CN1711694B - 振荡器频率控制的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明针对用于调整频率源(22)频率的方法和设备。如果存在与参考频率发生器的联系，则控制单元(24)将新的控制值提供给频率源，所述值由频率源频率和参考频率确定，并至少基于新的和先前的控制值来计算变化率值，并将这些值存储在对应的存储器(26、28)中。如果不存在与参考发生器的联系，则另一个控制单元(30)基于来自变化率存储器(28)的变化率值和来自控制值存储器(26)的最后使用的控制值来计算新的控制值，并将新的控制值提供给频率源(22)，用于控制该频率源。

Description

振荡器频率控制的方法和装置

技术领域

本发明一般涉及便携式电子设备领域，并且更具体地说，涉及用于控制频率源频率的方法和设备。

背景技术

蜂窝电话包括用于产生频率的本机振荡器。其中，这些频率用于电话内电路的同步。

众所周知，这些振荡器操作上是不精确的，而是经常因为其中温度变化和振荡器的老化而存在产生的频率的漂移。由于频率不太精确，所以存在对于调整或控制频率以使其稳定的需要。存在基于振荡器的温度而调节频率的控制方案。基于温度的温度补偿方案通常是基于静态条件的。然而电话的不同部分可能具有不同的温度，这导致温度补偿没有用在静态条件时精确。

还已知的是，将基站与电话通信所使用的、用于信号传输的载波用作振荡器的参考频率。然后由电话中的单一控制单元将振荡器的频率调节到参考频率。然而，这种调节存在一个问题，即电话可能失去与基站的连接。那么就不存在与参考频率以及振荡器频率随后可能的漂移的联系。在GSM规范中，在与基站暂时失去连接期间，存在不允许超出其它某频率和定时漂移限制。在正常情况下，这种失去连接可能是在1-2分钟的数量级。同样在失去连接期间，如果不补偿漂移，则难以实现上述需求。

US 5113416描述了用于调节基站与移动台之间传输频率的系统。这里的移动台检测从基站接收的信号频率、确定该信号是否是从当前基站接收的并根据输出信号的频率与接收信号的频率之间的差来调节本机晶控参考振荡器。因此，本文档描述了在维持与基站的联系时频率的正常调节。本文档没提到与基站失去连接。

US 5172075描述了如何控制远程单元中的频率源以保持稳定频率。在正常工作中，将频率源锁定在外部参考频率。在没有参考频率的情况下，检测频率源的温度。与控制信号相关的存储信息用于产生控制频率源的输出频率的控制信号。因而，本文档描述了在不存在与基站联系时便携式电子设备中振荡器的控制。本文档还提到一种情况，当前温度和控制振荡器的最后控制信号用于计算其它控制信号。本文档一般针对当存在电话从基站长时间断开时提供振荡器频率的控制。给出的示例是几天的数量级。它还使用振荡器的温度来计算控制值，并因此需要具有温度传感器。温度传感器增加了设备成本，并且还占用更多空间，在蜂窝电话领域缩减这两项是很重要的。

因而，有对于暂时失去与基站的连接期间控制便携式电子设备中振荡器频率的更简单方法的需求。

发明内容

本发明因此针对解决这样的问题：在暂时失去与参考频率发生器的通信期间，提供简单且成本有效地控制便携式电子设备中的频率源的频率。

这个问题一般通过如下方式解决：使用在与参考源维持联系时最后使用的控制值和紧接该最后使用的控制值的至少一个控制值来计算变化率值，并且此后在暂时失去通信期间使用这个计算的变化率值。

因而本发明的一个目的是：提供一种便携式电子设备，其具有简单且成本有效的实现，用于在暂时失去与参考频率发生器的通信期间控制包含在便携式电子设备中的频率源的频率。

根据本发明的第一方面，通过配置为与参考频率发生器通信的便携式电子设备来实现这个目的，并且所述便携式电子设备包括：

接收单元，接收参考频率，

频率源，产生所述设备的频率，以及

至少一个控制单元，配置为：

在与参考频率发生器联系的情况下：

将新的控制值提供给频率源，所述值由频率源频率和参考频率确定，以及

至少基于新的和先前的控制值来计算变化率值，

在与参考发生器没有联系的情况下：

基于变化率值和最后使用的控制值来计算新的控制值，以及

将新的控制值提供给频率源，用于控制所述频率源。

本发明的第二方面包括第一方面的特征，还包括检测单元，所述检测单元检测所述设备是否与参考频率发生器联系或者是否失去联系。

本发明的第三方面包括第一方面的特征，还包括：控制值存储器，至少包含最后使用的控制值；以及变化率存储器，至少包含与最后使用的控制值相关联的变化率。

本发明的第四方面包括第一方面的特征，其中有：第一控制单元，配置为在与参考频率发生器联系的情况下控制所述频率源；以及第二控制单元，配置为在与参考频率发生器没有联系的情况下控制所述频率源。

