，2300MHz处频率变化是2300*26/212=14.6Hz,2620MHz处频率变化是2620*26/212=16.6Hz。
因此，在固定FARFCN的情况下，测量任意两个AFC值对应的通信终端的输出频率，即可测出公式（1）中的k值以及TCXO的中心频率为26MHz时对应的频率控制字AFC0。
下面对本实施例中通信终端的晶振频率校准方法进行举例说明。
首先执行步骤S1，测量获得所述通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进。
如图2所示，本实施例中测量获得所述基准频率调整步进的具体过程又可以包括以下步骤：
步骤S11，控制所述通信终端发射一个预定频率的信号；
步骤S12，分别获取在任意两个不同频率控制字控制下所述通信终端的输出频率的测量值；
步骤S13，计算测量得到的两个输出频率与所述预定频率之间的频率差值；
步骤S14，以两个频率差值之差、两个不同频率控制字之差以及所述预定频率与所述参考晶振的中心频率之间的比值，确定所述参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进。
在本实施例中，由于LTE系统中信号发射的特点，所述预定频率的信号为与所述通信终端支持的任意通信模式任意频段下的中心频点相差预定频偏的信号。
在具体实施时，步骤S11可以采用发射校准方式，由频率校准工具（通常安装于个人电脑之中）控制通信终端发射一个功率约6dBm与中心频点相差7.5kHz频偏的单频矩形脉冲（CW，Continuous Wave）信号，例如采用LTE系统中的38050信道，信道中心频点为2.6GHz，则AFC校准信号频率为2.6G+7.5kHz，此即为本实施例中的所述预定频率。
在具体实施时，步骤S12可以通过使用诸如综测仪等测量设备测量所述通信终端在任意两个不同频率控制字AFC1和AFC2控制下输出频率F，F包括AFC1对应的F1和AFC2对应的F2，频率控制字AFC1和AFC2可以由频率校准工具预先进行配置。
步骤S12之后，可以通过步骤S13计算测量得到的两个输出频率与所述预定频率之间的频率差值。
具体地，当频率校准装置从测量设备获取到所述通信终端的输出频率的测量值F1和F2之后，若将通信终端的输出频率与信道中心频率之间的差值定义为△F，则△F=F-（FARFCN+7.5kHz），将F1和F2分别代入其中便可以获得F1对应的△F1以及F2对应的△F2。
步骤S13之后，可以通过步骤S14计算参考晶振在其中心频率下对应的调整斜率k。
具体地，由于本实施例以38050信道为例，该信道中心频点2.6GHz是参考晶振的中心频率26MHz的100倍，计算晶振频偏时还需将工作频率偏差除以100，再根据公式（1）和（2）便可以计算出参考晶振的中心频率26MHz对应的基准频率调整步进所代表的斜率值k：
k=（（△F2-△F1）/100）/（AFC2-AFC1）
本实施例中，所述的通信终端的晶振频率校准方法还包括：以所述基准频率调整步进、任一频率控制字及其控制下所述通信终端的输出频率与所述预定频率之间的频率差值，确定所述参考晶振在其中心频率下对应的频率控制字。
例如，可以通过如下方式计算参考晶振的中心频率26MHz对应的频率控制字AFC0，即AFC0=AFC1-△F1/（100*k）。当然，也可以通过代入AFC2以及△F2计算得到AFC0。
在获得所述基准频率调整步进之后，执行步骤S2，基于调整系数以及所述基准频率调整步进，确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进，所述调整系数为所述信道中心频点与所述参考晶振的中心频率之间的比值。
由于通过步骤S1获得的所述基准频率调整步进是任意通信模式、任意频点的频率校准归一化到参考晶振的调整斜率，那么通信终端在正常工作模式下，只需要根据该基准频率调整步进，结合一定的调整系数就可以计算当前工作所处频段的信道中心频点对应的频率调整步进放大倍数，从而能够精确控制频偏以与基站保持同步。
本实施例中，所述调整系数为所述信道中心频点与所述参考晶振的中心频率之间的比值。例如：如果通信终端当前工作的信道中心频点为2300MHz，则此时的调整系数为2300MHz/26MHz，约等于88.46。
本实施例中，在测量获得所述参考晶振的中心频率对应的基准频率调整步进以及频率控制字之后，可以存储所述参考晶振的中心频率以及测量获得的所述基准频率调整步进，所述确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进是通过读取存储的所述参考晶振的中心频率以及所述基准频率调整步进后进行计算获得。
在实际实施时，可以将所述参考晶振的中心频率对应的基准频率调整步进以及频率控制字保存于通信终端的非易失性存储器之中，在通信终端正常工作时，只需根据当前工作频点以及保存的所述参考晶振的中心频率和基准频率调整步进，进行计算后得到相应的频率调整步进，达到精确控制频偏的目的。
本实施例提供的通信终端的晶振频率校准方法，通过归一化到各个通信模块公用的参考晶振，在通信终端使用时再提取这些信息并适应到某种通信模式、某个频点的特性，能有效提高芯片使用精度和效率，而且该方法处理比较简单，能够实现在LTE系统中和现有的芯片工艺水平下，提高了频率校准精度和校准的便捷性。
综上，本实施例提供的通信终端的晶振频率校准方法通过合理利用现在多模多频移动通信终端框架，提取出唯一参考晶振的公共信息再使用，既增加了频率校准的灵活性和高效性，即支持通信终端在任意通信模式、任意频点的晶振频率校准，归一化到参考晶振的调整斜率并在通信终端中保存这个归一化校准结果，又提高了频率校准精度，适用于任意频段甚至某一个超宽频段。
对应于上述通信终端的晶振频率校准方法，本实施例还提供一种通信终端的晶振频率校准装置。如图3所示，所述通信终端的晶振频率校准装置包括：测量获得单元31，适于测量获得所述通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进；确定单元32，适于基于调整系数以及所述基准频率调整步进，确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进，所述调整系数为所述信道中心频点与所述参考晶振的中心频率之间的比值。
