TW201405277A - 電子裝置和時脈產生方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種電子裝置和時脈產生方法，其中電子裝置包含參考振盪器、第一通訊模組、第二通訊模組以及補償單元。第一通訊模組包含用來檢測第一通訊模組和第一通訊裝置之間的第一頻率偏移並產生第一檢測結果的第一自動頻率控制單元；以及根據第一檢測結果調整參考時脈以產生第一基頻時脈的第一頻率合成器。第二通訊模組包含用來檢測第二通訊模組和第二通訊裝置之間的第二頻率偏移並產生第二檢測結果的第二自動頻率控制單元，以及接收和輸出第一基頻時脈的第二頻率合成器。補償單元用來產生第二基頻時脈。通過利用本發明，可減小生產成本。

Description

電子裝置和時脈產生方法

本發明係有關於電子裝置和時脈產生(clock generating)方法，且更特定而言係有關於可採用單個參考振盪器(reference oscillator)產生對應不同通訊標準的基頻時脈的電子裝置和相關時脈產生方法。

一般來說，在無線通訊系統中，無線通訊模組從基地台(Base Station,BS)接收資料信號，並通過下變頻(frequency down-converting)、解調變、解碼等獲取相應資料。不過，若通訊模組和相應BS之間的頻率偏移(frequency offset)過大，則解調變的精確度可能會下降。為了確保通訊模組的解調變品質，減小通訊模組和相應BS之間的頻率偏移(即載波頻率偏移)尤為重要。

請參照第1圖，第1圖是信號接收進程中先前技術的通訊模組的頻率調整示意圖。在信號接收進程中，通訊模組的混頻器(mixer)將載波時脈與接收到的資料信號相乘。其中，載波時脈可由基頻處理單元參考基頻時脈產生並輸出。為混頻器提供的載波時脈的頻率可與BS載波時脈的頻率相同，以用於精確解調變。而檢測到載波頻率偏移時，通訊區塊可消除通訊模組和BS之間的載波頻率偏移。在第1圖中，在T1獲取頻率偏移後，基頻處理單元通過自動頻率控制(Automatic Frequency Control,AFC)單元調整基頻時脈的頻率。如第1圖所示，若通訊模組和相應BS之 間的頻率偏移估算為△f，採用AFC單元通過頻率變差(variation)β調整基頻時脈的頻率後，可消除頻率偏移△f。通過頻率變差β調整頻率合成器(synthesizer)輸出的基頻時脈的頻率後，載波時脈的頻率可與BS載波時脈的頻率相同。

隨著電子技術的不斷發展，如行動裝置的現代電子裝置可支持多種通訊服務，如全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications,GSM)/通用分組無線業務(General Packet Radio Service,GPRS)/增強型GPRS(Enhanced GRPS,EGPRS)、藍牙(Bluetooth)、無線保真(Wireless Fidelity,WiFi)、全球互通微波存取(Worldwide Interoperability for Microwave Access,WiMAX)無線通訊服務、電力線通訊(Power Line Communications,PLC)等。現代行動電子裝置可包含多個通訊區塊，以分別提供對應於不同通訊標準的不同通訊服務。此外，為了減小設計成本，可要求設計者將對應於不同通訊標準提供不同通訊服務的多個通訊區塊整合到多個系統單晶片(system-on-chip,SOC)上。由於不同通訊標準具有各自的嚴格規格，每個SOC可能都需要精確振盪器(如晶體振盪器)產生基頻時脈，用於不同的通訊模組。而精確振盪器的成本非常高。為了減小生產成本，所有的SOC可共享單個精確振盪器。如此一來，怎樣使不同SOC共享單個精確振盪器成為了本領域中的一個目標。