本发明的第五方面包括第四方面的特征，还包括开关，所述开关配置为：在检测单元检测到连接的情况下将第一控制单元与频率源相连，而在检测单元没有检测到连接的情况下将第二控制单元与频率源相连。

本发明的第六方面包括第一方面的特征，还包括定时器，所述定时器在失去与参考频率发生器的联系的情况下起动，其中如果计数器达到预定值，则将在与参考频率发生器没有联系的情况下控制频率源的控制单元配置为停止使用变化率信息。

本发明的第七方面包括第六方面的特征，其中如果在失去联系之后建立与参考频率发生器的联系，则将所述定时器复位。

本发明的第八方面包括第六方面的特征，其中预定值取决于变化率信息。这具有如下优点：当变化率值不再可靠时，停止使用这些变化率值。

本发明的第九方面包括第八方面的特征，其中如果变化率低则预定值高，并且如果变化率高则预定值低。

本发明的第十方面包括第一方面的特征，其中便携式电子设备是移动电话，而参考频率发生器是基站。

本发明的另一个目的针对提供具有简单且成本有效实现的频率源的控制设备，用于在暂时失去与参考频率发生器的通信期间控制频率源的频率。

根据本发明的第十一方面，通过使用外部参考频率发生器的频率源的控制设备来实现这个目的，所述控制设备配置为：

在与参考频率发生器联系的情况下：

将新的控制值提供给频率源，所述值由频率源频率和参考频率确定，以及

至少基于新的和先前的控制值来计算变化率值，

在与参考频率发生器没有联系的情况下：

基于变化率值和最后使用的控制值计算新的控制值，以及

将新的控制值提供给频率源，用于控制所述频率源。

本发明的另一个目的是提供一种控制频率源的方法，所述方法简单且成本有效地实现用于在暂时失去与参考频率发生器的通信期间控制频率源的频率。

根据本发明的第十二方面，通过调整便携式电子设备中的频率源的方法来实现这个目的，所述方法包括如下步骤：

在从外部参考频率发生器接收到参考频率的情况下：

将新的控制值提供给频率源，所述值由频率源频率和参考频率确定，以及

至少基于新的和先前的控制值来计算变化率值，

在从外部参考频率发生器没有接收到参考频率信号的情况下，

基于变化率值和最后使用的控制值计算新的控制值，以及

将新的控制值提供给频率源，用于控制所述频率源。

本发明的第十三方面包括第十二方面的特征，还包括检测接收到或没有接收到参考频率信号的步骤。

本发明的第十四方面包括第十二方面的特征，还包括存储所提供的控制值以及在从外部参考频率发生器接收到参考频率信号的情况下还存储变化率值的步骤。

本发明的第十五方面包括第十二方面的特征，还包括如下步骤：在从外部参考频率发生器没有接收到参考频率信号的情况下：计数没有接收到参考频率信号期间的时间，并且如果所述时间达到预置时限，则停止计算新的控制值。

本发明的第十六方面包括第十五方面的特征，还包括如果又接受到参考频率信号则复位所述时间的步骤。

本发明的第十七方面包括第十五方面的特征，其中所述预定值取决于变化率值。

本发明的第十八方面包括第十七方面的特征，其中如果变化率值低则预定值高，而如果变化率值高则预定值低。

本发明具有许多优点。本发明简单且易于实现。本发明不使用设备的状态(像温度、老化和外加电压)如何影响频率漂移的任何复杂或不确定的计算。它满足GSM在暂时失去与基站的连接期间对定时和频率漂移限制的要求。它是成本有效的。由于本发明是基于通过来自参考频率发生器的频率来控制频率的，这已经在许多便携式电子设备中使用了，所以本发明只需稍稍修改一下所述设备。

应该强调的是，在本说明书中所用的术语“包括”用于指定说明的特征、整数、步骤或构件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、构件或其组合的存在或增加。

