TW322660B - - Google Patents

Description

A7 B7 ^266〇 五、發明説明（工） 〔發明之背景〕 本發明乃闞於無線電或射頻（RF)通訊的改良，特別是 關於對自動頻率控制'系等抄強烈鄰道干擾之防止方法。 許多射頻通訊系統;Ifp配有自動頻率控制（AFc )，允許 這些系統自動調整或鎖定所需的頻道或裁波 。AFC系統通 常有兩個調校階段，包括初始的粗略調校，和随後在取得 初始栽波鎖定後的細部調校。 圖1A中是典型的AFC電路。信號由天線10接收並輸入 到比較器1〇，在此將信號與從電壓控制的振盪器5〇的輸出 相比0從比較器1〇的輸出被饋給頻率鑑別器30，鑑別器3〇 將接收到的信號抽樣以判斷初始的頻率誤差，而由頻率鑑 別器2〇判定的誤差或偏差在抽樣遇期中由裝置4〇求取平均 ’平均頻率誤差接著被記錄在累加器60中。累加器60在粗 略取得所需栽波頻率時保存已判定的所有或累加的頻率偏 差。平均單元4〇在每個抽樣遇期會透過信號線42重置，而 累加器6〇只有在每次獲得栽波時透過信號線62重置。累加 的誤差接著被用來調整振盪器50以調到所需的栽波頻率， 建立一個「粗略」的鎖定。振盪器50的輸出接著回餚至比 較器1〇以完成回饋迴路。這個程序會一再重複以便更進一 步調整頻率誤差及調校接收器。 圖1B展現一個典型的裁波頻率頻譜。裁波頻率頻譜d 可能是由任意已知的無線電通訊系統例如在美國數位行動 電話系統（DAMPS )標準或全球行動通訊系统（GSM )標準所指 定的系統所建立，其栽波或頻道的間隔Afc是固定在一定 n-1— n n n n n I n I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本«) 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作衽印製 1 2 尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

、發明説明（ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 二隔上。例如在栽波A、B、或C間的差。假設是根據 標準預定且固定不變的，例如在麵卩3系統上是30kHZ 每個固定頻it或'裁“、B、或0有伴随的頻率頻譜w， 環繞裁波中心頻率鉍頻寬。正常情形下，任一頻道的 :寬間只有很少的重*。如果没有顯著的重疊，afc迴路 ^至所需的裁波就沒有太大的困難。例如假設圖ia所畫 ^接收單元f要調㈣波A〇當試圖調績需的栽波時， 收器有初始誤差£ 。信號被抽樣並轉換為相位樣本。後 ^的相位樣本間的差由頻率鑑别器3〇決定，並由裝置心在 時間取樣遇期、例如4〇mS中進行取平均，以提供隨之由累 加器6〇記錄的初始頻率誤差校正。累加器接著根據所求得 的數值大小來校正振盪器50。平均單元透過線42來重置。 在下個抽樣階段，誤差現在為E 。頻率鑑別器決定新的頻 率，並由裝置4〇加以平均，而新的頻率調整誤差被加入儲 存在累加器6〇的舊調整值中。振盪器再被校正，新的誤差 被決定等等，直到接收器鎖定到栽波A為止。 然而’在有強烈的鄰接載波干擾時，如圖中經調變至 栽波C的信號所示，它的傳輸功率頻譜可能與鄰接栽波B的 頻譜重疊，造成AFC單元鎖定至正確頻道的困難。例如在 囡1B中’假設接收單元試圖調到栽波b。如果初始頻率誤 差或偏差是E，在圖1A的AFC單元會試圖決定偏差並校正 振堡器。然而因為鄰接裁波C的強度，頻率鑑別器3〇在初 始誤差E下，會被拉向較強的載波C，認為初始的調校太 遠了。AFC單元接著將會試圖將振盪器從E校正至E,、至 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本育) -裝. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 3^266〇 at B7 五、發明説明（3 ) E”，在每個完成的迴路中逐漸接近载波C，直到最後鎖定 至錯誤的裁波C。這對傳統的AFC單元造成兩個問題。第一 個是在出現強烈的鄰寒干擾時，接收器可能會鎖定至錯誤 的頻道。其次是接收器蔣各法判斷它誤鎖至錯誤頻道。 先前有各種不同技術被開發來完成自動頻率控制。授 與Gerges的美國專利4,213,006號’描述接收器中裁波信 號粗略同步的電路設計。