TWI222797B - Compensation method and device of the voltage-controlled crystal oscillator in mobile unit - Google Patents

Description

1222797 五、發明說明（1) 發明所屬技術領域： ^ 本發明係關於一種行動單元， 廢控晶體振盪器輸入電壓的補償方法及=^ ^打動單元中 術： 訊工業近 受到基礎 Process 的進步。 訊以及光 相關，有 行動電話 可喻，也 時，通話 幾年來的 半導體工 ing, DSP 以通訊工 纖通訊） 調查指出 ，普及率 因為它的 品質的好 發展曰 業及數 )技術 業的三 而言， ，台灣 局居世 便利性 壞遂成 新月異 位信號 的突飛 大新興 其中又 平均每 ’進步一曰 界第一 讓人隨 為行動 處理（Digi 猛進，因而 領域（行動通訊、 以行動通訊最與個 個人都有超過一隻 ，行動電話的重要 時隨地都可進行通 通訊中最關鍵的考 第一圖所τ即為行動電話與基地台《間的通訊示音 圖，行動電話1 0係透過基地台丨2和控制中心（圖中未^ 取得空中聯繫，而基地台12更由基地台控制器（圖中未 )所控制’這個基地台控制器（Base station

Controller)負責基地台12與行動電話1〇之間有關越區換 手（handof f )、訊號功率強度及頻道管理等工作，在通 訊（不管是受話或發話程序）之前，基地台12會先與行動 電話1 0之間作初步的通訊，依據兩者之間的信號強度，基 第4頁 1222797 五、發明說明（2) 地σ 1 2會發出一訊號，該訊號内容係用以告知行動電話1 〇 該以何種功率位準（power level)與何種頻道頻率來進 行訊號的傳輸，使得行動電話1〇得以根據此訊號内容，回 覆一發射訊號（Tx )，完成與基地台1 2間的通訊，此即為 通訊系統中的功率控制，即行動電話依兩者之遠近來調整 信號強度’使行動電話1 0可以較省電。 第二圖係為習知技術的行動電話1 〇中關於頻率產生之 系統方塊圖，習知技術中係以壓控晶體振盪器（ν〇 11叫㊀ «

Controlled Crystal Oscillator，VCXO )241 做為振盪電 路24的振盪源，此外尚包含，一數位信號處理器（Dsp ) 20、一數位/類比轉換器（D/a converter) 22以及一頻率 合成電路26。當行動電話1〇根據基地台12的接收訊號y(、Rx )欲回覆發射訊號（Tx )時，根據接收訊號（Rx )所指定 之傳輸頻道頻率，藉由行動電話10中壓控晶體振盪器2曰41 產生的基頻（Base band )頻率，再透過頻率人成 產生所欲傳輸的高頻頻率。

其中壓控晶體振盪器2 4 1會因為溫度、電話本身的矛夕 動速度以及使用日寺間等因素的影響，使得所產生的基頻^頁 率不再是預定的參考頻率’因此，行動電話1〇更透過數位 信號處理器20產生一自動頻率控制（Aut〇