附图说明

现在将参考附图更加详细地描述本发明，附图中：

图1示意性地示出了与基站通信的蜂窝电话，

图2示意性地示出了根据本发明的电话的顶视图，

图3示出了根据本发明第一实施例的电话的相关部分的框图，

图4示出了用于执行根据本发明的方法的流程图，以及

图5示出了根据本发明第二实施例的电话的相关部分的框图。

具体实施方式

本发明涉及具有本机频率源的便携式电子设备。下面将相对于蜂窝网络中的蜂窝电话来描述根据本发明的便携式电子设备。这只是根据本发明的设备的一个示例。它也可以是诸如膝上型计算机、掌上型计算机、电子记事簿、智能电话或对讲机的便携式电子设备，只要它们能被连接到外部参考频率发生器上。在膝上型计算机的情况下，这可通过使用连接到与蜂窝网络通信的计算机的PC卡或类似设备来进行。

图1示意性地示出根据本发明的电话10。该电话与蜂窝网络的基站12通信。在这个通信期间，电话和基站都将传输的信号调制在载波上。因而基站12配备有产生载波频率的频率发生器。电话10将该载波用作其内部本机频率源的参考频率，其细节将在下文更详细地描述。因而基站12包括电话10的参考频率发生器。

图2示出了根据本发明的电话。电话10包括显示器14、小键盘16以及天线18，所述天线从电话的机身伸出用于与基站通信。应该意识到，作为备选，天线也可以是内置的。

图3示出根据本发明第一实施例的电话10的相关部分的框图。该设备包括连接到天线(未示出)的接收机20。接收机20连接到第一控制单元24和检测单元32。第一控制单元24连接到控制值存储器26和变化率存储器28。第二控制单元30也连接到控制值存储器26和变化率存储器28。第二控制单元30还连接到定时器35。检测单元32通过控制信号控制开关34。检测单元32还将控制信号提供给第一控制单元24和第二控制单元30以及定时器35。图中用虚线指示了这个控制信号的提供。开关34连接到本机频率源22的控制输入，在优选实施例中本机频率源是本机频率振荡器。开关34可在两个位置之间切换，该两个位置是：连接振荡器22的控制输入与第一控制单元24的第一位置，以及连接振荡器22的控制输入与第二控制单元30的第二位置。振荡器22还具有提供输出频率的输出，第一控制单元24也连接到该输出。在电话中本机振荡器22的频率用于许多用途，其中最重要的大概就是作为提供用于电话不同部分的时钟信号的基础。

现在进一步参考图4描述本发明工作的方式，图4示出了根据本发明的方法的流程图。接收机20接收在载波上调制的信息。根据已知的原理在接收机20中解调该信息，并在电话中以正常的方式使用该信息。这不是本发明的真正部分，并且因此没在附图中示出以及进一步描述。然而，接收机20并不提取用作参考频率信号以控制本机振荡器22的载波的频率。该频率被提供给第一控制单元24。通过检测单元32还检测该频率的存在，并且该频率用于提供切换开关34的控制信号以将振荡器22的控制输入连接到第一控制单元24。检测单元32的控制信号还用于启动第一控制单元24并禁用第二控制单元30。因此，该方法由第一控制单元24中载波的接收开始(步骤36)。因而，如果存在参考频率信号(步骤38)，则激活第一控制单元24，用于控制振荡器22。为了执行这个控制，第一控制单元24接收本机振荡器22的输出信号(即要控制的频率或实际频率)，以及接收的参考频率，并在这些基础上计算新的控制值(步骤40)。通过输入本机振荡器频率和参考频率之间的差来以其最简单的形式计算新的控制值。作为备选，这个控制可以包括该差的放大。虽然最好保持方法尽可能简单，但可以使用控制振荡器的更复杂的方法。因为这个控制值，振荡器22调节其频率，以便将该频率设置为等于参考频率。需要调节振荡器频率的原因在于其经历了漂移，该漂移可能是由于温度变化或者由于振荡器的老化引起的。由于电话的环境温度的改变以及作为内部功耗的结果，温度可能改变。然后第一控制单元24计算与新的控制值相关联的变化率值(步骤44)。这是通过将刚使用的控制值和先前刚使用的控制值之间的差除以这两个值之间的时间间隔(即计算导数)来以最简单的方式实现的。计算变化率的更复杂的方法也是可以的，诸如将更多先前的控制值考虑进去。然后将最近使用的控制值存储在控制值存储器26中，并将变化率值存储在变化率存储器28中(步骤46)。只要在电话和基站之间存在连接，就重复上述步骤。在优选实施例中，存储器26和28每次只存储一个控制值和一个变化率值，其中新的值取代较早的值。然而，可以有更多的存储值，以便存储器会包含几个较早的控制值和几个较早的变化率值。然后这些值可用于变化率的更复杂计算。