有鑑於此，本發明提供一種電子裝置和時脈產生方法。

本發明一實施例提供一種電子裝置，包含參考振盪器、第一通訊模組、第二通訊模組以及補償單元。其中參考振盪器用來產生參考時脈。第一通訊模組包含第一自動頻率控制單元，用來檢測第一通訊模組和第一通訊裝置之間的第一頻率偏移，並產生第一檢測結果；以及第一頻率合成器，耦接至參考震盪器和第一自動頻率控制單元，用來根據第一檢測結果調整所述參考時脈，以產生第一基頻時脈。第二通訊模組包含第二自動頻率控制單元，用來檢測第二通訊模組和第二通訊裝置之間的第二頻率偏移，並產生第二檢測結果；以及第二頻率合成器，耦接至第一通訊模組和第二自動頻率控制單元，用來接收和輸出第一基頻時脈。補償單元耦接至第一自動頻率控制單元、第二自動頻率控制單元以及第二頻率合成器，用來根據第一檢測結果和第二檢測結果調整第一基頻時脈，以產生第二基頻時脈。

本發明另一實施例提供一種電子裝置，包含參考振盪器、第一通訊模組以及第二通訊模組。其中參考振盪器用來產生參考時脈。第一通訊模組包含第一自動頻率控制單元，用來檢測所述第一通訊模組和一第一通訊裝置之間的一第一頻率偏移；第一頻率合成器，耦接至參考震盪器和第一自動頻率控制單元，用來根據所述第一頻率偏移調整所述第一參考時脈，以產生第一基頻時脈；以及第一補償單元，耦接至第一自動頻率控制單元和第一頻率合成器，用來根據第一頻率偏移調整第一基頻時脈，以產生第二參考時脈。第二通訊模組包含第二自動頻率控制單元，用來檢測第二通訊模組和第二通訊裝置之間的第二頻率偏移；第二頻率合成器，耦接至第一補償單元和第二自動頻率控制單元，用來接收和輸出第二參考時脈；以及第二補 償單元，耦接至第二自動頻率控制單元和第二頻率合成器，用來根據第二頻率偏移調整第二參考時脈，以產生第二基頻時脈。

本發明另一實施例提供一種時脈產生方法，包含：檢測第一通訊模組和第一通訊裝置之間的第一頻率偏移，以及第二通訊模組和第二通訊裝置之間的第二頻率偏移；根據第一頻率偏移調整參考時脈，從而產生第一通訊模組的第一基頻時脈；以及根據第一頻率偏移和第二頻率偏移調整第一基頻時脈，從而產生第二通訊模組的第二基頻時脈。

通過利用本發明，可減小生產成本。

如下詳述本發明的最佳實施例。閱讀完以下描述和附圖後，熟習此項技藝者可輕易理解本發明之精神。

20、50、70‧‧‧電子裝置

200、700‧‧‧參考振盪器

210、220‧‧‧通訊模組

212、222、702、704‧‧‧AFC單元

214、224、706‧‧‧頻率合成器

226、708‧‧‧補償單元

400‧‧‧晶體振盪器

402、406‧‧‧電容器

404、408‧‧‧DCXO

410‧‧‧分數式PLL

800~808‧‧‧步驟

第1圖是信號接收進程中先前技術的通訊模組的頻率調整示意圖。

第2圖是根據本發明一實施例的電子裝置的方塊示意圖。

第3圖是第2圖所示的電子裝置作業時相關信號的示意圖。

第4圖是第2圖所示電子裝置示範性作業的示意圖。

第5圖是根據本發明一實施例的電子裝置的方塊示意圖。

第6圖是第5圖所示電子裝置作業時相關信號的示意圖。

第7圖是根據本發明一實施例的電子裝置的方塊示意圖。

第8圖是根據本發明一實施例的時脈產生方法的示意圖。

在本專利說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。另外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

