CN1413054A

CN1413054A - 终端中的时间误差补偿装置及方法

Info

Publication number: CN1413054A
Application number: CN02148003A
Authority: CN
Inventors: 郑东洙
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2001-10-19
Filing date: 2002-10-18
Publication date: 2003-04-23
Anticipated expiration: 2022-10-18
Also published as: EP1304603A3; KR20030032691A; US20030076747A1; KR100396785B1; CN100456858C; EP1304603A2; US6961287B2

Abstract

公开了一种在实时时钟中修正由于温度波动或其它外部影响而引起的误差的时间误差补偿装置及方法。该装置包括：频率计数单元，用于对高频时钟信号和低频时钟信号进行计数；时间补偿单元，其根据低频和高频时钟信号计数值的比较结果而计算时钟计数补偿值。由于高频率类型的时钟已被证明在外部高应力条件下仍很精确，使用这种时钟来修正时间误差的效果非常令人满意。利用这种时钟也允许把实时时钟实施为廉价的低频时钟。这种方法和装置非常适于在移动通信系统的终端或需要时间跟踪的系统或装置中修正时间信息。

Description

终端中的时间误差补偿装置及方法

技术领域

本发明涉及在信号处理系统中生成时间信息，特别涉及，例如通信系统中，执行时间校正的系统和方法。

背景技术

GSM(全球移动通信系统)终端和其它远程终端使用内部包含的RTC(实时时钟)电路，而不是使用来自基站的时间信息，来显示时间。

如图1所示，传统GSM终端包括：RTC电路10，用于对32.768KHz的低频时钟信号进行计数，并产生时间信息(时，分，秒)；CPU(中央处理器)20，用于在LCD(液晶显示器)30上显示与13MHz的高频时钟信号同步产生的时间信息。现有技术中，低频时钟信号由晶体振荡器产生，高频时钟信号是系统时钟信号，由电压控制温度补偿晶体振荡器(VCTCXO)产生。

如上所述，为产生时间信息，RTC电路10对从晶体振荡器中输出的32.768KHz的低频时钟信号进行计数，并产生时间信息(时，分，秒)。若当前输入的低频时钟信号的频率正好是32.768KHz(X＝32768Hz，用于下述公式)时，当一个脉冲持续期间内计数到32768个脉冲，则RTC电路10设定为1秒，同样，当计数到32768×3600个脉冲，则RTC电路10设定为1小时。因此：

其中，1/32768为一个脉冲持续期，32768是计数值。CPU 20接收从RTC电路10输出的时间信息，并将其显示在LCD 30上，因此，用户通过观看GSM终端就能够知道准确的时间。

一般来说，为保持较低的功率消耗，用来产生32.768KHz低频时钟信号的晶体振荡器以较小功率运作，并使用相对便宜的晶体。虽然晶体振荡器能够在很窄的温度范围内维持精确时钟定时，但若晶体暴露在预定范围之外的温度中时，频率变化就变得很大，且定时误差增大。因此，当由晶体振荡器产生的低频时钟信号的频率由于外部条件(例如温度或电压等)而改变时，RTC电路10所产生的时间信息(时，分，秒)的准确性降低。

例如，当时钟信号的频率(X)由于外部条件而大于32.768KHz(X＞32768KHz)时，1小时内产生的时间误差T_error可由下述公式(2)表达。

T_{error} = (\frac{1}{32768} - \frac{1}{X}) \times 32768 \times 3600 - - - (2)

其中，若时间误差T_error被转换为当前输入频率(X)的持续期，1小时内产生的脉冲计数误差可由下述公式(3)表示。

\frac{T_{error}}{\frac{1}{X}} = 3600 (X - 32768) - - - (3)

参照公式(3)，若低频时钟信号的频率(X)大于32.768KHz，则1小时内RTC电路10中另外多计数了3600(X-32768)个脉冲。因此，从RTC电路10中输出的时间信息变快。

若低频时钟信号的频率(X)小于32.768KHz(X＜32768)，1小时内产生的时间误差T_error和脉冲计数误差可由公式(4)表示。

T_{error} = (\frac{1}{X} - \frac{1}{32768}) \times 32768 \times 3600 - - - - (4)

\frac{T_{error}}{\frac{1}{X}} = 3600 (32768 - X) - - - (5)

如公式(5)所示，若低频时钟信号的频率(X)小于32.768KHz，则1小时内RTC电路10将少计数3600(32768-X)个脉冲，RTC电路10所输出的时间信息相对于真实时间变慢。