然后，如果暂时失去与基站的联系，则接收机20不会接收到参考频率(步骤38)。然后没有参考频率输出到第一控制单元24。检测单元32检测到缺参考频率，并且然后将提供控制信号，该控制信号禁用第一控制单元24，启动第二控制单元30，以及切换开关34以将第二控制单元30与振荡器22的控制输入相连。因此，现在第二控制单元30将代替第一控制单元24开始工作。然后第二控制单元30获得存储在控制值存储器26中的最后使用的控制值以及存储在变化率存储器28中的最后计算的变化率值，并计算新的控制值(步骤48)。然后将新的控制值提供给振荡器22，用于校正其频率(步骤50)。其后将使用的控制值存储在控制值存储器26中(步骤52)。注意到，在本实施例中没有计算更多的变化率值，但是同一变化率值用于在没有接收到参考频率信号期间计算的所有新的控制值。这是在假设漂移是线性的条件下进行的，该假设极大简化了该设备。只要没有可用的参考频率，则继续进行上述计算。可以使用更复杂的计算变化率的方法，该方法可以使用几个先前的控制值和插值来提供将来的变化率值。

由此描述的方案提供了本机振荡器的成本有效且简单的控制。特别是这种情况，因为使用基站频率控制振荡器已经用在已知的电话中。用这些方案，没将振荡器的偏移的原因真正考虑进去。这个系统恰好注意到存在偏移、该偏移有多大、以及该偏移如何通过计算变化率而改变，并然后在不存在参考信号时应用这一知识。不需要振荡器如何老化或频率如何随温度改变的昂贵或复杂的温度测量或复杂的模型。因此，当暂时失去与基站的联系时，本解决方案良好地工作，其中失去联系的时间例如在半分钟到1分钟的范围内。

可以修改所描述的方法。第二控制单元30可使用同一变化率值来计算新的控制值的时间是有限的。如果变化率高，则上述时间短；但如果变化率低，则它可能用更长的时间。因此定时器35接收来自检测单元32的控制信号。在没有可用的参考频率时，定时器35开始计数，并连续计数直到发生一件或两件事情为止。接收参考频率信号，其复位定时器35，或者定时器35达到预定值。第二控制单元30不断地检查定时器的状态，并且当它达到预定值时，第二控制单元30停止计算新的控制值并一直使用同一控制值。可以根据变化率值有多高来将预定值设为不同级别。如果变化率值高，则预定值低；如果变化率值低，则预定值高。

检测单元、两个控制单元、开关、定时器和两个存储器组成振荡器的控制设备。

可以对本发明作许多改变。载波方式的频率不一定正好对应于振荡器的期望频率。它可能是不同的，但然后通过除以或乘以载波的频率来获得正确的参考频率。此外，不必具有两个控制单元。只具有一个控制单元也是一样的，这在示出根据本发明第二实施例的电话的相关部分框图的图5中示出了。这里一个控制单元负责控制的两个阶段，即，存在参考频率情况下和不存在这种频率的情况下，并根据从检测单元22接收的控制信号来改变操作模式。因此没有开关。在图中还省略了定时器。然而应该意识到，完全可以包括这种定时器。在所有其它方面第二实施例与第一实施例都相同，并且因此在图3中用相同的标号。

在蜂窝电话的情况下，以实际的无线电接收机的形式提供接收单元。在设备是经由PC卡或类似设备与无线电网络通信的膝上型电脑或其它类似设备的情况下，接收单元正是PC卡的接口，在此接收载波。

还可以更多地改变第二实施例。也可以包括检测单元和在单独控制单元中的两个存储器。

最好以与存储在程序存储器中的程序代码合作的处理器的方式提供控制单元。本发明因此易于通过只增加某额外软件在电话中实现，因为它的某些软件已经存在。本发明根据GSM要求也满足对失去与基站连接期间的定时和频率漂移的限制的要求。由于这些和其它原因，本发明只由如下权利要求书限定。