請參照第2圖，第2圖是根據本發明一實施例的電子裝置20的方塊示意圖。電子裝置20用來為對應不同通訊標準的通訊模組提供基頻時脈，其中上述通訊模組可整合到不同的SOC上。如第2圖所示，電子裝置20包含參考振盪器200和通訊模組210、220。其中，通訊模組210、220可分別支持不同的通訊標準(如WiFi、PLC、WiMAX等)，並可整合到不同的SOC上。參考振盪器200為如晶體振盪器的精確振盪器，用來為通訊模組210產生參考時脈CREF。通訊模組210包含AFC單元212和頻率合成器214，用來檢測通訊模組210的載波時脈CC1和第一通訊裝置(如BS，圖中未顯示)的BS載波時脈CBS1之間的頻率偏移△f1，並根據參考時脈CRER和頻率偏移△f1產生基頻時脈CBB1。其中，頻率合成器214耦接至參考振盪器200和AFC單元212。此外，通訊模組210進一步將有關頻率偏移△f1的頻率控制信號CON1和基頻時脈CBB1發送給通訊模組220。通訊模組220包含AFC單元222、頻率合成 器224和補償單元(compensation unit)226，用來檢測通訊模組220的載波時脈CC2和第二通訊裝置(如BS，圖中未顯示)的BS載波時脈CBS2之間的頻率偏移△f2，並根據基頻時脈CBB1、頻率偏移△f2和頻率控制信號CON1產生基頻時脈CBB2。其中，頻率合成器224耦接至通訊模組210和AFC單元222，補償單元226耦接至AFC單元212、AFC單元222和頻率合成器224。如此一來，電子裝置20可通過參考振盪器200(即通過單個振盪器)產生通訊模組210和220的基頻時脈，其中通訊模組210和220可對應不同的通訊標準。

具體來說，在通訊模組210中，AFC單元212檢測載波時脈CC1的頻率FCC1和BS載波時脈CBS1的頻率FBS1之間的頻率偏移△f1，並相應產生頻率控制信號CON1，以發送到頻率合成器214和補償單元226。需注意，若通訊模組210和220整合到不同的SOC上，頻率控制信號CON1可通過連接介面傳送，其中連接介面如串列周邊介面(Serial Peripheral Interface,SPI)、內部整合電路(Inter-Integrated Circuit,I2C)等。頻率合成器214隨後根據參考時脈CREF的頻率FREF和頻率控制信號CON1，調整基頻時脈CBB1的頻率FBB1，從而產生基頻時脈CBB1。舉例來說，頻率合成器214將頻率FREF改變頻率變差β1，以獲取基頻時脈CBB1的頻率FBB1。頻率FBB1等於(被頻率變差β1改變後的)參考頻率FREF後，頻率FCC1等於頻率FBS1。換句話說，頻率偏移△f1得以消除。

除了將基頻時脈CBB1發送給通訊模組210中的其他通訊區塊以產生載波時脈CC1之外，通訊模組210將基頻時脈CBB1發送給通訊模組220以生成基頻時脈CBB2。 在通訊模組220中，AFC單元222檢測載波時脈CC2的頻率FCC2和BS載波時脈CBS2的頻率FBS2之間的頻率偏移△f2，並相應產生頻率控制信號CON2，以發送給補償單元226。頻率合成器224用來接收並輸出第一基頻時脈CBB1。與通訊模組210不同的是，通訊模組220進一步包含補償單元226，以產生基頻時脈CBB2。補償單元226首先根據頻率控制信號CON1，將基頻時脈CBB2的頻率FBB2從頻率FBB1調整到頻率FREF，並隨後根據頻率控制信號CON2，將頻率FBB2從頻率FREF進行調整。舉例來說，若頻率FBB1等於被頻率變差β1改變後的頻率FREF，補償單元226首先將頻率FBB1改變頻率變差β1，使得頻率FBB2等於頻率FREF。接下來，補償單元226通過頻率變差β2調整頻率FBB2，以產生基頻時脈CBB2。簡單來說，補償單元226將頻率FBB1改變頻率變差β1和頻率變差β2的總和，以產生基頻時脈CC2。頻率FBB2等於經過頻率變差β1和頻率變差β2的總和改變後的頻率FBB1後，頻率FCC2等於頻率FBS2。如此一來，電子裝置20可採用參考振盪器200產生通訊模組210和220的基頻時脈CBB1和CBB2，其中通訊模組210和220可對應不同的通訊標準。