根據Gerges案，粗略的同步完成 ，接著細部的同步必須進行。切換級包含一個產生控制信 號的比較器，此比較器俾遞阻擋信號給控制級。如果常誤 差信號落在預先決定的臨界值之下時，阻擋信號會有效地 阻擋控制信號。然而Gerres的系統需要複雜的積分器連接 在整流器之後，在幾個脈衝信號的週期期間整合整流後的 誤差信號。 授與Mi zuno等人的美國專利4,328,587號，描述相位 失誤檢測器，包含一個頻率檢測器來檢測接收到的裁波頻 率的瞬時值，和一個積分器來整合頻率檢測器的輸出，使 得並行相位藉由檢測積分器的輸出等級何時大於預定的臨 界值而決定。Mi zuno等人的系統試.圖取得正確的接受器裁 波而沒有相位失誤的效果°f Mizuno等人系統仍然沒有防止 強烈的鄰道干擾，當系統試圖恢復時可能鎖至的/ 授與1^1133]<;〇3]<;;1的美國專利5,31>7,600號，利用檢測 的傳輸符號之相位資訊，提供粗略的頻道頻率調校。在一 或多個接收到的符號與前一個符號所測得的相位間有相位 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（2丨0><297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 改變，在此檢測到的相位改變將與允許的相位改變做比較 。根據比較結果，產生可允許的相位改變和測得的相位改 變間相位誤差的差值、、，並，整了頻率。 然而上述系統沒有解決了由於強烈鄰道干擾造成 的接收器鎖定錯誤頻道的問題。因此，AFC單元需要能判 斷接收器何時鎖定到強烈的鄰道干擾者，並且在系統鎖定 至干擾頻道時，能確保接收器回復並鎖定到正確的栽波。 因此本發明的目的就是要提供自動頻率校正，以防止 強烈的鄰道干擾。本發明的另一個目的是要允許系統在鎖 定至鄰接的干擾頻道後，能回復並鎖定至正確的栽波頻道 。本發明更進一步的目的是提供能簡單、便宜的實施於現 有AFC系統上之自動頻率校正。 〔發明之概要〕 前述及其他目的的完成是透過建置一穩健的自動頻率 控制迴路，以對累加的誤差調整進行臨界測試，並根據測 試調整誤差累加器内_的尨，以允許迴路即使在強烈的鄰道 干擾下仍鎖定到所需的栽波頻率上。根據本發明的具體實 施，AFC迴路被用於具有預定固定栽波間隔的射頻系統中。 如果AFC迴路振盪器的校正大於裁波間隔的一半，則系統 判斷鎖定到錯誤裁波。透過臨界測試在累加振盪器校正上 的使用，AFC迴路可以判斷接收器是否已經漂移，並且鎖 定到強烈的鄰接干擾裁波。一旦判定接收器鎖定到強烈的 頻道干擾者，振盪器可以在適當方向增加或減少一個栽波 加以調整，藉此建立AFC迴路與所需栽波的連接。 \ -5 -- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） .裝 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（5 ) A7 B7 〔圖式之簡述〕 本發明的特點和優點由下文配合附圖所做4 了解。囷中 疋說明可獲 時間; 第一圖A表示無線電V收器的俾統頻率控制. :-圖B是固定栽波頻率頻譜的栽波之典型示 ^圖是根據本發明實施之典型接收器自動頻意率圖校正 第三圖是自動頻率校正典型方法的产程圖. 第四圖A是無鄰接栽波干擾防止^的俾統訊息取得 是根據本發明加入鄰接栽波干擾防止 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} •窣· 經濟部中央標準局貝工消费合作社印笨 訊息取得時間 系統繼發明侧來資施的典型無線電通 〔較佳實施例之詳細說明〕 現在將根據囷式來描述本發明各種不同的功能， 以同樣的參考符號來表示各相當的零件。 圖中 由於第一圖Β在描述以本發明為基礎的AFC電略壤作 也很有用，因此重新參考該囷。根據本發明，振盪器的^ 始頻率誤差假設不會超過栽波間隔的一半，也就是說，振 盪器調在所需栽波頻率的+/-八伪/2之内。根據無線電$ 訊設備所使用的石英振盪器已知的精確度和穩定度而言， 這是個合理的假設。在此假設下，如果AFC迴路調節振遷 器在任何方向的校正大於栽波間隔的一半Δα/2，可知係 訊 、-β 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210x297公董) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6) 統鎖定至錯誤的頻道，例如在DAMps環境中的i5kHz。