DE102009015546A1

DE102009015546A1 - Frequenzschwankungs-Bestimmungsverfahren und Satellitenpositionierungssystem, das dieses Verfahren nutzt

Info

Publication number: DE102009015546A1
Application number: DE102009015546A
Authority: DE
Inventors: Chi-Ya Gueishan Lo; Hsin-Chung Yeh
Original assignee: MediaTek Inc
Current assignee: MediaTek Inc
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2010-08-26
Also published as: CN101806900A; US20100207813A1; TW201031942A

Abstract

Ein Frequenzschwankungs-Bestimmungsverfahren bestimmt eine Frequenzschwankung eines Zielsignals eines Chips. Das Verfahren umfasst: (a) Bestimmen eines Betriebszustandes gemäß einer Vielzahl von Chipzustandsparametern; und (b) Bestimmen der Frequenzschwankung des Zielsignals gemäß dem Betriebszustand.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Frequenzschwankungs-Bestimmungsverfahren und ein Satellitenpositionierungssystem gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 10.
Ein Satellitenpositionierungssystem, wie ein GPS-System, umfasst einen Oszillator zum Bereitstellen eines Taktsignals an die Vorrichtungen in dem System. Jedoch kann die Frequenz des Oszillators aufgrund unterschiedlicher Temperaturen schwanken. Ein Temperaturkompensationsoszillator (kurz TCXO – temperature compensated crystal oscillator) kann zur Kompensation verwendet werden, jedoch sind die Kosten und der belegte Bereich des TCXO viel höher bzw. größer als bei einem normalen Oszillator, was die Schwierigkeiten bei der Ausgestaltung des Systems und die Kosten für die Herstellung eines Satellitenpositionierungssystems erhöht.
1 ist eine schematische Darstellung, die eine S-Kurve darstellt, die das Verhältnis zwischen der Frequenzschwankung des vom Oszillator erzeugten Taktsignals und der Temperatur zeigt. Es ist offensichtlich, dass sich die Frequenzschwankung entsprechend den unterschiedlichen Temperaturen verändert. Somit wird der Betrieb des Satellitenpositionierungssystems entsprechend beeinträchtigt, wenn keine Kompensation für diese Situation durchgeführt wird.
Vor diesem Hintergrund zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein Frequenzschwankungs-Bestimmungsverfahren und ein Satellitenpositionierungssystem, die eine Frequenzkompensation für verschiedene Temperaturen bereitstellen können, zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Frequenzschwankungs-Bestimmungsverfahren nach Anspruch 1 und ein Satellitenpositionierungssystem nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen entsprechende Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung.
Wie deutlicher aus der nachfolgenden genauen Beschreibung ersichtlich wird, umfasst das beanspruchte Frequenzschwankungs-Bestimmungsverfahren: (a) Bestimmen eines Betriebszustandes gemäß einer Vielzahl von Chipzustandsparametern; und (b) Bestimmen der Frequenzschwankung des Zielsignals gemäß dem Betriebszustand.
Wie deutlicher aus der nachfolgenden genauen Beschreibung ersichtlich wird, umfasst ein Satellitenpositionierungssystem außerdem einen Oszillator, einen Chip und einen Prozessor. Der Chip umfasst einen Zwischenfrequenz-Abwärtswandler, einen Analog-Digital-Wandler (kurz ADC), einen Basisbandgenerator und eine Phasenregelschleife (kurz PLL – phase-locked loop). Der Oszillator erzeugt ein Taktsignal. Der Chip empfängt ein Satellitensignal, um ein Basisbandsignal gemäß dem Taktsignal zu erzeugen. Der Zwischenfrequenz-Abwärtswandler wandelt ein Hochfrequenzsignal um, um ein erstes Signal zu erzeugen. Der ADC wandelt das erste Signal in ein zweites Signal um. Der Basisbandsignalgenerator wandelt das zweite Signal in ein Basisbandsignal um. Die PLL erzeugt ein drittes Signal gemäß dem Taktsignal. Der Prozessor bestimmt einen Betriebszustand gemäß einer Vielzahl von Chipzustandsparametern und bestimmt die Frequenzschwankung des ersten Signals und/oder des zweiten Signals und/oder des dritten Signals gemäß dem Betriebszustand.