請參照第3圖，第3圖是第2圖所示的電子裝置20作業時相關信號的示意圖。如第3圖所示，在時間T1之前，AFC單元212檢測載波時脈CC1的頻率FCC1和BS載波時脈CBS1的頻率FBS1之間的頻率偏移△f1，AFC單元222檢測載波時脈CC2的頻率FCC2和BS載波時脈CBS2的頻率FBS2之間的頻率偏移△f2。在時間T1，AFC單元212根據頻率偏移△f1調整頻率控制信號CON1。同時，頻率合成器214將頻率FBB1從頻率FREF調整為改變頻率變差β1，以產生基頻時脈CBB1，並移除載波時脈CC1的頻 率偏移△f1。在時間T2，補償單元226接收基頻時脈CBB1和頻率控制信號CON1。補償單元226隨後根據頻率控制信號CON1，將頻率FBB2從頻率FBB1恢復為頻率FREF。在時間T3，AFC單元222根據頻率偏移△f2調整頻率控制信號CON2。同時，補償單元226將頻率FBB2從頻率FREF調整為改變頻率變差β2，以消除載波時脈CC2頻率的頻率偏移△f2。如此一來，基頻時脈CBB1和基頻時脈CBB2可僅通過參考振盪器200產生。需注意，時間T1、T2和T3的順序僅用於解釋本實施例的理念。只要基頻時脈CBB1、CBB2可適當產生，上述順序可改變或同時發生。

需注意，本發明的精神在於根據第一頻率偏移，採用單個參考振盪器產生第一通訊模組的第一基頻時脈，以及根據第二頻率偏移和第一頻率偏移相關信號，採用第一基頻時脈產生第二通訊模組的第二基頻時脈。簡單來說，本發明可採用單個參考振盪器，通過發送與第一頻率偏移有關的信號，產生對應於不同通訊標準的通訊模組的基頻時脈。根據不同的應用，本領域習知技藝者可作適當修改和改變。舉例來說，請參照第4圖，第4圖是第2圖所示電子裝置示範性作業的示意圖。如第4圖所示，參考振盪器200由晶體振盪器400實現。頻率合成器214由電容器402和數位補償晶體振盪器(Digital Compensated Crystal Oscillator,DCXO)404實現。根據頻率信號CON1，時脈CBB1可通過改變電容器402的電容得到調整。類似地，頻率合成器224由電容器406和DCXO408實現。補償單元226由分數式(fractional-N)鎖相迴路(Phase Locked Loop,PLL)410實現。第4圖中所示的電子裝置20的作業原理可參照上面段落，為簡單起見在此不再贅述。

請參照第5圖，第5圖是根據本發明一實施例的電子裝置50的方塊示意圖。與電子裝置20類似，電子裝置50用來為對應於不同通訊標準的通訊模組產生基頻時脈。電子裝置50的架構也與電子裝置20的架構類似，因此採用相同的符號和元件。電子裝置50和電子裝置20的不同點在於，電子裝置50的通訊模組210進一步包含補償單元500。補償單元500用來根據頻率控制信號CON1，通過將參考時脈CREF2的頻率FREF2從基頻時脈CBB1的頻率FBB1調整為參考時脈CREF，產生參考時脈CREF2。由於頻率FREF2已恢復為頻率FREF，補償單元226只需根據頻率控制信號CON2調整頻率FBB2。如此一來，電子裝置50可通過參考振盪器200產生通訊模組210和220的基頻時脈CBB1、CBB2。其中，通訊模組210和220對應不同的通訊標準。

請參照第6圖，第6圖是電子裝置50作業時相關信號的示意圖。如第6圖所示，在時間T1之前，載波時脈CC1的頻率FCC1比頻率FBSI高頻率偏移△f1，頻率FCC2比頻率FBS2低頻率偏移△f2。在時間T1，頻率合成器214根據頻率偏移△f1調整頻率FBB1。在本實施例中，頻率合成器214將頻率FBB1調整頻率變差β1，使得頻率FCC1等於頻率FBS1。在時間T2，補償單元500接收基頻時脈CBB1，並根據頻率FBB1和頻率偏移△f1調整頻率FREF2，以產生參考時脈CREF2。在本實施例中，補償單元226通過將頻率FBB1恢復頻率變差β1，使得頻率FREF2等於頻率FREF。在時間T3，補償單元226接收參考時脈CREF2，並根據頻率偏移△f2調整頻率FREF2，以產生基頻時脈CBB2。在本實施例中，補償單元226將頻率FREF2調整頻率變差β2，使得頻率FCC2等於頻率FBS2。如此一 來，電子裝置50可採用參考振盪器500產生基頻時脈CBB1和CBB2。需注意，時間T1、T2和T3的順序僅用於解釋本實施例的理念。只要基頻時脈CBB1、CBB2可適當產生，上述順序可改變或同時發生。