Control，AFC)訊號，做為基頻頻率的調整機制，使得 頻頻率得以控制在穩定的範圍内，以避免經過頻率合成

1222797 五、發明說明（3) 後，放大失真的比率 但每 動電話1 0 調節器（ 導致降低 的控制電 產生預定 誤差，再 的比率， 鏗於此， 訊號（Tx 頻率。 本發明提供一 )頻率得以對 當行動電話1 〇 中的功率放大 low-drop 〇ut 自動頻率控制 壓，該控制電 的參考基頻頻 經過頻率合成 嚴重時甚至發 進行發射訊號（Tx )的傳輸時，行 器（power amplifier)會自電虔 regulator)處汲取大量的電流， 訊號透過數位/類比轉換器2 2產生 壓係用以控制壓控晶體振盪器2 41 率’這將使得基頻頻率的調整發生 電路26的頻率合成後，更放大失真 生斷訊（drop call)的後果。有 種補償方法，使得行動電話之發射 準基地台接收訊號（Rx )所預定之 發明内容： 本發明之目的為提供一種行動單元的設計。 本^月之^目的為提供一種建立一個補償用的資料 庫的方法，該貢料庫係用以儲存.預補償值，該預補償值係 於行動單元中對壓控晶體振盪器進行補償之用。 本發明之另一目的為提供一種行動單元中壓控晶體振 盈器輸入電壓的補償方法，係'用於使行動單元與基地台間 發射訊號（Tx)頻率與接收訊號（Rx)所預定頻率的對 1222797 五、發明說明（4) 準。 本發明提供一種行動單元中壓控晶體振盪器 (voltage controlled crystal oscillator, VCXO)輸 入電壓的補償方法，係用於行動單元與基地台間發射訊號 (Tx)頻率與接收訊號（Rx)所預定頻率的對準之用，該u 方法包含下列步驟：首先，當該行動單元與該基地台在不 同功率位準（power leve；l )進行訊號傳輸時，於自動頻 率控制Unto freqUenCy c〇ntr〇1，AFC)訊號處所量測 =電壓差二定義為一預補償值，使得不同功率位準皆有 應之預補償值。接著，合古女并私留_ 、 )給該基地台0夺，；行：ί灯動：疋欲傳送發射訊號（ΤΧ 進行：ΐΐ:取對應之預補償I，對該壓控晶體振； ;二=;:=號(Tx)之頻率對準基地台接: 儲存的方法，糊庫係用以 該方法包含下列步十；控；器進行補償之預補償值， 位準進行訊號傳輸時，由自動:=仃動單元於不同的功率 量測的電壓差，上述電壓 羞員^控制（AFC )訊號處所 決定一補償解析度，上述補二^為一預補償範圍。接著， :壓值與-可用位元數3 Μ度係根據自動頻率控制 與上述預補償範圍決定一二後，根據上述補償解析度 Μ員值’上述之預補償值係為 $ 7頁 1222797 五、發明說明（5) :數位資料。最後’將不同功率位 存入該資料庫。 八對應之預補彳員值 本發明提供一種行動單元，里·-欠刺金 以儲存在不同功率位準下對.一貝枓庫，係用 *該行動單开:ίϋ: 預補償值，該預補償值係 時，由白:基 不同的功率位準進行訊號傳輸

:U頻率控制(AFC)訊號處所量測的電 之一壓控晶體振盪器，係用以產生發射mf Τγ > i + 之基頻頻率的一第一夂考镅至座f毛射Λ唬（Tx)所需 )，係二 頻率。一數位信號處理器（DSP ) 係根據不同功率位準擷取所針廐夕箱4户抽 數位/類比轉換器（D/A咖=應=償值’透過- 以對該壓控晶體振盪器進1: =比電壓信號’ 經頻率合成後，ΐ 4 一 ί iD電路，將該第二參考頻率 垆ΓΤ \成後產生一兔射訊號（Tx)頻率，使該發射m 唬（τχ )頻率對準基地台:忧邊七射π 安吹訊唬（R X )所預定之頻率。 實施方式：

本發明提供一種行勒置；I 電壓的補償方法。在本：；；中=於壓控晶體振盪器輸入 同功率位準進行發射 ： 枓庫儲存不同功牽仞座沾#丄十 J τ 稽田貝 ^ ^ ^ 、、〜預補償值，對壓控晶體振盪 益進仃補償，使得發射訊 /派盈 不使有斷訊的情事發生”t下ί傳；工作得以正常進行， 下從列舉一較佳實施例以說明

$ 8頁 1222797 五、發明說明（6) 本發明，然熟悉此項技藝者皆知此僅為一舉例，而並非用 以限定發明本身。有關此較佳實施例之内容詳述如下。 請參照第三圊所示，係根據本發明較佳實施例之行動 單元，關於產生發射訊號（Tx )頻率的系統方塊圖，直包 含：一數位信號處理器30、一數位/類比轉換器32、一振 盪電路34、一頻率合成電路36以及一資料庫38。立中資料 U用：儲Ϊ不同功率位準下對應的預補償值，該預 不貝係由订動單70 (在本發明較佳實施例中係一行動電 ϊΐϊΐ地台在不同的功率位準（_r ievei)進行訊 :傳輸'，由自動頻率控制（aut0 frequency control， AFC )讯號處所量測的電壓差所產生。振盪電路34更包含 一，控晶體振盈器341，係用以產生 之基頻頻率（也就是第一參考頻率）。 〈）所而 資料ΐί Ϊίίΐ器3° ’可根據不同發射功率位準至上述 貝=擷取對應之預補償值’再透過數位/類比轉換器 盪補償值轉成類比電壓信號，傳送至壓控晶體振 夂:相玄 補償，使該壓控晶體振盪器341產生一第二 ^成合成電路36 ’則將此第二參考頻率經頻率 )頻率對準技:發射訊號（Τχ )頻率，使該發射訊號（Tx 貞早對準接收訊號（Rx)所預定之頻率。 在本^明較佳實施例中，關於建立上述資料庫38的方