现有技术中时间的产生有许多问题。例如，如上所述，当从晶体振荡器中产生的低频时钟信号的频率由于外部条件(温度或电压)而改变时，在RTC电路10产生的时间信息(时，分，秒)中就会出现误差。这使得用户不可能从GSM或其它终端获得精确的时间信息。

为补偿现有技术的缺点，提出了一种使用具有更少缺陷的晶体来实现晶体振荡器的方法。然而，这种晶体与更初级的便宜晶体相比相对昂贵。此外，即使使用更稳定的晶体，获得好于3～5ppm(0.26～0.43秒/天)的时间精度也很困难。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的至少上述问题和/或缺点。

本发明的另一个目的在于提供一种时间误差补偿系统和方法，其能够精确补偿信号处理系统(包括GSM或其它通信终端)中的时间误差。

本发明的另一个目的在于提供一种上述类型的时间误差补偿系统和方法，其能够补偿由外部条件，如温度和/或电压变化而特别引起的时间误差。

为达到本发明的上述和其它目的，本发明提供了一种时间误差补偿装置，该装置包括：频率计数单元，用于对高频时钟信号和第一低频时钟信号进行计数；时间补偿单元，用于比较计数值并计算第一低频时钟信号的计数补偿值；RTC(实时时钟)电路，用于根据计算出的计数补偿值更新第一低频时钟信号的计数值，还用于产生时间信息。

为至少达到上述全部或部分目的，根据本发明的目的，如所体现和广泛描述的那样，本发明提供了一种时间误差补偿方法，该方法包括：计算高频时钟信号和输入到RTC电路的第一低频时钟信号之间的频率比；根据计算出的频率比而计算第二低频时钟信号；比较计算出的第二低频时钟信号的脉冲计数值和参考脉冲计数值；计算第一低频时钟信号的脉冲计数补偿值；向RTC电路输出计算出的补偿值；以及更新第一低频时钟信号的脉冲计数值。

本发明也包括时间误差补偿装置，该装置包括：用于对高频时钟信号和第一低频时钟信号进行计数的装置；用于比较该计数值并计算第一低频时钟信号的计数补偿值的装置；以及根据计算出的计数补偿值更新第一低频时钟信号的计数值，并产生时间信息的装置。

本发明也提供了一种时间误差补偿装置，该装置包括：高频和低频输入信号接口；实时时钟电路，用于由低频输入信号产生时间信息；补偿电路，用于检测低频信号相对于高频信号的改变，并向实时时钟输出低频补偿值。

本发明还包括时间误差补偿方法，该方法包括：比较高频时钟信号和向RTC(实时时钟)电路输出的第一低频时钟信号；计算第一低频时钟信号的计数补偿值；周期性地向RTC电路输出计算出的计数补偿值；补偿第一低频时钟信号的脉冲计数值。

本发明的其它优点、目的和特征有一部分将在以下的说明书中进行阐述，有一部分则对于本领域的技术人员经过对以下内容的检验后会变得明了，或者通过本发明的实践而体验到。所附的权利要求书具体指出了本发明的目的和优点。

附图说明

下面将参考附图详细描述本发明，图中相同编号表示相同部件。图中：

框图图1显示了现有技术的GSM终端；

框图图2根据本发明的优选实施例显示了GSM或其它终端的时间误差补偿装置；以及

流程图图3根据本发明的优选实施例显示了GSM或其它终端的时间误差补偿方法。

优选实施例说明

GSM或其它终端可包括：系统时钟，其产生高频时钟信号，例如10MHz或13MHz，用于驱动终端的主芯片组。该高频时钟信号可从VCTCXO(电压控制温度补偿晶体振荡器)中产生，该振荡器已被证明能够抵抗温度变化并具有低于0.15ppm的精度。根据本发明，使用这种精确的高频时钟信号来计算低频时钟信号的补偿计数值，然后使用这个计算出的补偿计数值作为基础来修正如终端的实时时钟中的时间误差。

图2显示了时间误差补偿装置，根据本发明的一个实施例，该装置能够用于，例如，GSM或其它通信终端中。该装置包括：CPU 100，定标单元(scaling unit)110，频率计数单元120，时间补偿单元130，和RTC电路140。CPU显示时间信息并控制时间补偿操作。定标单元110对13MHz的高频时钟信号进行定标。频率计数单元120对定标单元110输出的高频时钟信号，如65MHz，与同时输入的低频时钟信号进行计数。时间补偿单元130比较频率计数单元120输出的计数值(H_c，L_c)，并计算低频时钟信号的补偿计数值。RTC电路140根据时间补偿单元130输出的计数补偿值而补偿低频时钟信号的计数值。

