DE102007017031A1

DE102007017031A1 - Kommunikationssystem, das einen preiswerten Oszillator und ein dazugehöriges Verfahren verwendet

Info

Publication number: DE102007017031A1
Application number: DE102007017031A
Authority: DE
Inventors: Hsin-Chung Yeh
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2007-04-11
Publication date: 2008-07-03
Also published as: US20080152058A1; TWI382678B; US7664477B2; TW200828832A; CN101207395A

Abstract

Ein Kommunikationssystem (300) umfasst einen ersten Oszillator (310) zum Erzeugen eines ersten Taktsignals; einen zweiten Oszillator (340) zum Erzeugen eines zweiten Taktsignals und einen Sekundärschaltkreis (360), der mit dem ersten Oszillator (310) und dem zweiten Oszillator (340) zum Bestimmen einer zweiten Oszillationsfrequenz gemäß einer Frequenz des zweiten Taktsignals verbunden ist; wobei das zweite Oszillatorsignal gemäß des ersten Taktsignals, des zweiten Taktsignals und einer ersten Oszillationsfrequenz gemäß einer Frequenz des ersten Taktsignals bestimmt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kommunikationssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein Bereich des neuesten technologischen Fortschritts betrifft das globale Positionsbestimmungssystem (GPS). Infolge der Beliebtheit und der Nützlichkeit der GPS-Anwendungen ist seit Neuestem auch begonnen worden, sie innerhalb der Kommunikationsvorrichtungen und Mobiltelefone als eine einzige integrierte Einheit zu vereinigen. Beim Herstellen eines kostengünstigen Mobiltelefons mit GPS-Funktionalität haben die Hersteller begonnen, gemeinsame Komponenten zwischen zwei Systemen in der integrierten Vorrichtung gemeinsam zu benutzen. Insbesondere wird der Oszillisator (oder Kristall) gemeinsam infolge der mit jeder Einheit verbundenen hohen Kosten benutzt. Der Oszillisator erzeugt ein Taktsignal, ab dem der Schaltkreis der Vorrichtung betrieben werden kann und das er für die Übertragung und den Empfang von Signalen verwenden kann.
Es ist wichtig zu beachten, dass sich die Mobiltelefon-Aussendungsfrequenzen von den GPS-Aussendungsfrequenzen unterscheiden. Um einen identischen Oszillator zwischen dem Mobiltelefonschaltkreis und einem GPS-Empfänger gemeinsam zu benutzen, muss daher die Frequenz des Oszillators ausgeführt werden, um mindestens eine der Komponenten (entweder das GPS oder Mobiltelefon bzw. Handy) der integrierten Vorrichtung anzugleichen oder möglicherweise auch einzeln von einer beliebigen Frequenz ausgeführt werden, um beide anzugleichen.
Ein effektiver GPS-Empfänger erfordert jedoch ein sehr genaues GPS-Systemtaktsignal zur optimalen Ausführung. Wenn der GPS-Empfänger ein GPS-Systemtaktsignal, das von einem Oszillator mit falsch angepasster Frequenz stammt, verwendet, werden mehrere Unsicherheiten von Natur aus mitwirken. Der Frequenzaus gleich bzw. die Frequenzkompensation umfasst eine Basishypothese und einen Algorithmus, die noch immer eine ungenügend optimierte Frequenz mit vielen Abweichungen schaffen können. Der GPS-Schaltkreis muss sich auch ständig auf den GSM-Mobiltelefonschaltkreis im Fall einer Umschaltung in die Basisbandfrequenz beziehen. Außerdem muss der GPS-Schaltkreis seine lokale Taktfrequenz durch die interne Software unter Verwendung der GSM-Basisbandfrequenz ermitteln. Dieser Vorgang kann daher ebenfalls Unsicherheiten beim Erreichen eines genauen GPS-Systemtaktes aufweisen.
Eine weitere beim Stand der Technik beschriebene Konfiguration versucht, einige der obigen Mängel durch Vorsehen eines festgelegten Referenztaktes für den GPS-Schaltkreis zu überwinden. Dieses stellt unterstützend sicher, dass eine genaue Frequenz für die GPS-Abläufe verwendet wird, um eine optimale Ausführung zu sichern, während ein Synthesizer verwendet wird, um die Frequenzen für den GSM/CDMA-Schaltkreis zu erzeugen. Jedoch wird die GSM-Ausführung infolge der Teilung und der erforderlichen Synthese vermindert, um ein geeignetes GSM-Taktsignal zu erreichen. Die Phasenrauschen-Anforderungen und Frequenzgenauigkeiten erfüllen typischerweise nicht die Verwendung dieser Konfiguration. Daher sehen die gegenwärtigen integrierten GPS-/Mobiltelefoneinheiten keine optimierten Betriebsfrequenzen sowohl für den GPS- als auch den Mobiltelefonbetrieb vor, wenn ein Oszillator gemeinsam benutzt wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein kostenreduziertes Kommunikationssystem mit GPS- und Mobiltelefonfähigkeit, das die Betriebsfrequenzen für den GPS- und Mobiltelefonbetrieb optimiert, und ein Verfahren zur Bestimmung der Oszillationsfrequenzen in einem Kommunikationssystem zu schaffen.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 9. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Wie sich aus der nachstehend detaillierten Beschreibung deutlicher zeigt, umfasst das Kommunikationssystem einen Sekundärschaltkreis, der mit einem ersten Oszillator und einem zweiten Oszillator verbunden ist.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Zeichnung. Darin zeigt:
1 ein Kommunikations-Positionsbestimmungssystem eines gemeinsam benutzten Oszillators gemäß dem Stand der Technik.