此外，對應於不同通訊標準的通訊模組可進一步整合到一個SOC上。請參照第7圖，第7圖是根據本發明一實施例的電子裝置70的方塊示意圖。電子裝置70用來為對應於不同通訊標準的第一通訊模組和第二通訊模組產生基頻時脈。如第7圖所示，電子裝置70包含參考振盪器700、AFC單元702、AFC單元704、頻率合成器706以及補償單元708。參考振盪器700、AFC單元702、AFC單元704、頻率合成器706以及補償單元708與電子裝置20的參考振盪器200、AFC單元212、AFC單元222、頻率合成器214以及補償單元226類似。因此，電子裝置70的作業細節可參照上面段落，為簡單起見在此不再贅述。

如第8圖所示，上述作業可總結為時脈產生方法80。時脈產生方法80用來為第一通訊模組和第二通訊模組產生基頻時脈，其中第一通訊模組和第二通訊模組分別對應於不同的通訊標準，並整合到不同的SOC上。如第8圖所示，時脈產生方法80包含：

步驟800：開始。

步驟802：檢測第一通訊模組和第一通訊裝置之間的第一頻率偏移，以及第二通訊模組和第二通訊裝置之間的第二頻率偏移。

步驟804：根據第一頻率偏移，通過調整參考時脈，產生第一通訊模組的第一基頻時脈。

步驟806：根據第一頻率偏移和第二頻率偏移，通 過調整第一基頻時脈，產生第二通訊模組的第二基頻時脈。

步驟808：結束。

時脈產生方法80的細節作業可參照上面段落，為簡單起見在此不再贅述。根據不同的應用，時脈產生方法80的步驟可適當調整。舉例來說，步驟806可劃分為如下兩個步驟：

步驟806a：根據第一頻率偏移恢復第一通訊模組的第一基頻時脈，以產成第二通訊模組的第二參考時脈。

步驟806b：根據第二參考時脈和第二頻率偏移產生第二通訊模組的第二基頻時脈。

總而言之，本發明採用單個參考振盪器，為對應於不同通訊標準的通訊模組產生基頻時脈。與先前技術相比，本發明只採用單個參考振盪器，可有效減小生產成本。

在不脫離本發明的範圍內習知技藝者可輕易完成之改變或均等性之安排均落入本發明所主張之範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

20‧‧‧電子裝置

200‧‧‧參考振盪器

210、220‧‧‧通訊模組

212、222‧‧‧AFC單元

214、224‧‧‧頻率合成器

226‧‧‧補償單元

Claims (16)