频率计数单元120包括：计数器21，用于在预定持续期间内对从定标单元输出的高频信号(如65MHz)进行计数；低频信号计数器22，用于对同时输入的低频信号进行计数。

时间补偿单元130包括：频率比计算单元31，低频信号计算单元32，补偿值计算单元33，以及补偿值更新单元34。频率比计算单元31比较从频率计数单元120输出的计数值(H_c，L_c)并计算低频时钟信号与高频时钟信号的频率比(Y)。低频信号计算单元32根据计算出的频率比(Y)计算当前输入的低频时钟信号。补偿值计算单元33比较计算出的低频时钟信号的计数值和理想低频时钟信号的计数值，并计算计数补偿值(N_c)。补偿值更新单元34以预定的周期使用补偿值计算单元产生的计数补偿值(N_c)更新RTC电路。

以下参考图2和3描述根据本发明的时间误差补偿装置的操作。在备用状态，RTC电路140对晶体振荡器输出的32.768KHz的低频时钟信号进行计数，并产生时间信息(如时，分，秒等)。CPU在显示单元，如液晶显示器(未显示)上显示由RTC电路产生的时间信息。

这种情况下，判断补偿操作是否已经启动(步骤S10)。补偿操作可根据定期时间表而启动，或在检测到特定外部条件(温度，电压等)的情况下而启动。当补偿操作开始后，CPU向频率计数单元输出补偿开始信号和时钟计数持续期。

频率计数单元120接收补偿开始信号，在输入的时钟计数持续期内对高频和低频时钟信号进行计数，并向时间补偿单元130输出相应计数值(H_c，L_c)(步骤S11)。

在时钟计数持续期间，高频计数器21对已由定标单元按预定比例(如1∶5)定标的高频时钟信号(如65MHz)进行计数，并输出计数值(H_c)。低频信号计数器22对低频时钟信号(X)进行计数，并输出计数值(L_c)。

时间补偿单元130比较计数值H_c和L_c，计算低频时钟信号对高频时钟信号的频率比(Y)，然后根据计算出的频率比(Y)计算低频时钟信号的频率。

计算低频时钟信号后，比较相应低频时钟信号的计数值和理想低频时钟信号的计数值(32768)，然后以一定的周期(如每小时)计算将用于补偿的低频时钟计数补偿值(N_c)。

因此，当低频时钟信号的频率(X)由于外部条件(如温度或电压)而改变时，下面的公式(6)适于定义每小时内将要补偿的低频时钟信号的计数值(N_c)。

N_c＝3600(X-32768) (6)

为计算低频时钟信号的计数值(N_c)，频率比计算单元31首先计算定标的高频时钟信号和当前输入的低频时钟信号之间的频率比(Y)，如公式(7)所示(步骤S12)。

Y＝15914-F (7)

其中F是

\frac{65536 \times H_{c}}{15 {\times L}_{c}}

计算出的分数。

计算出频率比(Y)后，低频信号计算单元32把计算出的频率比代入公式(8)并计算当前输入的低频时钟信号的频率(X)(步骤S13)。

X = \frac{13 {\times 65536 \times 10}^{6}}{{26 \times 10}^{6} - 3 Y} - - - (8)

计算出低频时钟信号的频率(X)后，补偿值计算单元33比较计算出的低频时钟信号的计数值和理想低频时钟信号的计数值，然后计算低频时钟信号的计数补偿值(N_c)，该补偿值用来以预定的周期根据公式(6)执行时间修正(步骤S14)。

因此，当在RTC电路140中发生时间事件时，补偿值更新单元34每小时向RTC电路140输出计数补偿值(N_c) (步骤S15)，因此更新当前输入的低频时钟信号的计数值(步骤S16)。

在本发明的上述叙述中，为达到补偿的目的，每小时都计算并使用计数补偿值(N_c)。然而，本发明并不局限于这里的示例性应用。若需要，可在每1分钟或其它时间单位内计算计数补偿值(N_c)。

本发明与传统的计数元件相比具有许多优点。例如，当用于修正RTC(实时时钟)电路的时间时，本发明能够修正低频时钟信号中因为外部条件(如温度和/或电压波动)变化而可能出现的计数误差。在至少一个实施例中，本发明使用已被证明在那些条件下具有高精度的高频时钟信号来执行这种操作。因此，使用廉价的晶体产生低频信号也能够获得更加精确的时间。