Ein einzelner Oszillator 100 wirkt als Taktsignalquelle sowohl für einen Mobiltelefonschaltkreis des Code-basierten Vielfachzugriffsverfahrens (CDMA-Verfahren) als auch einen GPS-Empfänger 100. Der GPS-Empfänger 100 weist ferner einen rauscharmen Verstärker 105 (LNA) zum Empfangen und Verstärken eines RF-Signals, Mischer bzw. Mixer 110, 120, 121 und 146 zum Kombinieren verschiedener Signale, Frequenzteiler 130 und 135 zum Teilen einer Eingangsfrequenz, Analog-Digital-Wandler 125 und 126 (ADC), Frequenzgenerator- bzw. Frequenzsynthesizer 116, Schleifenfilter bzw. Loop-Filter 145, variablen Verstärker 112, GPS-Basisband 114, und spannungsgesteuerten Oszillator 115 (VCO) auf.
2 ein Verfahren, um die Verwendung eines einzelnen Oszillators zwischen einer Mobiltelefonvorrichtung und einem Navigationssystem gemäß dem Stand der Technik zu kompensieren.
Beim Schritt 201 macht ein Anwender eines GPS-Empfängers eine Eingabe, um seine Position zu empfangen. Beim Schritt 202 werden unterstützende Daten (ungefährer Ortsbereich, Zeit, etc.) entweder vom Speicher oder externen Quellen abgerufen. Beim Schritt 203 wird der GPS-Empfänger initialisiert, um Signalbeispiele bzw. -muster bei der anfänglichen Beispielfrequenz des gemeinsam benutzten Oszillators zwischen den Vorrichtungen zu empfangen. Die anfängliche Frequenzeinstellung wird danach im Schritt 204 aufgenommen bzw. eingetragen. Der Empfänger wird dann im Schritt 205 (oder 205a) ausgeschaltet. Wenn die Frequenzkompensation im Schritt 206 erforderlich ist, dann führt der Empfänger eine komplexe Korrelationsintegration unter Verwendung unterschiedlicher Hypothesen des Frequenzausgleiches bzw. Frequenzumsetzung mit dem gemeinsam benutzten Oszillator aus. Beim Schritt 207 erhält der Empfänger unter Verwendung der kompensierten Integration von Schritt 206 einen Pseudobereich der Position des GPS-Empfängers. Wie aus der obigen Beschreibung von 2 ersichtlich, kann das Verfahren 200 zeitintensiv und komplex sein, während sich weiterhin Abweichungen in der ausgeführten Frequenz ergeben.
3 eine erste Ausführungsform eines Kommunikations-Positionsbestimmungssystems 300, das einen preiswerten Kristall gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet.
4 eine Ausführungsform eines Zählkreises bzw. einer Zählschaltung 400 gemäß der vorliegenden Erfindung.
5 ein Verfahren zum Bestimmen der Oszillationsfrequenzen in einem Kommunikations-Positionsbestimmungssystem, das einen preiswerten Kristall gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet, und
6 das Zählen einer Periodenanzahl der ersten und zweiten Taktsignale durch Zählen einer Anzahl von Spitzen- bzw. Höchstwerten der ersten und zweiten Taktsignale innerhalb einer Zeitdauer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Um einen preiswerten integrierten GPS-Empfänger und ein Mobiltelefon herzustellen, weisen die gegenwärtigen Verfahren viele Mängel beim Erreichen optimaler Ausführungsniveaus auf. Wenn ein gemeinsamer Kristall sowohl mit dem GPS-Schaltkreis als auch dem Mobiltelefonschaltkreis gemeinsam benutzt wird, wird das Taktsignal des Oszillators typischerweise mit einem Schaltkreis festgelegt, während es zur Anwendung mit dem anderen Schaltkreis künstlich aufgebaut bzw. synthetisiert wird. Das Verwenden eines synthetisierten Taktsignals kann jedoch viele Unsicherheiten wie Eichfehler und Beständigkeitsprobleme schaffen, die auftreten können. Dies kann zu einer schwachen Ausführung und Auflösungsproblemen bei GPS-Lokalisiervorrichtungen bzw. Tracking-Vorrichtungen und zur Phasen- und Rauschminderung bei mobilen GSM-Vorrichtungen führen.
Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, sieht die vorliegende Lösung ein Kommunikationssystem unter Verwendung eines preiswerten Oszillators vor. Diese Vorrichtung ist für den GPS-Navigationsschaltkreis in Verbindung mit einem in einer einzelnen Einheit integrierten Kommunikationssystem anwendbar. Das Kommunikationssystem kann eine Mobiltelefonvorrichtung entweder mit einer GSM- oder CDMA-, W-CDMA-, oder TDS-CDMA-Protokoll-, einer Blue Tooth- oder irgendeiner drahtlosen Kommunikationsvorrichtung sein.
Statt der Verwendung eines einzelnen Oszillators, der von den beiden Hauptschaltkreisen gemeinsam benutzt wird, verwendet die vorliegende Erfindung zwei einzelne Oszillatoren. Einer der Oszillatoren ist jedoch ein preiswerter Oszillator mit geringer Vorhersagbarkeit bzw. Genauigkeit hinsichtlich der Frequenz und Beständigkeit, während der andere Oszillator ein genauerer ist. Zum Beispiel kann ein Temperatur-kompensierter Oszillator mit einer höheren Frequenzgenauigkeit verwendet werden. Die Verwendung eines preiswerten Oszillators unterstützt das Reduzieren der gesamten Produktions- und Herstellkosten dieser verwandten Vorrichtung. Jedoch wird die alleinige direkte Verwendung eines preiswerten Oszillators die Ausführung der Positioniervorrichtung mindern. Die Frequenzsuchfenster werden groß und die Suchzeit für Satelliten länger werden, wenn es eine große Unsicherheit beim Referenztakt gibt. In der vorliegenden Lösung wird die mit der Verwendung eines preiswerten Oszillators verbundene Frequenzunsicherheit stark reduziert. Die Positionierausführungsparameter, wie z. B. TTFF (Zeit bis zur ersten Festlegung) können weiterhin beibehalten werden, während ein kostengünstigerer Oszillator verwendet wird.
Die vorliegende Erfindung verwendet diese beiden Oszillatoren zusammen, wobei die Querverweistechnik angewendet wird, um genaue Frequenzen der Taktsignale von beiden Oszillatoren zu bestimmen. Nachdem die genauen Frequenzen bekannt sind, können die Oszillatoren danach einzeln an jeden entsprechenden Schaltkreis angeglichen werden, um die optimale Ausführung sowohl in den GPS- als auch den Mobiltelefon/Kommunikationsverwandten Schaltkreisen zu ermöglichen. Dieses eliminiert die Notwendigkeit für zwei hochpreisige und hochgenaue Oszillato ren, wodurch die Produktions- und Herstellkosten bei den GPS-Mobiltelefon/Kommunikations-integrierten Schaltkreisen reduziert werden.
Ein kostengünstigerer Oszillator besitzt üblicherweise bestimmte Mängel, wie z. B. einen hohen Temperaturkoeffizienten oder -verschiebung und eine große Frequenzveränderung. Wenn jedoch eine praktische Frequenz eines preiswerten Oszillators erreicht werden kann (durch Referenzieren mit dem anderen Oszillator der bekannten Frequenz), dann können die Unsicherheiten bei der Frequenzveränderung für die Signalverarbeitung und -einstellung berücksichtigt werden und sie überwinden.
3 stellt eine erste Ausführungsform des Kommunikationssystems 300, das einen preiswerten Kristall 340 verwendet, gemäß der vorliegenden Erfindung dar. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Oszillator 310, einen zweiten Oszillator 340, und einen Sekundärschaltkreis 360. Der Sekundärschaltkreis 360 kann ferner eine zweite Einheit 350 und einen zweiten Basisband-(BB)Schaltkreis 355 umfassen. Der erste Oszillator 310 ist mit dem Sekundärschaltkreis 360 verbunden, um ein erstes Taktsignal C₁ mit einer ersten Oszillationsfrequenz f₁ zu erstellen. Ebenso ist der zweite Oszillator 340 mit dem Sekundärschaltkreis 360 verbunden, um ein zweites Taktsignal C₂ mit einer zweiten Oszillationsfrequenz f₂ zu erstellen. Der Sekundärschaltkreis 360 könnte eine GPS-Trackingvorrichtung, eine Blue Tooth-Vorrichtung, oder eine Mobiltelefon-Kommunikationsvorrichtung unter anderen Optionen sein. In der folgenden Beschreibung ist der erste Oszillator 310 ein teurerer Kristall mit einer bestimmten Frequenz f₁ mit hoher Toleranz, während der zweite Oszillator 340 ein preiswerter Kristall 340 ist, für den die genaue Frequenz f₂ variieren kann, z. B. infolge von Herstellunsicherheiten.