Nachfolgend wird die Erfindung weiter anhand eines Beispiels erläutert, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen
1 eine schematische Darstellung ist, die eine S-Kurve zeigt, welche das Verhältnis zwischen der Frequenzschwankung des vom Oszillator erzeugten Taktsignals und der Temperatur darstellt,
2 ein Blockdiagramm ist, das ein Satellitenpositionierungssystem darstellt, das ein Frequenzschwankungs-Kalibrierungsverfahren und ein Frequenzschwankungs-Berechnungsverfahren gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nutzt,
3 eine schematische Darstellung ist, welche die Schritte des Auswählens eines Betriebszustandes des Chips gemäß den Chipzustandsparametern zeigt,
4 eine schematische Darstellung ist, welche die Schritte des Erhaltens der Frequenzschwankung und des Suchbereichs des Satelliten gemäß dem ausgewählten Betriebszustand zeigt, und
5 ein Ablaufdiagramm ist, das ein Frequenzschwankungs-Kalibrierungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Bestimmte Begriffe werden in der Beschreibung und den nachfolgenden Ansprüchen durchgängig verwendet, um bestimmte Bauteile zu bezeichnen. Wie Fachleute auf dem Gebiet anerkennen werden, können Hersteller Bauteile mit verschiedenen Bezeichnungen benennen. Dieses Dokument soll nicht zwischen Bauteilen unterscheiden, die sich im Namen, aber nicht in der Funktion unterscheiden. In der nachfolgenden Beschreibung und in den Ansprüchen werden die Begriffe „enthalten” und „umfassen” in offener Art und Weise verwendet und sollten so interpretiert werden, dass sie „enthalten, aber nicht beschränkt auf ...” bedeuten. Außerdem bedeutet der Begriff „verbinden” entweder eine direkte oder eine indirekte elektrische Verbindung. Wenn also eine Vorrichtung mit einer anderen Vorrichtung verbunden ist, kann diese Verbindung eine direkte elektrische Verbindung sein, oder eine indirekte elektrische Verbindung über andere Geräte oder Verbindungen.
2 ist ein Blockdiagramm, das ein Satellitenpositionierungssystem 200 darstellt, das ein Frequenzschwankungs-Kalibrierungsverfahren und ein Frequenzschwankungs-Berechnungsverfahren gemäß den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung nutzt. Es sei angemerkt, dass die in 2 gezeigten Vorrichtungen nur Beispiele sind und den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die in 2 gezeigten Vorrichtungen beschränken sollen.
Wie in 2 gezeigt, umfasst das Satellitenpositionierungssystem 200 eine Antenne 201, ein Hochfrequenz-Front-End-Modul 203, einen Zwischenfrequenz-Abwärtswandler 205, einen Basisbandsignalgenerator 207, eine PLL 209, einen Prozessor (zentrale Recheneinheit) 211, einen Oszillator 213 und einen Wärmesensor 215. Die Antenne 201 dient zum Empfangen eines Satellitensignals SS. Das Hochfrequenz-Front-End-Modul 203 dient zum Erzeugen eines Hochfrequenzsignals RFS gemäß dem Satellitensignal SS. Der Zwischenfrequenz-Abwärtswandler 205 dient zum Abwärtswandeln des Hochfrequenzsignals, um ein Zwischenfrequenzsignal IFS zu erzeugen. Der Basisbandsignalgenerator 207 dient zum Erzeugen eines Basisbandsignals BS gemäß dem Zwischenfrequenzsignal IFS. Die PLL 209 dient zum Erzeugen eines lokalen Oszillatorsignal LO gemäß dem Taktsignal CLK. Der Prozessor 211 dient zum Steuern des Betriebs des Satellitenpositionierungssystems 200 und zum Durchführen der Frequenzschwankungs-Kompensationsschritte. Der Oszillator 213 dient zum Bereitstellen des Taktsignals CLK. Der Wärmesensor 215 dient zum Erfassen einer Temperatur T eines Chips 202, der das Hochfrequenz-Front-End-Modul 203, einen Zwischenfrequenz-Abwärtswandler 205, einen Basisbandsignalgenerator 207, eine PLL 209 und einen Prozessor (zentrale Recheneinheit) 211 umfasst.