上述的实施例和优点仅仅是示例性的，并不对本发明构成限制。本发明可以容易地应用于其它类型的装置。本发明的说明书是用于进行说明，不限制权利要求的范围。对于本领域的技术人员，很显然可以有很多的替换、改进和变化。在权利要求书中，装置加功能的语句旨在涵盖实现所述功能的结构，其不仅包括结构的等同，也包括等同的结构。例如，以上把本发明描述为计数32768KHz的低频时钟信号，但本领域的技术人员能够理解，在采用其它时钟频率值的系统中也可以使用本发明来修正时间。

Claims

1.一种时间误差补偿装置，包括：

频率计数单元，其对第一时钟信号和第二时钟信号进行计数，其中，第一时钟信号的频率高于第二时钟信号；以及

时间补偿单元，其包括：

(a)比较单元，用于比较第一时钟信号和第二时钟信号的计数值；以及

(b)计算单元，用于根据所述比较单元的输出而计算计数补偿值。

2.根据权利要求1所述的装置，还包括：

时钟，其根据时间补偿单元计算出的计数补偿值修正时间信息。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，时间补偿单元根据时间事件向时钟输出计数补偿值。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，时间补偿单元周期性地向时钟输出计数补偿值。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，频率计数单元包括：

第一计数器，其对第一时钟信号进行计数；以及

第二计数器，其对第二时钟信号进行计数。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，时间补偿单元包括：

频率比计算单元，其根据所述计数值而计算第一时钟信号和第二时钟信号的频率比；

信号发生单元，其根据所述频率比计算第二时钟信号的频率；

补偿值计算单元，其比较第二时钟信号的所述计数值和预期值的计数值，并根据所述比较结果而产生所述计数补偿值；以及

补偿值更新单元，其以预定的时间间隔输出第二时钟信号的计数值。

7.根据权利要求6所述的装置，其中频率比计算单元根据下述公式计算频率比：

频率比＝15914-F

其中F是

\frac{65536 \times H_{c}}{15 \times L_{c}},

其中H_c和L_c分别是第一和第二时钟信号的计数值。

8.根据权利要求2所述的装置，还包括：

显示单元，用于显示时间信息。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，显示单元包括液晶显示器。

10.根据权利要求6所述的装置，该装置还包括：

控制单元，用于产生时钟计数持续期信号和计数开始信号，所述频率计数单元根据所述计数开始信号在所述时钟计数持续期内对第一时钟信号和第二时钟信号进行计数。

11.一种产生时间的方法，包括：

在预定时间内对第一时钟信号和第二时钟信号进行计数，所述第一时钟信号的频率高于第二时钟信号；

根据所述计数步骤中产生的计数值计算第二时钟信号的补偿值；以及

根据所述补偿值修正由时钟输出的时间信息。

12.根据权利要求11所示的方法，还包括：

根据所述补偿值补偿所述第二时钟信号的脉冲计数值。

13.根据权利要求11所述的方法，该方法还包括：

根据预定比率对系统时钟信号进行定标从而产生所述第一时钟信号。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述计算步骤包括：

根据所述计数值计算第一时钟信号对第二时钟信号的频率比；

根据所述频率比计算所述第二时钟信号的频率；

比较所述第二时钟信号的所述频率和一个预期值；以及

根据所述比较步骤计算第二时钟信号的脉冲计数补偿值。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，由下式计算：所述频率比

频率比＝15914-F

其中F是

\frac{65536 \times H_{c}}{15 \times L_{c}},

其中H_c和L_c分别是第一和第二时钟信号的计数值。

16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二时钟信号的频率由下式计算：

X = \frac{13 \times 65536 \times 10^{6}}{26 \times 10^{6} - 3 Y}

其中Y是频率比。

17.根据权利要求14所述的方法，其中，脉冲计数补偿值由下式获得：

脉冲计数补偿＝3600(X-32768)

18.一种时间误差补偿方法，该方法包括：

计算第一时钟信号和第二时钟信号之间的频率比，其中第一时钟信号的频率高于第二时钟信号；

根据所述频率比计算第二时钟信号的频率；

比较所述脉冲计数值和一个参考脉冲计数值；以及

为第二时钟信号计算脉冲计数补偿值。

19.根据权利要求18所述的方法，该方法还包括：

根据所述脉冲计数补偿值修正时钟的时间误差。

20.根据权利要求18所述的方法，其中，参考脉冲计数值是第二时钟信号的预期脉冲计数值。

21.根据权利要求18所述的方法，其中，脉冲计数补偿值由下式获得：

脉冲计数补偿＝3600(X-32768)

其中X是第二时钟信号的频率。