TWI462498B - 在第一操作模式轉換成第二操作模式時校準參考鎖相迴路的通訊裝置 - Google Patents

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Description

在第一操作模式轉換成第二操作模式時校準參考鎖相迴路的通訊裝置
本公開主要涉及鎖相迴路(PLL)，並且具體而言，涉及蜂巢式電話的壓控振盪器(VCO)的校準。
蜂巢式電話已經從僅僅能夠進行類比語音通訊的大型設備演變成能夠進行數位語音通訊和數位資料通訊的較小設備，譬如，舉例而言，用於文本消息的簡訊服務(SMS)、電子郵件、存取網際網路的分組交換、遊戲、藍芽、以及多媒體服務(MMS)。除了這些功能，如今的蜂巢式電話還具有額外的與非通訊相關的功能，譬如，舉例而言，能夠視頻錄影的攝影機、MPEG-1音頻層3(MP3)播放器、以及軟體應用程式(譬如，日曆以及電話簿)。即使有了這些功能，蜂巢式電話的製造商還在蜂巢式電話內放入更多的功能並且使得這些功能更強大的蜂巢式電話尺寸更小。
在每部蜂巢式電話的中心具有一個鎖相迴路(PLL)。PLL負責在開始進行發射操作模式之前，為蜂巢式電話提供合適的發射頻率。PLL也負責在開始進行接收操作模式之前，為蜂巢式電話提供合適的接收頻率。為了給蜂巢式電話適當地提供合適的發射和/或接收頻率，校準位於PLL內的壓控振盪器(VCO)，以便蜂巢式電話具有合適的發射和/或接收頻率。一旦VCO被初始校準成與參考頻率的頻率和/或相位充分地成比例，那麼PLL將VCO的 頻率鎖定為與參考頻率的頻率和/或相位成比例，從而提供合適的發射和/或接收頻率。通常，需要在進行初始校準之後進行額外校準VCO，以確保為了合適的發射和/或接收頻率，VCO與參考頻率的頻率和/或相位充分地成比例。譬如，一旦蜂巢式電話從發射操作模式轉換成接收操作模式和/或從接收操作模式轉換成發射操作模式，那麼需要進行額外的校準。
通訊標準提供一定的時間視窗進行VCO的初始校準。然而，某些通訊標準通常沒有提供充足的時間進行額外的校準，在蜂巢式電話從發射操作模式轉換成接收操作模式和/或從接收操作模式轉換成發射操作模式時，通常需要進行這種額外的校準。結果，例如在蜂巢式電話從發射操作模式轉換成接收操作模式時，蜂巢式電話不能被調整(align)至適當的接收頻率。
因此，從發射操作模式轉換成接收操作模式和/或從接收操作模式轉換成發射操作模式時，在進行初始的校準之後，需要在各個通訊標準所分配(allot)的時間內，校準VCO，以便蜂巢式電話具有合適的發射和/或接收頻率。透過以下具體的描述，本公開的其他方面和優點顯而易見。
本發明的一個方面涉及一種通訊裝置，其包括：參考鎖相迴路(PLL)，被配置成提供目標信號；以及控制器，被配置成校準參考鎖相迴路，從而在所述通訊裝置從第一操作模式轉換成第二操作模式時，所述目標信號跟蹤參考信號；其中，所述控制器被進一步配置成透過將目標頻率調節預定量來校準所述參考鎖相迴路，所述預定量表示預知的調諧信號偏移，所述調諧信號偏移是由所述第一操作模式和所述第二操作模式之間的轉換所引起的。
上述的通訊裝置中，較佳所述第一操作模式為接收操作模式，並且所述第二操作模式為發射操作模式。
上述的通訊裝置中，較佳所述第一操作模式為發射操作模 式，並且所述第二操作模式為接收操作模式。
上述的通訊裝置中，較佳所述參考鎖相迴路包括：壓控振盪器(VCO)，被配置成響應於調諧信號而提供所述目標信號；其中，控制器被配置成在所述調諧信號上耦合所述預定量來調節所述目標信號。
