CN1808938A

CN1808938A - 一种移动终端的自动频率控制校准表及其设计方法

Info

Publication number: CN1808938A
Application number: CN 200610023983
Authority: CN
Inventors: 蒲锦先; 梅容棚; 胡奎
Original assignee: Kaiming Information Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Kaiming Information Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2006-02-20
Filing date: 2006-02-20
Publication date: 2006-07-26

Abstract

本发明的一种AFC校准表及其设计方法，适用于TD－SCDMA系统的移动终端，至少包括：选取中心频率及N’个关键频率；在中心频率与第1关键频率、第1关键频率与第2关键频率、…、及第(N’－1)关键频率与第N’关键频率之间测试出一些频率点；直线拟合这些频率点，得到以中心频率点及上述N’个关键频率点为端点的近似直线的折线段，且计算中心频率点及上述N’个关键频率点对应的DAC值；将上述DAC值存储到移动终端的存储器中。采用本发明所述的校准表及其设计方法，节省了校准表耗用的存储器资源，节省了校准表的校准耗时，且使用本发明所述的方法在测试中精度完全满足TD－SCDMA系统的设计要求。

Description

一种移动终端的自动频率控制校准表及其设计方法

技术领域

本发明涉及一种移动终端自动频率控制(Automatic FrequencyControl)(以下简称AFC)校准表及其设计方法，且特别涉及一种时分同步码分多址(Time Division-Synchronous Code Division MultipleAccess)(以下简称TD-SCDMA)系统的移动终端的AFC校准表及其设计方法。

背景技术

在移动通信系统中，由于通信基站系统和移动终端之间在频率参考源之间是相互独立的，两个系统使用不同的晶体振荡器，这两个振荡器之间必然存在着频率差和相位差。另外，从成本角度考虑，移动终端相对于基站系统来说，会采用更加廉价的晶体振荡器，因此随着时间和温度的改变，必然会导致通信基站系统和移动终端之间存在着不固定的频率差和相位差。同时，对于处于运动中的移动终端来说，还会存在多普勒频移。因此在实际的系统中，移动终端都会由AFC模块来完成与基站系统的频率和相位同步，通过AFC模块来自动调整移动终端的参考频率，从而使移动终端的接收信号和发射信号的频率和相位具有一致性。

为了能够有效地随时准确地改变发射和接收频率的大小，移动终端计算出来的频率最后通过查找相应的AFC校准表，再将频率相关的数模转换(Digital Analog Convert)(以下简称DAC)值转化成电压，控制压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator)(以下简称VCO)从而改变发射和接收的频率。在TD-SCDMA系统中通过AFC的DAC值来控制V_AFC的值，从而来控制VCO的频率，最终达到能够随时控制移动终端的发射和接收频率的目的。由此可见，AFC校准表的作用是完成数据基带计算的频率值到V_AFC模拟控制电压的转换，同时也对整个信号通路进行线性校准。

由于模拟基带电路中AFC的DAC转换器一般是10bit的数据宽度，为了保证这样的精度，传统方法一般是按照AFC的DAC值递进来进行变化，并对AFC校准表中的DAC使用1bit的步长来校准，以得到数据长度为0-1023、数据宽度为10bit的AFC校准表。通过改变AFC的DAC值和测试移动终端VCO的输出频率之间的对应关系，传统的设计AFC校准表的方法为：

步骤1.初始化移动终端的硬件控制；

步骤2.改变控制VCO的DAC值，测试此时的VCO输出的频率值；

步骤3.DAC递进1bit，重复步骤2，得到多个DAC值点的频率值；

步骤4.得到1024个点的AFC校准表。

使用上述方法的系统运算一般选取10bit的数据宽度来做AFC校准表的地址来查找AFC控制字，而且同时对于TD-SCDMA系统现在的AFC的DAC一般是10bit宽度，这样需要用来存储AFC控制字的存储器大小就为1024*10bit，显然耗用的存储资源太大，从而造成存储资源的浪费，同时在手机进行设计和生产时需要校准的表也很大，导致校准时间过长。