Der Betrieb des Systems 300 wird in der folgenden Beschreibung zusammengefasst. In dieser Ausführungsform ist die erste Frequenz f₁ des ersten Oszillators 310 vor der Initialisierung bekannt. Dies ist bei den CDMA/GSM-integrierten Schaltkreisen der Fall, während eine Betriebstaktfrequenz f₁ schon durch das CDMA-Protokoll bestimmt werden muss, wenn der erste Oszillator 310 ein Taktsignal C₁ zum CDMA-Schaltkreis zuführen soll. Die Taktfrequenz f₁ des ersten Oszillators 310 kann dann für den Sekundärschaltkreis 360 für die spätere Anwendung vorgesehen werden. Der Sekundärschaltkreis 360 kann nun diesen Wert (f₁) zusammen mit dem Taktsignal C₁ des ersten Oszillators 310 und des Taktsignals C₂ des zweiten Oszillators 340 verwendet werden, um eine Frequenz f₂ des durch den zweiten Oszillator 340 ausgegebenen zweiten Taktsignals C₂ zu bestimmen.
Die spezifische Bestimmung der zweiten Frequenz f₂ wird durch einen Zähl- und Vergleichsvorgang ausgeführt. 4 stellt eine Ausführungsform eines Zählkreises bzw. einer Zählschaltung 400 dar, die zum Ausführen des Zähl- und Vergleichsvorganges verwendet wird. Der Zählkreis 400 kann innerhalb des Sekundärschaltkreises 360 zum Erreichen der zweiten Oszillationsfrequenz (f₂) des Taktsignals C₂ vom zweiten Oszillator 340 angeordnet werden. Der Zähl- und Signalspeicherschaltkreis 400 weist erste und zweite Zähler 410 auf, die mit einer Recheneinheit 420 verbunden sind. Der erste und zweite Zähler 410 ist zusätzlich mit dem ersten Oszillator 310 zum Empfangen des ersten Taktsignals C₁ und mit dem zweiten Oszillator 340 zum Empfangen des zweiten Taktsignals C₂ verbunden.
Der Betrieb des Zählkreises 400, um die zweite Oszillationsfrequenz f₂ des zweiten Oszillators 340 zu bestimmen, wird im Folgenden beschrieben. Nach der Initialisierung wird die Recheneinheit 420 die Oszillationsfrequenz (f₁) des ersten Oszillators 310 aufweisen. Die Oszillationsfrequenz (f₁) kann zum Beispiel vorbestimmt werden und für den ersten Oszillator 310 genau bekannt sein. Der erste und zweite Zähler 410 setzen dann das Zählen der Periodenanzahl (N₁) des ersten Taktsignals C₁ vom ersten Oszillator 310 für eine erste eingestellte Zeitdauer fort. Jede Periode kann durch eine ansteigende Flanke, eine Spitze, oder eine fallende Flanke des ersten Taktsignals C₁, das naturgemäß periodisch ist, identifiziert werden. Die eingestellte Zeitdauer kann auch einer vorbestimmten Periodenanzahl (durch Festlegen von N₁ mit einem bekannten Wert) des ersten Taktsignals C₁, oder umgekehrt, entsprechen.