第9頁 /97 、發明說明（7) J，係包含下列步驟：首先’將行動電話於特定功率位 :，如.’GSM系統的行動電話端的最高 ，訊號（Tx)傳輸時’由自動頻率 ()進仃电 :測的電壓差，定義為一預補償範圍 電壓差的產生’請同時參照第四圖， 〔、 “ 、仃U ^ ( Tx )傳輸時，功率放大器 # 及取大量的電流，導致降低自動頻率凋即為處 類比轉換器32產生的控制電麼值，：二月：過f位/ 解決此壓降造成之瞬間頻率偏移的問‘。 、之-即在 接著，決定一補償解析度。 動頻率控制電壓值與一可用位元备边，彳員解析度係根據自 (bit )係由數位信號處 而定，其中可用位元數 施例中，係以13位元為例（_4〇^决，在本發明較佳實 控制電壓值可控制的範圍係 ；5)，若自動頻率 可由下式推算之： 2.4V，則補償解析度 度 動頻率控制電壓值】 可用位元數】= 補償解析 代入上述數值，可求得一補 8192 =〇· 2926 mV。隨後，才據又· （2· 4V —3mV ) / 預補償範圍（)決定_ 二=述補償解析度與上述 發射功率位準之預補償值補:值(：AFC)。其中最j 马取大靶圍之預補償值，預淨 1222797 五、發明說明（8) 償值（△ AFC )可由下式推算之·· 【預補償範圍（△V (AAFC ) 補償解析度 預補償值 接著，將該預補償值（△“(；；）轉換為數位 於資料庫38中。接下來，重複上述步驟，將不同功、錯存 (如：GSM系統的位準5至位準19 (L5〜L19)以及^位準 的=準0至位準15 (L〇〜L15))及其對應之預補俨，統 該資料庫38中’如第五圖所示，係根 ^子入 根據不同功率位準對應不同預補償值之資心施例 完成資料庫38的建立。 、付厚取後，即 綜上所 的補償方法 同功率位準 號處所量測 位準皆有對 )。接著， 時，數位信 取對應之預 使得發射訊 預定之頻率 述，行 ’係包 進行訊 的電壓 應之預 當行動 號處理 補償值 號（Τχ 動單元中壓控晶 含下列步驟··當 號傳輸時，於自 差，定義為一預 補償值（也就是 早7C欲傳送發射 器3 0根據不同的 ’並對壓控晶體 )之頻率對準基 體振盪器341輸入電壓 行動單元與基地台在不 動頻率控制（AFC )訊 補償值，使得不同功率 上述建立的資料庫3 8 訊號（Τχ )給基地台 功率位準至資料庫38擷 振盪器341進行補償， 地台接收訊號（Rx )所 ί222797 五、發明說明（9) 本發明中對壓控晶體振盪器的補償方法 點· 々丹有如下之馒 (1 )根據本發明的補償方法，將使得行動翠元生 的頻率更為精確，且具有較佳的穩定性，讓 70 會發生斷訊（drop call)的現象。 ^就傳輸時不 (2 )根據本發明的補償方法，由於資料 一 功率位準下對應的不同預補償值，使得行動 \子不同， 下傳輸的功率位準，至資料庫擷取對應的二^根據當 動態的補償。 頂補彳員值，進行 本發明雖以較佳實例閣明如上，麸盆 發明精神與發明實體僅止於上 /、、’卜用以限定本 離本發明之精神與範圍内所作^二:列爾疋以，在不脫 請專利範圍内。 "之修改，均應包含在下述申 1222797 圖式簡單說明 圖式簡單說明： ' =由以下詳細之描述結合所附圖將可 述内谷及此項發明之諸多優點，其中： 工 ’、 第一圖為行動電話與基地台之間的通訊 第二圖為根據習知技術的行動電話，關=韋產 系統方塊圖； 』於頻率產生之 第二圖為根據本發明較佳實施例之行動 生發射訊號（Tx)頻率的系統方塊圖；〜’關於產 Φ 第四圖為行動電話進行發射訊號（Τχ )傳 , 動頻率控制（AFC )訊號處所量測的電壓差；以及守，由自 第五圖為根據本發明較佳實施例根據不同功 應不同預補償值之資料庫。 干m平對 圖號對照表： 1 0行動電話 2 0、3 0數位信號處理器 24振盪電路 241壓控晶體振盈器 3 8資料庫 12基地台 2 2、3 2數位/類比轉換器 26、36頻率合成電路 34振盪電路 341壓控晶體振盪器