Claims (18)

1.便携式电子设备(10)，配置为与参考频率发生器(12)通信，并且所述设备包括：

接收单元(20)，接收参考频率，

振荡器(22)，产生所述设备的频率，以及

至少一个控制单元(24、30)，配置为：

在与所述参考频率发生器联系的情况下：

将新的控制值提供给所述振荡器，所述值由所述振荡器频率和所述参考频率确定，以及

至少基于所述新的和先前的控制值来计算变化率值，在与所述参考发生器没有联系的情况下：

基于所述变化率值和最后使用的控制值来计算新的控制值，以及

将所述新的控制值提供给所述振荡器，用于控制它。

2.如权利要求1所述的便携式电子设备，还包括检测单元(32)，所述检测单元检测所述设备是否与所述参考频率发生器联系或是否失去联系。

3.如权利要求1所述的便携式电子设备，还包括：控制值存储器(26)，至少包含所述最后使用的控制值；以及变化率存储器(28)，至少包含与所述最后使用的控制值相关的所述变化率。

4.如权利要求1所述的便携式电子设备，其中有：第一控制单元(24)，配置为在与所述参考频率发生器联系的情况下控制所述振荡器；以及第二控制单元(30)，配置为在与所述参考频率发生器没有联系的情况下控制所述振荡器。

5.如权利要求4所述的便携式电子设备，还包括开关(34)，所述开关配置为在所述检测单元检测到连接的情况下将第一控制单元(24)与所述振荡器相连，并在所述检测单元没检测到连接的情况下将第二控制单元(30)与所述振荡器相连。

6.如权利要求1所述的便携式电子设备，还包括定时器(35)，所述定时器在与所述参考频率发生器失去联系的情况下起动，其中如果计数器达到预定值，则将在与所述参考频率发生器(22)没有联系的情况下控制所述振荡器的控制单元(30)配置为停止使用变化率信息。

7.如权利要求6所述的便携式电子设备，其中如果在失去联系后建立与所述参考频率发生器的联系，则复位所述定时器(35)。

8.如权利要求6所述的便携式电子设备，其中所述预定值取决于所述变化率信息。

9.如权利要求8所述的便携式电子设备，其中如果所述变化率低则所述预定值高，并且如果所述变化率高则所述预定值低。

10.如权利要求1所述的便携式电子设备，其中它是移动电话，并且所述参考频率发生器是基站。

11.使用外部参考频率发生器(12)的振荡器(22)的控制设备(24、26、28、30、32、34、35)，配置为：

在与所述参考频率发生器(22)联系的情况下：

将新的控制值提供给所述振荡器，所述值由所述振荡器频率和所述参考频率确定，以及

至少基于所述新的和先前的控制值来计算变化率值，

在与所述参考发生器没有联系的情况下：

基于所述变化率值和所述最后使用的控制值来计算新的控制值，以及

将所述新的控制值提供给所述振荡器，用于控制它。

12.调整便携式电子设备中振荡器的方法，包括如下步骤：

在从外部参考频率发生器接收到参考频率的情况下(38)：

将新的控制值提供给所述振荡器(42)，所述值由所述振荡器频率和所述参考频率确定(40)，以及

至少基于所述新的和先前的控制值来计算变化率值(44)，

在从所述外部参考频率发生器没有接收到参考频率信号的情况下(38)：

基于所述变化率值和所述最后使用的控制值来计算新的控制值(48)，以及

将所述新的控制值提供给所述振荡器，用于控制它(52)。

13.如权利要求12所述的方法，还包括检测接收到或没接收到参考频率信号的步骤。

14.如权利要求12所述的方法，还包括存储所述提供的控制值的步骤(46、52)，以及在从所述外部参考频率发生器接收到参考频率信号的情况下还存储所述变化率值的步骤(46)。

15.如权利要求12所述的方法，还包括如下步骤：在从所述外部参考频率发生器没有接收到参考频率信号的情况下：计数没有接收到参考频率信号的时间，并且如果所述时间达到预置的时限，则停止计算新的控制值。

16.如权利要求15所述的方法，还包括如果又接收到参考频率信号则复位所述时间的步骤。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述预定值取决于所述变化率值。

18.如权利要求17所述的方法，其中如果所述变化率值低则所述预定值高，并且如果所述变化率值高则所述预定值低。

Images