发明内容

为了克服上述传统方法的缺点，本发明的目的是提供一种TD-SCDMA系统的移动终端的AFC校准表及其设计方法。通过多次测试TD-SCDMA系统所用的VCO，发现其DAC值和频率的对应关系是近似线性的，本发明根据TD-SCDMA系统对移动终端频率稳定度的具体要求，对其进行了重新权衡和设计，在精度完全满足要求的情况下，将发射功率严格地界定在标准要求的范围内。

为达到上述目的，本发明的一种AFC校准表的设计方法，适用于TD-SCDMA系统的移动终端，包括以下步骤：

步骤1：在以VCO的DAC值及VCO的输出频率值为坐标的坐标系中选取中心频率及N’个关键频率；

步骤2：在中心频率与第1关键频率之间找出M₁个VCO的输出频率值；

步骤3：依次根据上述M₁个VCO的输出频率值，测试对应的VCO的初始DAC值，得M₁个频率点；

步骤4：直线拟合上述M₁个频率点得到一条直线F＝k₁x+f₁，计算出中心频率点和第1关键频率点对应的校准后的DAC值，且在该直线上截取以中心频率点和第1关键频率点为端点的第1段频率控制线段；

步骤5：判断N’是否大于1，若是，则定义N且令N＝2，之后执行步骤6；否则，执行步骤10；

步骤6：在第(N-1)关键频率与第N关键频率之间找出M_N个VCO的输出频率值；

步骤7：依次根据上述M_N个VCO的输出频率值，测试对应的VCO的初始DAC值，得M_N个频率点；

步骤8：以第(N-1)关键频率点为固定点，直线拟合该第(N-1)关键频率点与上述M_N个频率点得到一条直线F＝k_Nx+f_N，计算出第N关键频率点对应的校准后的DAC值，且在该直线上截取以第(N-1)关键频率点和第N关键频率点为端点的第N段频率控制线段；

步骤9：令N＝N+1，且判断N是否大于N’，若否，执行步骤6；若是，执行步骤10；

步骤10：将上述中心频率点及上述N’个关键频率点相应的校准后的DAC值存储到上述移动终端的存储器中，作为上述自动频率控制校准表。

其中，在执行上述步骤1之前还包括步骤0：初始化上述移动终端的硬件控制。

进一步地，由于一般来说晶体振荡器的正向频率和负向频率相对于中心频率基本上是对称的，因此本发明所述的设计方法还包括步骤11：以上述中心频率点为中心对称点，得到上述所有频率控制线段关于该中心频率点对称的频率控制线段。

其中，上述关键频率根据相对中心频率的频率偏差来选取。

上述N’为1～6之间的整数；以及上述M₁、…、M_N之和为1～50之间的整数，更佳的为3～20之间的整数。若上述M₁、…、M_N之和为0，或者很小，如为1或2，则这样拟合出来的直线的精度将会很差，其可能与TD-SCDMA系统的设计要求会有较大的偏差；另外，若上述M₁、…、M_N之和过大，例如为50以上，则无法体现本发明节省存储器资源的优点，因此，上述M₁、…、M_N之和优选的是1-50，更佳的为3～20之间的整数。

进一步地，在本发明一较佳实施例中，上述N’＝3，上述第1关键频率、第2关键频率和第3关键频率分别是3ppm、5ppm、10ppm的频率偏差所对应的频率；以及上述M₁＝4，M₂＝3，M₃＝3。

为达到上述目的，本发明的一种AFC校准表，用于对TD-SCDMA系统的移动终端进行自动频率控制，该校准表是根据本发明所述的设计方法设计得到的，其存储了中心频率点和N’个关键频率点所对应的校准后的DAC值。

采用本发明所述的校准表及其设计方法，节省了校准表耗用的存储器资源，节省了校准表的校准耗时，且使用本发明所述的方法在测试中精度完全满足TD-SCDMA系统的设计要求。

下面结合附图，对本发明的具体实施作进一步的详细说明。对于熟悉本技术领域的人员而言，从对本发明方法的详细说明中，本发明的上述和其他目的、特征和优点将显而易见。

附图说明

图1为使用传统的方法得到的DAC值与频率的对应关系图；

图2为两个晶体振荡器使用本发明所述方法的一较佳实施例的DAC值与频率的对应关系图；

图3为本发明所述方法的主要流程图；

图4为本发明一较佳实施例中手机在系统工作时对AFC校准表的查找过程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案的实施作进一步的详细说明。