換句 話說’如第一圖B，如果初始的誤差或偏差是E,而且在調 整調節振堡器以建-噸導寧定時，調節振盪器的調整在任 一方向大於Λίο/2，就釦道接收器已經鎖定或漂移到鄰接 的栽波’例如原定為栽波Α的變成裁波Β。因此，根據固定 栽波間隔△。判定鎖定為栽波B而不是所需的栽波A後，為 了鎖定正確頻道，接收器將調節振盪器的頻率調整一個裁 波間隔，以將它鎖回所需的栽波A。 轉到第二圖，可以看到一個具有鄰接栽波干擾（ACI) 防止的AFC校正迴路之典型實施。根據第二圖，無線電信 號由天線10接收。信號接著被抽樣並轉換為相位樣本（圖 上未示）。後續相位樣本的差異由頻率鑑別器3〇決定。頻 率鐘別器3〇的作用與濾波器相似，傾向被拉往信號能量最 強的方向。鐘別器的輸出由平均單元在諸如4〇1113之類很短 的時間遇期内加以平均。平均單元4〇決定頻率誤差後送信 號給累加器6〇 ,並接著透過信號線42重置。累加器6〇記錄 來自頻率鑑別器3〇的平均頻率誤差預測。 累加器6〇接收來自平均單元4〇的誤差頻率校正，並且 將它與先前儲存於累加器6〇的誤差頻率校正相加。在栽波 取得遇期開始時’累加器6〇的初始誤差為零。累加器6〇是 在接收器試圖鎖定新栽波或進行栽波重新獲取時，透過信 號線62重置。累加的誤差46接著被用來校正振凌器5〇。從 振盪器5〇的輸出接著饋入比較器2〇,它也接收來自天線1〇 的輸入信號以完成回饋迴路。頻率誤差校正信號46的絕對 -7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇><2们公釐〉 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印褽 S22660 A7 B7 五、發明説明（7 ) 值由單元70決定，並且輸入至比較器*75。比較器將頻率誤 差與臨界值72比較。根據本發明的典型實施例，該臨界值 為Afc/2或是栽波間摘$ 了半’也就是在DAMPS標準中為 15kHz。如果比較器認‘超遇了臨界值72,則產生致能信 號48給閘80。 頻率誤差校正46也輸入至單元65，在此，單元65決定 校正信號46的方向，並输入相反方向或符號的校正至多工 器67。例如假設累加誤差的符號為正，則單元Η會輪出_工 。多工器67接著將輸入信號68 (其值等於栽波間隔乘 以單元65的輸出，並且將結果送往閘8〇。如果超過臨界值 且閘8〇已致能，則相當於加或減一個栽波間隔的輪出信 69會送往累加器作為信號49，與任何先前儲存於累加器 的錯誤校正相加，並因此成為送往振盪器5〇的斬頻率= 校正46。換句話說，如果AFC趣路將振堡器5〇往某—誤 校正的淨值超過栽波間隔的一半’則閘8〇會被致能，6 信號49，將累加器往先前淨值的反向調整一個栽 以便將振盪器自強烈的鄰道干擾者處調回。 β 雖然本發明在第二圖是以典型實施方式的方塊圖表5 ，但嫻熟這方面技術的人士將可以利用本發明中所發明^ 觀念，以、竺正可以佼: 描述的是以的程步:圖 中，平均單元被重置。在步踩3〇2中，頻率誤差被抽 。Ql

該程序接著決定抽樣遇期的平均頻率誤差，供步驟303 S -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁> 訂 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 五、發明説明（ 盡器^用°在步驟3Q4中，先前的頻率誤差調整與新 均頻誤差調整相加，館存於累加器中。振盪器在步 =05調整’而儲錢累加器的值則接著在步驟遍中與臨 相比以判斯振盪無ίΐ調整是否大於栽波間隔的一半 二如果已經調整過的頻率誤差小於裁波間隔的—半，則在 ，，;。7中將會決定是否已取得了粗略的鎖定，也就是說 盪器是否已調得足夠接近所需的栽波頻率。如果已經 :得粗略的鎖定，接著系統將會在步驟3iq實施細部的鎖 二愁而如果在步驟3〇6中判定調整的頻率誤差大於裁波 Β隔的半’則接著會在步驟判斷頻率誤差的調整是 往哪個方向進行，並且接著在步驟3。9中，整個調整過的 ，率誤差會往和先前判定的校正方向反向移動 一個栽波間 隔’並且將斬的校正值儲存於累加器中。接著在步驟30 7 中會判斷是否取得粗略的鎖定、或是需要另一次aFC迴路 的進行。 