在具体实施时，所述测量获得单元31可以包括：控制单元（图3中未示出），适于控制所述通信终端发射一个预定频率的信号；获取单元（图3中未示出），适于分别获取在任意两个不同频率控制字控制下所述通信终端的输出频率的测量值；第一计算单元（图3中未示出），适于计算测量得到的两个输出频率与所述预定频率之间的频率差值；第二计算单元（图3中未示出），适于以两个频率差值之差、两个不同频率控制字之差以及所述预定频率与所述参考晶振的中心频率之间的比值，确定所述参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进。
在本实施例中，所述测量获得单元31还可以包括：第三计算单元（图3中未示出），适于以所述基准频率调整步进、任一频率控制字及其控制下所述通信终端的输出频率与所述预定频率之间的频率差值，确定所述参考晶振在其中心频率下对应的频率控制字。
在具体实施时，所述预定频率的信号为与所述通信终端支持的任意通信模式任意频段下的中心频点相差预定频偏的信号。
本实施例中，所述通信终端的晶振频率校准装置还包括存储单元33，适于存储所述参考晶振的中心频率以及测量获得的所述基准频率调整步进，所述确定单元32确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进是通过从所述存储单元33读取所述参考晶振的中心频率以及所述基准频率调整步进后进行计算获得。
本实施例中，所述通信终端既可以支持在一种或一种以上通信模式下工作，也可以支持在一个或一个以上频段下工作。
所述通信终端的晶振频率校准装置的具体实施可以参考本实施例所述的通信终端的晶振频率校准方法的实施，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例中通信终端的晶振频率校准装置的全部或部分是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，所述存储介质可以是ROM、RAM、磁碟、光盘等。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (12)
1.一种通信终端的晶振频率校准方法，其特征在于，包括：
测量获得所述通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进；
基于调整系数以及所述基准频率调整步进，确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进，所述调整系数为所述信道中心频点与所述参考晶振的中心频率之间的比值；
其中，所述测量获得所述通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进包括：控制所述通信终端发射一个预定频率的信号；分别获取在任意两个不同频率控制字控制下所述通信终端的输出频率的测量值；计算测量得到的两个输出频率与所述预定频率之间的频率差值；以两个频率差值之差、两个不同频率控制字之差以及所述预定频率与所述参考晶振的中心频率之间的比值，确定所述参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进。
2.根据权利要求1所述的通信终端的晶振频率校准方法，其特征在于，还包括：以所述基准频率调整步进、任一频率控制字及其控制下所述通信终端的输出频率与所述预定频率之间的频率差值，确定所述参考晶振在其中心频率下对应的频率控制字。
3.根据权利要求1所述的通信终端的晶振频率校准方法，其特征在于，所述预定频率的信号为与所述通信终端支持的任意通信模式任意频段下的中心频点相差预定频偏的信号。
4.根据权利要求1所述的通信终端的晶振频率校准方法，其特征在于，还包括：存储所述参考晶振的中心频率以及测量获得的所述基准频率调整步进，所述确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进是通过读取存储的所述参考晶振的中心频率以及所述基准频率调整步进后进行计算获得。
5.根据权利要求1所述的通信终端的晶振频率校准方法，其特征在于，所述通信终端支持在一种或一种以上通信模式下工作。
6.根据权利要求1所述的通信终端的晶振频率校准方法，其特征在于，所述通信终端支持在一个或一个以上频段下工作。
7.一种通信终端的晶振频率校准装置，其特征在于，包括：
测量获得单元，适于测量获得所述通信终端的参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进；
确定单元，适于基于调整系数以及所述基准频率调整步进，确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进，所述调整系数为所述信道中心频点与所述参考晶振的中心频率之间的比值；
其中，所述测量获得单元包括：控制单元，适于控制所述通信终端发射一个预定频率的信号；获取单元，适于分别获取在任意两个不同频率控制字控制下所述通信终端的输出频率的测量值；第一计算单元，适于计算测量得到的两个输出频率与所述预定频率之间的频率差值；第二计算单元，适于以两个频率差值之差、两个不同频率控制字之差以及所述预定频率与所述参考晶振的中心频率之间的比值，确定所述参考晶振在其中心频率下对应的基准频率调整步进。
8.根据权利要求7所述的通信终端的晶振频率校准装置，其特征在于，所述测量获得单元还包括：第三计算单元，适于以所述基准频率调整步进、任一频率控制字及其控制下所述通信终端的输出频率与所述预定频率之间的频率差值，确定所述参考晶振在其中心频率下对应的频率控制字。
9.根据权利要求7所述的通信终端的晶振频率校准装置，其特征在于，所述预定频率的信号为与所述通信终端支持的任意通信模式任意频段下的中心频点相差预定频偏的信号。
10.根据权利要求7所述的通信终端的晶振频率校准装置，其特征在于，还包括存储单元，适于存储所述参考晶振的中心频率以及测量获得的所述基准频率调整步进，所述确定单元确定所述通信终端正常工作所处频段的信道中心频点下对应的频率调整步进是通过从所述存储单元读取所述参考晶振的中心频率以及所述基准频率调整步进后进行计算获得。
11.根据权利要求7所述的通信终端的晶振频率校准装置，其特征在于，所述通信终端支持在一种或一种以上通信模式下工作。
12.根据权利要求7所述的通信终端的晶振频率校准装置，其特征在于，所述通信终端支持在一个或一个以上频段下工作。
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