Für dieselbe eingestellte Zeitdauer zählen die ersten und zweiten Zähler 410 auch die Periodenanzahl (N₂) des zweiten Taktsignals C₂ vom zweiten Oszillator 340. Wenn umgekehrt N₁ auf einem vorbestimmten Wert (z. B. N_T) festgelegt wird, werden der erste und zweite Zähler 410 dann ebenfalls N₂ zählen, bis das Abzählen von N₁ N_T erreicht hat. Nachdem die Oszillationsfrequenz f₁ des Taktsignals C₁ des ersten Oszillators 310, die Anzahl der Signalspeicher (N₁) des ersten Oszillators 310, die in der eingestellten Zeitdauer auftreten, und die Anzahl der Signalspeicher (N₂) des zweiten Oszillators 340 in derselben eingestellten Zeitdauer bekannt sind, kann die folgende Gleichung angewendet werden, um die Oszillationsfrequenz f₂ des zweiten Taktsignals C₂ vom zweiten Oszillator 340 zu erhalten:
6 stellt das Zählen einer Periodenanzahl der ersten und zweiten Taktsignale C₁, C₂ durch Auszählen einer Anzahl von Spitzen der ersten und zweiten Taktsignale C₁, C₂ innerhalb der Zeitdauer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dar. Als ein Beispiel, das das Obige darstellt, wird angenommen, dass eine genaue Frequenz des ersten Taktsignals C₁ des ersten Oszillators 310 auf (f₁ = 26 MHz) bestimmt und N₁ auf einen Wert von (N₁ = 26.000.000) festgelegt wird, wie in 6 dargestellt. Der erste und zweite Zähler 410 werden dann das Zählen für jede Periode des ersten Taktsignals C₁ vom ersten Oszillator 310 fortsetzen, bis ein Zählwert von N₁ = 26.000.000 erreicht worden ist. Gleichzeitig werden der erste und zweite Zähler 410 auch die Perioden des zweiten Taktsignals C₂ vom zweiten Oszillator 340 zählen, um die Anzahl der Signalspeicher N₂ aufzuzeichnen. Wenn ein Zählwert von N₁ = 26.000.000 für das erste Taktsignal C₁ des ersten Oszillators 310 erreicht worden ist, werden der erste und zweite Zähler 410 das Zählen der Taktsignale C₁, C₂ sowohl vom ersten Oszillator 310 als auch vom zweiten Oszillator 340 (N₁ und N₂) anhalten. Unter Verwendung des gegenwärtigen Zählwerts von N₂ kann nun die Recheneinheit 420 die Gleichung (1) anwenden, um die zweite Oszillationsfrequenz f₂ des zweiten Oszillators 340 zu bestimmen. Wenn ein Wert von N₂ = 16.368.000, der im vorhergehenden Schritt erreicht wurde, angenommen wird, kann für eine numerische Referenz leicht abgeleitet werden, dass die tatsächliche Oszillationsfrequenz f₂ des Taktsignals C₂ des zweiten Oszillators 340 dem Wert f₂ = 16.368 MHz entspricht. Der maximale Zählfehler in diesem Beispiel wird 1 Zählwert pro Sekunde nicht überschreiten. Nimmt man diese 16.368 MHz des Oszillators als Beispiel, würde ein Fehler von 1 Zählwert einen 0.06 ppm-Frequenzfehler (ppm = parts per million) bedeuten, der klein genug ist, um eine gute Positionierausführung sicherzustellen. Natürlich sind die obigen numerischen Werte nur als Beispiele zu verstehen, da andere Frequenzbereiche und Werte ebenfalls durch die vorliegende Erfindung unterstützt werden.
In einer alternativen Ausführungsform des Kommunikationssystems 300 ist ein Kommunikationsschaltkreis 330 zusätzlich mit dem ersten Oszillator 310 und dem Sekundärschaltkreis 360 verbunden. Der Kommunikationsschaltkreis 330 führt Operationen unter Verwendung des ersten Taktsignals C₁ vom ersten Oszillator 310 aus, und ist mit einer Basisstation 380 verbunden. Der Kommunikationsschaltkreis kann ferner eine Kommunikationseinheit 320 und ein Kommunikations-Basisband 325 aufweisen. Wenn die Mobiltelefontechnologie angewendet wird, kann der Kommunikationsschaltkreis 330 das Mobiltelefon darstellen, die Kommunikationseinheit 320 der Mobiltelefon-Betriebsschaltkreis sein, das Kommunikations-Basisband 325 das Zähl-Basisband sein, und die Basisstation 380 den Mobiltelefon-Breitbandanbieter bzw. -provider darstellen.
Im Fall einer integrierten Vorrichtung vom Typ Mobiltelefon kann die genaue Frequenz f₁ des ersten Taktsignals vom ersten Oszillator 310 durch das Kommunikationssystem 300 nicht im Voraus exakt bekannt sein. Dies ist insbesondere bei GSM-Kommunikationsvorrichtungen der Fall. Der Kommunikationsschaltkreis 330 führt daher eine Frequenzabfrage aus, um die Synchronisierung mit einer übertragenden Basisstation 380 aufzufinden und zu beginnen. Während der Frequenzabfrage wird die Information, wie z. B. die Frequenz f₁ des ersten Oszillators 310, vom Quittungs- und Synchronisierungsablauf erhalten. Allgemein gesprochen, ein Frequenzfehler von der Basisstation liegt unter 0.01 ppm, wobei die Genauigkeitsanforderung des mobilen Taktes nach der Eichung unter 0.1 ppm liegt. Daher wird nach der Synchronisierung ein genauer Wert der Frequenz f₁ des ersten Taktsignals C₁ des ersten Oszillators 310 erhalten. Nachdem eine genaue Frequenz f₁ des ersten Oszillators 310 von der Basisstation 380 erhalten wurde, kann nun das System 300 diesen Wert zusammen mit dem ersten Taktsignal C₁ des ersten Oszillators 310 verwenden, und einen Referenzwert für den zweiten Oszillator 340 für das Kommunikationssystem 300 ähnlich der oben beschriebenen Ausführungsform vorsehen.