要描述本發明如何在強烈頻道干擾者出現的情沉下運 作’上面列示的方法將Θ第一圖B的例子作為展示 。例如 ’假設接收的單元試圖調向栽波B，且初始頻率誤差偏差 為E°平均單元在步驟3〇1重置。來自頻率鑑別器的抽樣嬋 率誤差被平均以決定頻率誤差或偏移，以便在步驟302及 303中校正振盪器。在本例中，誤差被判定為E。因為強 烈鄰接栽波干擾者C的出現，頻率鑑別器被拉向载波C的方 向’並且在步驟304中決定將振盪器校正至E，，而振盪器 則在步驟3〇5中被調整。接著在步驟306中判斷所調整的頻 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210x297公釐） I ! I H ϋ I I ^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 A7 B7 五、發明説明（9) 率誤差是否大於栽波間隔的一半。如果沒有，且在步驟307 中尚未取得粗略鎖定。則另 一次AFC遊路會被執行。平均 單元在步驟3〇1重置，而^新的抽樣頻率誤差則在步驟304決 定。同樣的，頻率鑑別器被拉向較強的裁波C，而新的校 正或偏差E*會被決定。然而這次在步驟306中，被累加、 調整後頻率誤差大於栽波間隔的一半。在此情沉下，步驟 3〇8判定調整的方向是向著裁波C，而累加器内的值則在步 騍3〇9中調整一個栽波間隔，建立新的誤差偏差E"'，現在 非常接近頻道B、也就是所需的頻道了。平均單元再一次 在步驟3〇1重置；然而這一次，頻率鑑別器在步驟304中被 拉向所需的頻道B。振盪器再次調整，決定頻率嗜差調整 ，並且再次小於栽波間隔的一半。這一次，在振盪器調整 之後，步騄307判定取得粗略鎖定，且將調校移交細部 鎖定演算法。 ^ 第四圖A和B展示在與俾統的AFC迴路比較後，本發明 實施所後侍朽鴻人汉吾。在第四圖A中檢視了當鄰接頻道 干援考比所需頻道強10dB時在俾統AFC迴路下的致應。當 頻率誤差FE由2 kHz增加到8 kHz時，可以看出對所需頻道 達成鎖定的時間大幅增加，在頻率誤差為8 kHz時變得無 法接受，在兩秒鐘内只有鎖定70%的時間。然而在第四圖 B根據本發明的AFC迴路中，顯示頻率誤差從2kHz到8kHz， AFC迴路在大約一秒鐘内都一致地（也就是接近100%的時 間)鎖住正確及所需^的頻道。因此，即使在初卷頻$誨差 很大、即FE=8 kHz的情沉下，遊路仍然能在大約一秒鐘內 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ------受-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（10) 鎖住。填是對傳統AFC裝置的戲劇性改善，並且提供了更 穩健的AFC。 第五圖展現了根黎本f明具體實施的一個典型細胞式 無線行動電話系統方塊Λ，可以根據本發明實施上述的afc 迴路。該系統顯禾一個典型基地台510和行動台52〇。基地 台包含一個控制和處理單元53〇，連接至Msc 540，而54〇 又連接至公眾交換電話網路（圓中未示）。 細胞的基地台510包含由語音頻道收發機55〇管理的多 個語音頻道，收發機則是由控制及處理單元53〇控制。同 樣的，每個基地台包含一個控制頻道收發機56〇，可能可 以處理一個以上的控制頻道。每個收發機可以包含一個上 述的AFC迴路。控制頻道收發機56〇是由控制及處理單 元530 控制。控制頻道收發機56〇透過基地台或細胞的控制頻道 廣播控制資訊給鎖定該控制頻道的行動台。語音頻道收發 機則如前所述廣播通話或可以包含數位揸制頻道位置資訊 的語音頻道。 當行動台52〇最初進入閒置模式時，它會遇期性地擴 描諸如510之基地台的控制頻道以判斷要鎖定或預佔哪個 細胞。行動台52〇在它的語音和控制頻道接收機170上接收 在控制頻道上廣播的絕對和相對資訊。接著，處理單元18〇 評估接收到的控制頻道資訊，其中包含候選細胞的特歡， 並決定行動台應鎖定哪個細胞。接收的控制頻道資訊不傅 包含關於相結合細胞的絕對資訊，也有與控制頻道柏結合 細胞附近其他細胞的相對資訊。當藍視基本控制頻道的同 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（U ) 時，這些鄰接細胞也會被定期掃描，以決定是否有更適合 的候補者。