Nach Empfang der Temperatur T vom Wärmesensor 215 kann der Prozessor 211 die Frequenzschwankungs-Kompensationsschritte gemäß der Temperatur T durchführen. Die Frequenzschwankungs-Kompensationsschritte können am lokalen Oszillatorsignal LO durchgeführt werden. In diesem Fall kann der Prozessor 211 Parameter der PLL 209 verändern, und somit kann die Frequenz des LO dementsprechend verändert werden. Wenn das Satellitenpositionierungssystem 200 außerdem einen ADC 217 umfasst, der zwischen dem Zwischenfrequenz-Abwärtswandler 205 und dem Basisbandsignalgenerator 207 angeordnet ist, können die Frequenzschwankungs-Kompensationsschritte am Zwischenfrequenzsignal IFS oder einem digitalen Zwischenfrequenzsignal DIFS, das über den ADC 217 gemäß dem Zwischenfrequenzsignal IFS erzeugt wird, durchgeführt werden. In diesem Fall stimmt der Prozessor 211 die Parameter eines spannungsgesteuerten Oszillators in dem Basisbandsignalgenerator 207 ab, um die Frequenzschwankung auszugleichen. Kurz gesagt, können die Frequenzschwankungs-Kompensationsschritte an einem Zielsignal durchgeführt werden, welches das lokale Oszillatorsignal LO, das Zwischenfrequenzsignal IFS oder das digitale Zwischenfrequenzsignal DIFS sein kann.
In diesem Ausführungsbeispiel weist der Chip 202 eine Vielzahl von Betriebszuständen auf, die zu verschiedenen Temperaturen und anderen Parametern des Chips korrespondieren. Ein Betriebszustand wird gemäß der gemessenen Temperatur T ausgewählt und die Frequenzschwankungs-Kompensationsschritte werden gemäß dem ausgewählten Betriebszustand durchgeführt. 3 ist eine schematische Darstellung der Schritte zum Auswählen eines Betriebszustandes des Chips gemäß den Chipzustandsparametern. Wie in 3 gezeigt, können die Chipzustandsparameter andere Parameter als die Temperatur umfassen, wie z. B. ein VCO-Subband-Parameter und ein V_tune-Parameter.
Der VCO-Subband-Parameter gibt den Bereich an, den ein VCO (voltage control oscillator – spannungsgesteuerter Oszillator) in dem Basisbandsignalgenerator 207 unterstützen kann (d. h. den Bereich eines Teilbandes). Der V_tune-Paramter gibt die Anzahl der Teilbänder an, die genutzt werden können. Auf diese Weise kann der Betriebszustand des Chips erlangt werden, sobald die aktuelle Temperatur, der VCO-Subband-Parameter und der V_tune-Parameter erhalten wurden.
Wenn die aktuelle Temperatur zum Beispiel –22°C beträgt und der VCO-Subband-Parameter und der V_tune-Parameter jeweils einen Wert von 10 und 25 aufweisen, dann kann bestimmt werden, dass der Chip im Betriebszustand A arbeitet und die Frequenzschwankung und der Suchbereich können dementsprechend berechnet werden. Wenn die aktuelle Temperatur –5°C beträgt und der VCO-Subband-Parameter und der V_tune-Parameter jeweils einen Wert von 9 und 23 aufweisen, dann kann bestimmt werden, dass der Chip im Betriebszustand B arbeitet und die Frequenzschwankung und der Suchbereich können dementsprechend berechnet werden.
4 ist eine schematische Darstellung, welche die Schritte zum Erlangen der Frequenzschwankung und des Suchbereichs des Satelliten gemäß dem ausgewählten Betriebszustand zeigt. Wie in 4 gezeigt, stellt f(A) eine Frequenz dar, die zu einem extremen Temperaturwert T₁ korrespondiert, f(C) stellt eine Frequenz dar, die zu einem extremen Temperaturwert T₂ korrespondiert, und f(D) zeigt einen Wert an, bei dem keine Frequenzschwankung auftritt. Der Frequenzschwankungsbereich kann gemäß der Gleichung ±|f(A) – f(C)|2 bestimmt werden. Zusätzlich kann eine Mittenfrequenz f(B) gemäß der Gleichung f(A) + f(C)2 berechnet werden. Nachdem f(B) berechnet wurde, kann der Frequenzbias durch die Gleichung f(D) – f(B) erhalten werden. Dann kann die Frequenzschwankung gemäß dem Frequenzschwankungsbereich ±|f(A) – f(C)|2 und dem Frequenzbias f(D) – f(B) bestimmt werden.
5 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Frequenzschwankungs-Kalibrierungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Das Verfahren umfasst:

Schritt 501: Erfassen eines Chips, um eine Vielzahl von Chipzustandsparametern zu erzeugen.
Schritt 503: Bestimmen eines Betriebszustandes gemäß einer Vielzahl von Chipzustandsparametern.
Schritt 505: Berechnen der Frequenzen (d. h. f(A), f(C) in 4), die zu den extremen Temperaturwerten des ausgewählten Betriebszustandes korrespondieren.
Schritt 507: Berechnen einer Mittenfrequenz (d. h. f(B) in 4) gemäß den extremen Temperaturwerten.
Schritt 509: Erlangen des Frequenzbias und des Frequenzschwankungsbereichs des Zielsignals gemäß den Frequenzen, die zu den extremen Temperaturwerten und der Mittenfrequenz korrespondieren.
Schritt 511: Kalibrieren der Frequenzschwankung gemäß dem Frequenzschwankungsbereich und dem Frequenzbias.

Weitere Eigenschaften sind in den oben genannten Ausführungsbeispielen dargestellt und werden somit der Kürze wegen hier weggelassen. Es sei angemerkt, dass die Schritte 501 bis 509 auch als ein Frequenzschwankungs-Berechnungsverfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung betrachtet werden können.
Gemäß den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Frequenzschwankung aufgrund der Temperatur oder anderer Chipparameter ausgeglichen werden, ohne einen TCXO zu verwenden. Somit kann das Problem des Standes der Technik vermieden werden.
Zusammengefasst offenbart die vorliegende Erfindung ein Frequenzschwankungs-Bestimmungsverfahren, das eine Frequenzschwankung eines Zielsignals eines Chips bestimmt. Das Verfahren umfasst (a) Bestimmen eines Betriebszustandes gemäß einer Vielzahl von Chipzustandsparametern; und (b) Bestimmen der Frequenzschwankung des Zielsignals gemäß dem Betriebszustand.