在TD-SCDMA系统中，通过多次测试系统所用的VCO，其DAC值和频率的对应关系是近似线性的(如图1所示)。由此可见，在校准时，至少需要测试2个点就可以得到一条直线F＝Kx+f，接着可以得到所有频率对应的DAC值。但是在实际情况中，考虑到器件的非线性，如果只测试2个点来确定一条直线，可能得到的结果并不是很准确，因此应该测试多点(例如4个以上的点)来不停地分段修正公式F＝Kx+f中的K和f值，从而得到准确的DAC值与输出频率之间的关系。在实际的TD-SCDMA系统中，以选取16个点来进行校准测试，就能够保证足够的频率精度，其DAC值和频率的对应关系也是近似线性的(如图2所示)。

根据校准表的线性关系可知，最终只需给出中心频率(晶体振荡器中心频率)和几个关键频率，然后移动终端可以通过关键点来计算出F＝Kx+f从而得到所需频率对应的DAC值。在本实施例中，关键频率根据相对中心频率的频率偏差来选取，例如分别为3ppm、5ppm、10ppm。其中，关键频率点的选取可以根据晶体振荡器的不同来选取不同的点，只需在中心频率点和关键频率点及关键频率点和关键频率点之间的线性度比较好即可。下面参照图3，选取3ppm、5ppm、10ppm3个关键频率点及中心频率点作为校准表的基准点，且以测试10点为例，本发明所述的AFC校准表的设计方法包括以下步骤：

步骤a：初始化移动终端的硬件控制；

步骤b：在以VCO的DAC值及VCO的输出频率值为坐标的坐标系中选取中心频率及3个关键频率；其中第一关键频率相对中心频率的频率偏差为3ppm，第二关键频率相对中心频率的频率偏差为5ppm，第三关键频率相对中心频率的频率偏差为10ppm；

步骤c：在中心频率与第1关键频率之间找出4个VCO的输出频率值；

步骤d：依次根据上述4个VCO的输出频率值，测试对应的VCO的初始DAC值，得4个频率点；

步骤e：直线拟合上述4个频率点得到一条直线F＝k₁x+f₁，计算出中心频率点和第1关键频率点对应的校准后的DAC值，且在该直线上截取以中心频率点和第1关键频率点为端点的第1段频率控制线段；

步骤f：在第1关键频率与第2关键频率之间找出3个VCO的输出频率值；

步骤g：依次根据上述3个VCO的输出频率值，测试对应的VCO的初始DAC值，得3个频率点；

步骤h：以第1关键频率点为固定点，直线拟合该第1关键频率点与上述3个频率点得到一条直线F＝k₂x+f₂，计算出第2关键频率点对应的校准后的DAC值，且在该直线上截取以第1关键频率点和第2关键频率点为端点的第2段频率控制线段；

步骤i：在第2关键频率与第3关键频率之间找出3个VCO的输出频率值；

步骤j：依次根据上述3个VCO的输出频率值，测试对应的VCO的初始DAC值，得3个频率点；

步骤k：以第2关键频率点为固定点，直线拟合该第2关键频率点与上述3个频率点得到一条直线F＝k₃x+f₃，计算出第3关键频率点对应的校准后的DAC值，且在该直线上截取以第2关键频率点和第3关键频率点为端点的第3段频率控制线段；

步骤1：将上述中心频率点及上述3个关键频率点相应的校准后的DAC值存储到上述移动终端的存储器中，作为上述自动频率控制校准表。

由于一般来说晶体振荡器的正向频率与负向频率偏差相对中心频率基本是对称的，因此得到了中心频率点及正向的3ppm、5pmm、10ppm点的DAC值后，也就得到了-3ppm、-5ppm、-10ppm的频率控制线段。因此在移动终端工作时，通过相应的对称关系来进行晶体振荡器的控制DAC值的查找，而不必将-3ppm、-5ppm、-10ppm点的DAC值存入移动终端的存储器。

移动终端在控制频率的时候，根据AFC环路(如图4所示，其中AFC Table即为AFC校准表)计算得到的频率偏差落入的方位在中心频率点、3ppm、5ppm、10ppm分段点内选取不同的K和f，计算相应的频率值，且通过公式F＝Kx+f来得到VCO的DAC值，从而得到控制电压(其中，如果频率在3ppm、5ppm、10ppm点上就取这个三个点的DAC值)，再控制晶体振荡器得到相应的频率。