其他與特定行動台和基地台實施相關的資訊可 參考共同審理中的美、國專利申請序號07/967,027的「多模 式信號處理」，1992年i〇月27日申請，授與P. Dent及B. Ekelund i 列於此處以備參考0 本發明已經以範例形式說明，嫻熟於此技術之人士可 在了解本發明後，以不失其精神和基本特性下，以其他特 定形式予以實現。因此，在此所揭示之實施例僅是為相關 之說明而不是為限制之用。本發明之範圍係由下面之申請 專利範圍所指明，而非由前文之說明限制。是故，凡在本 案意思及等效範疇内之改變應被視為涵蓋在本發明範圍内。 -12 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1. 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種自動頻率校正的方法，用於自動頻率控制（AFC )迴 路，其電路包含一頻率振盪器，該方法包含下列步驟： A) 估計AFC迴路之頻率誤差； B) 累加上述估計的頻Φ誤差； C) 判斷累加的頻率誤差是否超過預定的臨界值； D) 如果超過預定的臨界值，調整累加的頻率誤差； E) 根據累加的頻率誤差校正頻率振盪器；並且 F) 重複步驟A-E，直到取得栽波鎖定為止。 2 .根據申請專利範圍第1項的方法，其中的載波間隔是固 定的。 3. 根據申請專利範圍第2項的方法，其中的初始頻率誤差 不超過上述栽波間隔的一半。 4. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中調整的步驟進一 步包括： 藉由增加或減少一個栽波間隔來調整累加的頻率誤差。 5. 根據申請專利範圍第1項的方法，其中判斷及調整的步 驟係在ASIC、DSP和微處理機之一中進行。 6. —種自動頻率校正（AFC)迴路包含： 用以評估AFC迴路頻率誤差的元件； 用以累加由上述評估元件輸出之頻率誤差及根據累加的 頻率誤差以產生已校正的頻率誤差調整信號之元件； 用以判斷累加頻率誤差是否超過預定臨界值的元件；及 用以在如果超過上述預定臨界值時，調整上述累加元件 以鎖定所需頻率的校正元件。 -13 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 •.^4 經濟部中央標準局爲工消費合作社印裝 ^2660 C8 D8 六、申請專利範圍 7. 根據申請專利範圍第6項的AFC迴路，其中初始頻率誤 差不超過栽波間隔的一半。 8. 根據申請專利範圍第6項的AFC迴路，其中的校正元件 是藉由增加或減少一：個裁波間隔來調整累加元件。 9. 根據申請專利範圍第6項的AFC迴路，其中判斷元件是 構建在ASIC、DSP或微處理機其中之一。 10. —種通訊電台包括： -包含用以調至選定頻道的頻率振盪器之收發機；和 -鄰道干擾防止裝置，用以阻止上述頻率振盪器調至近 鄰上述所選定頻道的頻道之相對應頻率。 11. 根據申請專利範圍第10項的通訊電台，其中上述鄰道干 擾防止裝置中包含臨界檢測裝置。 12. 根據申請專利範圍第11項的通訊電台，其中該通訊電台 是基地台。 13. 根據申請專利範圍第11項的通訊電台，其中該通訊電台 是行動台。 14. 根據申請專利範圍第10項的通訊電台，其中上迷收發機 包含自動控制頻率（AFC)迴路。. 15. 根據申請專利範圍第14項的通訊電台，其中該AFC迴路 包含累加頻率誤差的累加器。 16. 根據申請專利範圍第15項的通訊電台，其中該鄰道干擾 防止裝置包含判斷累加的頻率誤差是否超過預定臨界值 的裝置。 17. 根據申請專利範圍第16項的通訊電台，其中該鄰道干擾 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂M (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 防止裝置包含如果超過預定臨界值時，調整累加器的電 路。 18.根據申請專利範頃第1〇項的通訊電台，其中該初始頻率 誤差不超過栽波間隔、的二半。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -% 訂 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 一 15 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）