In dieser Ausführungsform erzeugt der Kommunikationsschaltkreis 330 den Wert der Oszillationsfrequenz f₁ des ersten Zellen-Oszillators 310 für den Sekundärschaltkreis 360. Das erste Taktsignal C₁ des ersten Oszillators 310 wird ebenfalls an den Sekundärschaltkreis 360 gesendet. Der Sekundärschaltkreis 360 empfängt diese beiden Größen, um eine Referenz zum Bestimmen der Frequenz f₂ des zweiten Taktsignals C₂ des zweiten Oszillators 340 zu erstellen. Der Ablauf zum Bestimmen der Frequenz f₂ ist analog dem Verfahren, das in der ersten Ausführungsform oben beschrieben wurde, und wird daher weggelassen, um Redundanz zu vermeiden. Das Erhalten einer genauen Oszillationsfrequenz f₂ des zweiten Oszillators 340 wird das Sicherstellen der optimierten Ausführung für den Sekundärschaltkreis 360 des Kommunikationssystems 300 unterstützen.
Typischerweise wird ein hochpreisiger, hochgenauer Oszillator für den ersten Oszillator 310 verwendet, um ihn zusammen mit dem Kommunikationsschaltkreis 330 zu betreiben. Die CDMA-Kommunikationsvorrichtungen können z. B. einen Oszillator mit dieser Genauigkeit fordern, wobei die Taktsignalfrequenz f₁ im Voraus bestimmt werden kann. Ein akzeptabler Oszillator-Typ ist ein spannungsgesteuerter und Temperatur-kompensierter Oszillator (VCTCXO), wobei die Oszillationsfrequenz durch einen Spannungseingang gesteuert wird, und die Oszillationsfrequenz mit den Temperaturschwankungen unveränderlich bleibt. Jedoch ist diese Erfindung nicht auf diesen Konfigurationstyp beschränkt. Zum Beispiel können zusätzliche Ausführungsformen (nicht dargestellt) eine alternative Konfiguration verwenden, wobei ein Oszillator von durchschnittlichen Kosten mit akzeptabler Genauigkeit als zweiter Oszillator 340 verwendet wird. Das obige Verfahren oder die Vorrichtung wird dann verwendet, um die Frequenzunsicherheit von f₂ zu reduzieren, um eine bessere Ausführung des Positionierbestimmungssystems zu erreichen.
Obwohl sich der oben dargestellte Kommunikationsschaltkreis 330 des Kommunikationssystems 300 auf Vorrichtungen vom Typ Mobiltelefon bezieht, ist die vorliegende Erfindung keineswegs auf diesen Vorrichtungstyp begrenzt. Andere Ausführungsformen können eine Blue Tooth-Kommunikationsvorrichtung, die mit einer GPS-Vorrichtung als Sekundärschaltkreis 360 integriert ist, umfassen, während die oben gelehrten Prinzipien weiter beibehalten werden. Eine weitere Ausführungsform kann den Kommunikationsschaltkreis 330 aufweisen, der eine Funkfrequenz(RF)-Vorrichtung oder eine drahtlose Übertragungsvorrichtung ist. Die spezifische Wahl des Kommunikationsschaltkreises 330 ist nicht auf den Umfang der vorliegenden Erfindung in irgendeiner Weise begrenzt, wobei hervorzubringen ist, dass die Prinzipien und Lehren der vorliegenden Erfindung erhalten bleiben.
5 stellt ein Verfahren dar, das die Oszillationsfrequenzen in einem Kommunikationssystem unter Verwendung eines preiswerten Kristalls gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt. Vorausgesetzt, dass im Wesentlichen dasselbe Ergebnis erreicht wird, müssen die Schritte des Ablaufes 500 nicht in der dargestellten exakten Anordnung und nicht fortlaufend sein, d. h., andere Schritte können dazwischen liegen. Das Verfahren umfasst:
Schritt 510: Erzeugen eines ersten Taktsignals unter Verwendung eines ersten Oszillators.
Schritt 520: Erzeugen eines zweiten Taktsignals unter Verwendung eines zweiten Oszillators.
Schritt 560: Bestimmen einer zweiten Oszillationsfrequenz, die einer Frequenz des zweiten Taktsignals entspricht; wobei das zweite Oszillationssignal gemäß des ersten Taktsignals, des zweiten Taktsignals, und einer ersten Oszillationsfrequenz, die einer Frequenz des ersten Taktsignals entspricht, bestimmt wird.
Zusätzliche Ausführungsformen (wie z. B. die Anwendung mit GMS-Systemen und Mobiltelefonsystemen) können ferner die folgenden Schritte aufweisen, die vor dem Schritt 560 auftreten:
Schritt 530: Synchronisieren der Kommunikationen mit einer Basisstation.