在手机生产时，按照以上步骤就可以进行AFC校准，从而得到TD-SCDMA系统优化的AFC校准表。

参照图4，手机在系统实际工作时对AFC校准表的查找流程为：鉴相器估计出手机与网络的频率偏差和相位偏差，通过低通滤波器滤波以后得到频率偏差，根据这个偏差查找对应的校准表位置，得到用来控制晶体振荡器的控制电压的DAC值，转换成模拟信号后控制晶体振荡器。

使用传统的一般方法查表的时候，必须存储的校准表数据是1024×10bit，而使用本发明所述方法只需存储的数据变为4×10bit，可以看出本发明所述方法大大减少了对存储器资源的使用。

为了得到传统的AFC校准表，一般方法在校验表的时候，必须得到1024个点的对应的发射频率控制字，这样需要耗费太多的时间，特别是对于移动终端的生产线来说会降低生产效率，而使用本发明所述方法只需校准10个点就足够了，这样就大大减少了校验时间。且使用本发明所述方法在测试中精度也完全满足TD-SCDMA系统的设计要求。

以上详细说明了本发明的工作原理，但这只是为了便于理解而举的一个形象化的实例，不应被视为是对本发明范围的限制。同样，任何所属技术领域的普通专业人员均可根据本发明的技术方案及其较佳实施例的描述，做出各种可能的等同改变或替换，但所有这些改变或替换都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种自动频率控制校准表的设计方法，适用于时分同步码分多址系统的移动终端，其特征是包括以下步骤：

步骤1：在以压控振荡器的数模转换值及压控振荡器的输出频率值为坐标的坐标系中选取中心频率及N’个关键频率；

步骤2：在中心频率与第1关键频率之间找出M₁个压控振荡器的输出频率值；

步骤3：依次根据上述M₁个压控振荡器的输出频率值，测试对应的压控振荡器的初始数模转换值，得M₁个频率点；

步骤4：直线拟合上述M₁个频率点得到一条直线F＝k₁x+f₁，计算出中心频率点和第1关键频率点对应的校准后的数模转换值，且在该直线上截取以中心频率点和第1关键频率点为端点的第1段频率控制线段；

步骤6：在第(N-1)关键频率与第N关键频率之间找出M_N个压控振荡器的输出频率值；

步骤7：依次根据上述M_N个压控振荡器的输出频率值，测试对应的压控振荡器的初始数模转换值，得M_N个频率点；

步骤8：以第(N-1)关键频率点为固定点，直线拟合该第(N-1)关键频率点与上述M_N个频率点得到一条直线F＝k_Nx+f_N，计算出第N关键频率点对应的校准后的数模转换值，且在该直线上截取以第(N-1)关键频率点和第N关键频率点为端点的第N段频率控制线段；

步骤10：将上述中心频率点及上述N’个关键频率点相应的校准后的数模转换值存储到上述移动终端的存储器中，作为上述自动频率控制校准表。

2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征是在执行上述步骤1之前还包括步骤0：初始化上述移动终端的硬件控制。

3.根据权利要求1或2所述的设计方法，其特征是还包括步骤11：以上述中心频率点为中心对称点，得到上述所有频率控制线段关于该中心频率点对称的频率控制线段。

4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征是上述关键频率根据相对中心频率的频率偏差来选取。

5.根据权利要求3所述的设计方法，其特征是上述N’为1～6之间的整数；以及

上述M₁、...、M_N之和为1～50之间的整数。

6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征是上述M₁、...、M_N之和为3～20之间的整数。

7.根据权利要求4所述的设计方法，其特征是上述N’＝3，上述第1关键频率、第2关键频率和第3关键频率分别是3ppm、5ppm、10ppm的频率偏差所对应的频率；以及

上述M₁＝4，M₂＝3，M₃＝3。

8.一种自动频率控制校准表，用于对时分同步码分多址系统的移动终端进行自动频率控制，其特征是该校准表是根据权利要求1所述的设计方法设计得到的，其存储了中心频率点和N’个关键频率点所对应的校准后的数模转换值。