Claims (1)

1222797 六、申請專利範圍 1· 一種行動單元中壓控晶體振盡器（voltage controlled crystal oscillator, VCX0)輸入電壓的補 償方法，係用於行動單元與基地台間發射訊號（Tx )頻率 與接收訊號（Rx )所預定頻率的對準之用，該方法包含^ 列步驟： 3 了 當該行動單元與該基地台在不同功率位準（p〇Wer 1 eve 1 )進行訊號傳輸時，於自動頻率控制（au t〇 frequency control，AFC)訊號處所量測的電壓差，〜、 為一預補償值，使得不同功率位準皆有對應之預補t義 以及 貝m ; 當該行動單元欲傳送發射訊號（Tx)給該基地二 = 處理器（DSP)將以該預補償。值'， 之 % 進行補償’使得該發射訊號（η、 頻率對準基地台接收訊號（Rx)所預定之頻率。 2.如申請專利範圍第1項之補償方 據不同功率位準至一資料庫擷取對應之預補償值更^根 3·如申請專利範圍第2項之補償方 庫係儲存不同功率位準所對應，八中上述資料 值。 ι控日日體振盪器之預補償 4·如申請專利範圍第3項之補償方法， 以上述行動單

第14頁 1厶厶厶/7 / 六、申請專利範圍 元最大發射功率位準之預補 一 ί員值為最大範圍之預補償值 預 5·如申請專利範圍第1項之鍤产+ 補償值係為一數位資料。、補彳員方法，其中上述之 6·如申請專利範圍第1項之 動單元係為行動電話。 、之補彳員方法，其中上述之行 7·如申請專利範圍第6項之福产+ 率位準係包含GSM系統的位準5至=方法，其中上述之功 + b至位準19 (L5〜L19 )。 8·如申請專利範圍第6項之社於 率位準係包含DCS系統的位準。至:二。=述之功 9 · 一種建立資料庫的方 動單元中對壓控晶體振盪哭該資料庫係用以儲存行 crystal osciUat〇r，vc& V〇/aM controUed 法包含下列步驟·· ）進订補償之預補償值，該方 當該行動單元於不同的功率 行訊號傳輸時，由自動頻準（P⑽er Uvel )進 control，AFC ) 缺卢仏旦、工 ^auto frequency 為-預補償範圍：〜处！測的電壓差，上述電壓差定義 控制電元；償解析度係根據自動頻率 1222797 •根據上述補償解析度與上述預補償範圍決定一預補償 值，以及 將不同功率位準及對應之預補償值存入該資料庫。 10.如申請專利範圍第9項之方法，1 償值係為一數位資料。 /、T上几 < 預補 11· 一種行動單元，包含： 一資料庫，係用以儲存在不同功率位準下箱 =:該預補償值係由該行動單元與基地台在不；功 位準（power leVel )進行訊號傳輸時，由自動车 jauto frequency control，AFC)訊 的二， 差產生之； 々W里測的電壓 -壓控晶體振盪器’係用以產生發射訊號（ 之基頻頻率的一第一參考頻率； ）所舄 一數位信號處理器（DSP)，係根據不同功 取所對應之預補償值，並傳送至該壓控晶體革。位準擷 補償，使該壓控晶體振盪器產生一第二泉考頻J為以進行 :頻率合成電路’將該.第二參考頻率經頻率合= ^ :發射訊號（Tx )頻率’使該發射訊號（ 準基地台接收訊號（Rx )所預定之頻率。 ）頻率對 12·如申請專利範圍第11項之行動單元， 、 預補償值係為一數位資料。 ”中上述之 1222797 六、申請專利範圍_ 13. 如申請專利範圍第1 2項之行動單元，更包含一數 位/類比轉換器（D/A converter )，係用以將該預補償值 轉成類比電壓信號，並對該壓控晶體振蘯器進行補償。 14. 如申請專利範圍第11項之行動單元，其中上述之 行動單元係為行動電話。 15. 如申請專利範圍第1 4項之行動單元，其中上述之 功率位準係包含GSM系統的位準5至位準19 (L5〜L19)。 16. 如申請專利範圍第1 4項之行動單元，其中上述之 功率位準係包含DCS系統的位準0至位準15 (L0〜L15)。

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