Schritt 540: Erhalten der ersten Oszillationsfrequenz gemäß einer Frequenz des ersten Taktsignals durch Synchronisierung.
Daher zählt eine mobile Einheit durch Synchronisierung eine Rahmensynchronisierung des Basisstation-Referenzkanals unter Verwendung des ersten Taktsignals aus. Das Mobiltelefon erhält danach den ersten Taktfehler und stellt den ersten Takt ein, um einen erhältlichen Frequenzkanal zu verwenden.
Durch Verwendung von zwei Oszillatoren zusammen mit einer Querverweistechnik sieht die vorliegende Erfindung ein Kommunikationssystem vor, das einen preiswerten Kristall verwendet. Dies reduziert die Kosten bei der Herstellung und Produktion einer integrierten Kommunikations-Positionsbestimmungsvorrichtung außerordentlich, während eine bessere Ausführung und Genauigkeit der Oszillationsfrequenzen im Vergleich zum Stand der Technik erreicht werden. Der in der vorliegenden Erfindung beschriebene Zählablauf ermöglicht, dass eine genaue Oszillationsfrequenz von einem Oszillator erreicht wird, wenn die Frequenz des anderen Oszillators bestimmt ist.
Zusätzlich wird auch jeder Oszillator einzeln an jeden entsprechenden Schaltkreistyp angeglichen, um eine optimale Ausführung in jedem der verwandten Schaltkreise zu ermöglichen. Daher ist es nicht notwendig, einen einzelnen Oszillator unter zwei Schaltkreisen gemeinsam zu benutzen, und es besteht keine Notwendigkeit, die Frequenzen zu mixen oder synthetisieren, was möglicherweise Frequenz- und Zeitfehler einbringen könnte. Außerdem sieht dieses System eine Alternative vor, um zwei hochpreisige, hochgenaue Oszillatoren zu verwenden, wodurch die Produktions- und Herstellkosten bei den integrierten Kommunikations-Positionsbestimmungsschaltkreisen reduziert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung gemäß den obigen Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese oben beschriebenen Ausführungsformen begrenzt. Änderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsform erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre.
Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
Ein Kommunikationssystem 300 umfasst einen ersten Oszillator 310 zum Erzeugen eines ersten Taktsignals; einen zweiten Oszillator 340 zum Erzeugen eines zweiten Taktsignals; und einen Sekundärschaltkreis 360, der mit dem ersten Oszillator 310 und dem zweiten Oszillator 340 zum Bestimmen einer zweiten Oszillationsfrequenz gemäß einer Frequenz des zweiten Taktsignals verbunden ist; wobei das zweite Oszillationssignal gemäß des ersten Taktsignals, des zweiten Taktsignals, und einer ersten Oszillationsfrequenz gemäß einer Frequenz des ersten Taktsignals bestimmt wird.

100: einzelner Oszillator
100: GPS-Empfänger
105: rauscharmer Verstärker (LNA)
110, 120, 121, 146: Mischer bzw. Mixer
112: variabler Verstärker
114: GPS-Basisband
115: Spannungsgesteuerter Oszillator
116: Frequenzgenerator bzw. Frequenzsynthesizer
125, 126: Analog-Digital-Wandler
130, 135: Frequenzteiler
145: Schleifenfilter bzw. Loop-Filter
300: Kommunikationssystem
310: 1. Oszillator
320: Kommunikationseinheit
325: Kommunikations-Basisband
330: Kommunikations-Schaltkreis
340: 2. Oszillator bzw. Kristall
350: 2. Einheit
355: 2. Basis-Band-(BB)Schaltkreis
360: Sekundärschaltkreis
380: Basisstation
400: Zählkreis bzw. Zählschaltung
410: 1. & 2. Zähler
420: Recheneinheit

Claims

Kommunikationssystem (300): – mit einem ersten Oszillator (310) zum Erzeugen eines ersten Taktsignals; – mit einem zweiten Oszillator (340) zum Erzeugen eines zweiten Taktsignals; und – gekennzeichnet durch: – einen Sekundärschaltkreis (360), der mit dem ersten Oszillator (310) und dem zweiten Oszillator (340) zum Bestimmen einer zweiten Oszillationsfrequenz gemäß einer Frequenz des zweiten Taktsignals verbunden ist; wobei das zweite Oszillationssignal gemäß des ersten Taktsignals, des zweiten Taktsignals, und einer ersten Oszillationsfrequenz gemäß einer Frequenz des ersten Taktsignals bestimmt wird.
Kommunikationssystem (300) gemäß Anspruch 1, wobei der Sekundärschaltkreis (360) gekennzeichnet ist durch: – eine Recheneinheit (420) zum Bestimmen der zweiten Oszillationsfrequenz, die die erste Oszillationsfrequenz ist, die durch eine erste Periodenanzahl des ersten Taktsignals innerhalb einer Zeitdauer geteilt, und ferner mit einer zweiten Periodenanzahl des zweiten Taktsignals innerhalb der Zeitdauer multipliziert wird.