1. 一種電子裝置，包含：一參考振盪器，用來產生一參考時脈；一第一通訊模組，包含：一第一自動頻率控制單元，用來檢測所述第一通訊模組和一第一通訊裝置之間的一第一頻率偏移，並產生一第一檢測結果；以及一第一頻率合成器，耦接至所述參考震盪器和所述第一自動頻率控制單元，用來根據所述第一檢測結果調整所述參考時脈，以產生一第一基頻時脈；一第二通訊模組，包含：一第二自動頻率控制單元，用來檢測所述第二通訊模組和一第二通訊裝置之間的一第二頻率偏移，並產生一第二檢測結果；以及一第二頻率合成器，耦接至所述第一通訊模組和所述第二自動頻率控制單元，用來接收和輸出所述第一基頻時脈；以及一補償單元，耦接至所述第一自動頻率控制單元、所述第二自動頻率控制單元以及所述第二頻率合成器，用來根據所述第一檢測結果和所述第二檢測結果調整所述第一基頻時脈，以產生一第二基頻時脈。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中所述第一通訊模組和所述第二通訊模組對應於不同的通訊標準。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中所述第一通訊模組和所述第二通訊模組整合到不同的系統單晶片上。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電子裝置，其中所述第一頻率合成器根據所述第一檢測結果調整所述參考時脈，以產生所述第一基頻時脈後，所述第一頻率偏移消除。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電子裝置，其中所述補償單元根據所述第一檢測結果和所述第二檢測結果調整所述第一基頻時脈，以產生所述第二基頻時脈後，所述第二頻率偏移消除。
6. 一種電子裝置，包含：一參考振盪器，用來產生一第一參考時脈；一第一通訊模組，包含：一第一自動頻率控制單元，用來檢測所述第一通訊模組和一第一通訊裝置之間的一第一頻率偏移；一第一頻率合成器，耦接至所述參考震盪器和所述第一自動頻率控制單元，用來根據所述第一頻率偏移調整所述第一參考時脈，以產生一第一基頻時脈；以及一第一補償單元，耦接至所述第一自動頻率控制單元和所述第一頻率合成器，用來根據所述第一頻率偏移調整所述第一基頻時脈，以產生一第二參考時脈；以及一第二通訊模組，包含：一第二自動頻率控制單元，用來檢測所述第二通訊模組和一第二通訊裝置之間的一第二頻率偏移；一第二頻率合成器，耦接至所述第一補償單元和所述第二自動頻率控制單元，用來接收和輸出所述第二參考時脈；以及一第二補償單元，耦接至所述第二自動頻率控制單元和所述第二頻率合成器，用來根據所述第二頻率偏移調整所述第二參考時脈，以產生一第二基頻時脈。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中所述第一通訊模組和所述第二通訊模組對應於不同的通訊標準。
8. 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中所述第一通訊模組和所述第二通訊模組整合到不同的系統單晶片上。
9. 如申請專利範圍第6項所述之電子裝置，其中所述第一頻率合成器根據所述第一頻率偏移調整所述第一參考時脈，以產生所述第一基頻時脈後，所述第一頻率偏移消除。
10. 如申請專利範圍第9項所述之電子裝置，其中所述第一補償單元根據所述第一頻率偏移調整所述第一基頻時脈，以產生所述第二參考時脈後，所述第二參考時脈的一頻率等於所述第一參考時脈的一頻率。
11. 如申請專利範圍第10項所述之電子裝置，其中所述第二補償單元根據所述第二頻率偏移調整所述第二參考時脈，從而產生所述第二基頻時脈後，所述第二頻率偏移消除。
12. 一種時脈產生方法，包含：檢測一第一通訊模組和一第一通訊裝置之間的一第一頻率偏移，以及一第二通訊模組和一第二通訊裝置之間的一第二頻率偏移；根據所述第一頻率偏移調整一參考時脈，從而產生所述第一通訊模組的一第一基頻時脈；以及根據所述第一頻率偏移和所述第二頻率偏移調整所述第一基頻時脈，從而產生所述第二通訊模組的一第二基頻時脈。
13. 如申請專利範圍第12項所述之時脈產生方法，其中所述第一通訊模組和所述第二通訊模組對應於不同的通訊標準。
14. 如申請專利範圍第13項所述之時脈產生方法，其中所述第一通訊模組和所述第二通訊模組整合到不同的系統單晶片上。
15. 如申請專利範圍第12項所述之時脈產生方法，其中根據所述第一頻率偏移調整一參考時脈，從而產生所述第一通訊模組的一第一基頻時脈的步驟進一步包含：根據所述第一頻率偏移調整一參考時脈，從而產生所述第一通訊模組的一第一基頻時脈以消除所述第一頻率偏移。
16. 如申請專利範圍第12項所述之時脈產生方法，其中根據所述第一頻率偏移和所述第二頻率偏移調整所述第一基頻時脈，從而產生所述第二通訊模組的一第二基頻時脈的步驟進一步包含：根據所述第一頻率偏移和所述第二頻率偏移調整所述第一基頻時脈，從而產生所述第二通訊模組的一第二基頻時脈以消除所述第二頻率偏移。