Claims

Frequenzschwankungs-Bestimmungsverfahren zum Bestimmen einer Frequenzschwankung eines Zielsignals eines Chips, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: (a) Bestimmen eines Betriebszustandes gemäß einer Vielzahl von Chipzustandsparametern; und (b) Bestimmen der Frequenzschwankung des Zielsignals gemäß dem Betriebszustand.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Chipzustandsparameter eine Temperatur des Chips umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip einen spannungsgesteuerten Oszillator umfasst, die Chipzustandsparameter einen VCO-Subband-Parameter und/oder einen V_tune-Parameter umfassen, der VCO-Subband-Parameter den Bereich angibt, den der spannungsgesteuerte Oszillator unterstützen kann, und der V_tune-Parameter die Anzahl der Teilbänder angibt, die genutzt werden können.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip einen spannungsgesteuerten Oszillator umfasst und die Chipzustandsparameter ferner einen Frequenzbereich umfassen, den der spannungsgesteuerte Oszillator unterstützen kann.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Schritt (b) umfasst: Erhalten des Frequenzschwankungsbereichs und des Frequenzbias, die zu dem Betriebszustand korrespondieren; und Erhalten der Frequenzschwankung des Zielsignals gemäß dem Frequenzschwankungsbereich und dem Frequenzbias.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip für ein Satellitenpositionierungssystem ist und das Verfahren ferner umfasst: Bestimmen eines Satellitensuchbereichs des Satellitenpositionierungssystems gemäß der Frequenzschwankung.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Satellitenpositionierungssystem einen Oszillator zum Erzeugen eines Taktsignals umfasst und das Verfahren ferner umfasst: Erzeugen des Zielsignals gemäß dem Taktsignal; und Abwärtswandeln eines Hochfrequenzsignals gemäß dem Zielsignal.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: Abwärtswandeln eines Hochfrequenzsignals, um das Zielsignal zu erzeugen; Umwandeln des Zielsignals in ein digitales Zwischenfrequenzsignal; und Umwandeln des digitalen Zwischenfrequenzsignals in ein Basisbandsignal.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren umfasst: Abwärtswandeln eines Hochfrequenzsignals, um ein Zwischenfrequenzsignal zu erzeugen; Umwandeln des Zwischenfrequenzsignals in das Zielsignal; und Umwandeln des Zielsignals in ein Basisbandsignal.
Satellitenpositionierungssystem (200), umfassend: einen Oszillator (213) zum Erzeugen eines Taktsignals; einen Chip (202) zum Empfangen eines Satellitensignals, um ein Basisbandsignal gemäß dem Taktsignal zu erzeugen, umfassend: einen Zwischenfrequenz-Abwärtswandler (205) zum Abwärtswandeln eines Hochfrequenzsignals, um ein erstes Signal zu erzeugen; einen Analog-Digital-Wandler (217) zum Umwandeln des ersten Signals in ein zweites Signal; und einen Basisbandsignalgenerator (207) zum Umwandeln des zweiten Signals in das Basisbandsignal; eine Phasenregelschleife (209) zum Erzeugen eines dritten Signals gemäß dem Taktsignal; und gekennzeichnet durch: einen Prozessor (211) zum Bestimmen eines Betriebszustandes gemäß einer Vielzahl von Chipzustandsparametern und zum Bestimmen der Frequenzschwankung des ersten Signals und/oder des zweiten Signals und/oder des dritten Signals gemäß dem Betriebszustand.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Chipzustandsparameter-Detektor ein Wärmedetektor (215) ist und der Chipzustandsparameter eine Temperatur des Chips umfasst.
System nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip einen spannungsgesteuerten Oszillator umfasst, die Chipzustandsparameter einen VCO-Subband-Parameter und/oder einen V_tune-Parameter umfassen, der VCO-Subband-Parameter den Bereich angibt, den der spannungsgesteuerte Oszillator unterstützen kann, und der V_tune-Parameter die Anzahl der Teilbänder angibt, die genutzt werden können.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Chip eine Vielzahl von Betriebszuständen aufweist, die zu verschiedenen Chipzustandsparametern korrespondieren.
System nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor ferner den Frequenzschwankungsbereich und den Frequenzbias, die zu dem Betriebszustand korrespondieren, und die Frequenzschwankung des Zielsignals gemäß dem Frequenzschwankungsbereich und dem Frequenzbias erhält.