Kommunikationssystem (300) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Sekundärschaltkreis (360) gekennzeichnet ist durch: – einen ersten Zähler (410) zum Zählen der ersten Periodenanzahl durch Zählen einer Anzahl von Zyklen des ersten Taktsignals innerhalb der Zeitdauer; und – einen zweiten Zähler (410) zum Zählen der zweiten Periodenanzahl durch Zählen einer Anzahl von Zyklen des zweiten Taktsignals innerhalb der Zeitdauer.
Kommunikationssystem (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer einer vorbestimmten Periodenanzahl des ersten Taktsignals entspricht, wie sie durch den ersten Zähler (410) gezählt wird, und der zweite Zähler (410) zum Zählen der zweiten Anzahl von Zyklen dient, bis der erste Zähler (410) die vorbestimmte Anzahl erreicht hat.
Kommunikationssystem (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Oszillator (310) eine erste vorbestimmte Frequenz aufweist, die innerhalb eines ersten Bereichs genau ist, der zweite Oszillator (340) eine zweite vorbestimmte Frequenz aufweist, die innerhalb eines zweiten Bereichs genau ist, und der erste Bereich kleiner als der zweite Bereich ist.
Kommunikationssystem (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sekundärschaltkreis (360) ein Positionsbestimmungsschaltkreis ist.
Kommunikationssystem (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen Kommunikationsschaltkreis des Code-basierten Vielfachzugriffsverfahrens oder einen Kommunikationsschaltkreis des Vielfachzugriffes im Multiplex.
Kommunikationssystem (300) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch: – einen Kommunikationsschaltkreis (330), der mit dem ersten Oszillator (310) und dem Sekundärschaltkreis (360) verbunden ist, wobei der Kommunikationsschaltkreis (330) zum Synchronisieren der Kommunikation mit einer Basisstation (380), und zum Erhalten der ersten Oszillationsfrequenz gemäß der Frequenz des ersten Taktsignals, das durch die Synchronisierung mit der Basisstation (380) bestimmt wird, dient.
Verfahren zum Bestimmen der Oszillationsfrequenzen in einem Kommunikationssystem (300), das gekennzeichnet ist durch: – Erzeugen eines ersten Taktsignals unter Verwendung eines ersten Oszillators (310); – Erzeugen eines zweiten Taktsignals unter Verwendung eines zweiten Oszillators (340); und – Bestimmen einer zweiten Oszillationsfrequenz gemäß einer Frequenz des zweiten Taktsignals; wobei das zweite Oszillationssignal gemäß des ersten Taktsignals, des zweiten Taktsignals, und einer ersten Oszillationsfrequenz gemäß einer Frequenz des ersten Taktsignals bestimmt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9, gekennzeichnet durch: – Bestimmen der zweiten Oszillationsfrequenz als die erste Oszillationsfrequenz, die durch eine erste Anzahl von Zyklen des ersten Taktsignals innerhalb einer Zeitdauer dividiert, und ferner mit einer zweiten Anzahl von Zyklen des zweiten Taktsignals innerhalb der Zeitdauer multipliziert wird.
Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, gekennzeichnet durch: – Zählen der ersten Periodenanzahl durch Zählen einer Anzahl von Zyklen des ersten Taktsignals innerhalb der Zeitdauer; und – Zählen der zweiten Periodenanzahl durch Zählen einer Anzahl von Zyklen des zweiten Taktsignals innerhalb der Zeitdauer.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitdauer einer vorbestimmten Anzahl von Zyklen des ersten Taktsignals entspricht, und die zwei te Anzahl von Zyklen gezählt wird, bis die erste Periodenanzahl die vorbestimmte Anzahl erreicht hat.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Oszillator (310) eine vorbestimmte Frequenz aufweist, die innerhalb eines ersten Bereiches genau ist, der zweite Oszillator (340) eine zweite vorbestimmte Frequenz aufweist, die innerhalb eines zweiten Bereichs genau ist, und der erste Bereich kleiner als der zweite Bereich ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13, gekennzeichnet durch das Verbinden des zweiten Taktsignals mit einem Positionierbestimmungsschaltkreis.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch das Verbinden des ersten Taktsignals mit einem Kommunikationsschaltkreis des Code-basierten Vielfachzugriffsverfahrens oder einem Kommunikationsschaltkreis des Vielfachzugriffes im Multiplex.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 15, gekennzeichnet durch: – Synchronisieren der Kommunikation mit einer Basisstation (380); – Erhalten der ersten Oszillationsfrequenz gemäß einer Frequenz des ersten Taktsignals durch Synchronisierung.