上述的通訊裝置中，較佳所述控制器被進一步配置成透過進一步調節所述目標頻率以補償操作條件，從而進一步校準所述參考鎖相迴路。
上述的通訊裝置中，較佳所述參考鎖相迴路包括：壓控振盪器(VCO)，被配置成回應於所述調諧信號和頻率控制信號而提供所述目標信號，其中，控制器被配置成在所述調諧信號上耦合所述預定量並且將頻率控制信號調節根據所述操作條件的量，從而調節所述目標信號。
上述的通訊裝置中，較佳所述通訊裝置被配置成根據通訊標準進行操作。
上述的通訊裝置中，較佳所述控制器被進一步配置成在通訊標準所分配的用於從所述第一操作模式轉換成所述第二操作模式的時間內校準所述參考鎖相迴路。
上述的通訊裝置中，較佳所述通訊標準選自由以下標準構成的組：第二代無線電話技術(2G)；第三代無線電話技術(3G)；長期演進分頻雙工(LTE FDD)；長期演進分時雙工(LTE TDD)；以及分時同步分碼多工存取(TD-SCDMA)。
上述的通訊裝置中，較佳控制器被配置成在所述通訊裝置佔用通訊通道時使用檢索演算法來校準所述參考鎖相迴路。
本發明的另一方面涉及用於在通訊裝置從第一操作模式轉換成第二操作模式時校準參考鎖相迴路(PLL)的方法，其包括：(a)提供調諧信號；以及(b)調節所述調諧信號直到目標信號跟蹤參考信號，所述調節包括：將目標頻率調節預定量，所述預定量表 示預知的調諧信號偏移，所述調諧信號偏移是由第一操作模式和第二操作模式之間的轉換所引起的。
上述的方法中，較佳所述第一操作模式為接收操作模式，並且所述第二操作模式為發射操作模式。
上述的方法中，較佳所述第一操作模式為發射操作模式，並且所述第二操作模式為接收操作模式。
上述的方法中，較佳步驟(b)包括：(b)(i)在壓控振盪器(VCO)的調諧信號上耦合所述預定量來調節所述調諧信號。
上述的方法中，較佳所述調節進一步包括：調節所述目標頻率以補償操作條件。
上述的方法中，較佳步驟(b)包括：(b)(i)在壓控振盪器(VCO)的調諧信號上耦合所述預定量以調節所述目標信號；以及(b)(ii)根據所述操作條件的變化透過檢索演算法的比例縮小版本來調節壓控振盪器(VCO)的頻率控制信號，從而調節所述目標信號。
上述的方法中，較佳所述通訊裝置被配置成根據通訊標準進行操作。
上述的方法中，較佳步驟(b)包括：(b)(i)在所述通訊標準所分配的用於從第一操作模式轉換成第二操作模式的時間內調節所述調諧信號直到所述目標信號跟蹤所述參考信號。
上述的方法中，較佳所述通訊標準選自由以下標準構成的組：第二代無線電話技術(2G)；第三代無線電話技術(3G)；長期演進分頻雙工(LTE FDD)；長期演進分時雙工(LTE TDD)；以及分時同步分碼多工存取(TD-SCDMA)。
上述的方法中，較佳進一步包括：(c)在所述通訊裝置佔用通訊通道時，使用所述檢索演算法調節所述調諧信號直到所述目標信號跟蹤參考信號。
100‧‧‧通訊裝置
102‧‧‧參考振盪器
104‧‧‧振盪器
106‧‧‧比例模組
108‧‧‧鎖相迴路
110‧‧‧切換模組
116‧‧‧發射器
118‧‧‧接收器
120‧‧‧控制器
150‧‧‧參考信號
154‧‧‧參考信號
156‧‧‧目標信號
162‧‧‧發射參考信號
164‧‧‧接收參考信號
166‧‧‧調節控制信號
168‧‧‧調諧信號
202‧‧‧相位/頻率檢測器
204‧‧‧電荷泵
206‧‧‧迴路濾波器
208‧‧‧壓控振盪器
210‧‧‧整數分頻器
212‧‧‧抖動模組
214‧‧‧控制器
250‧‧‧誤差信號
252‧‧‧電荷泵輸出
254‧‧‧調諧信號
258‧‧‧回授信號
260‧‧‧分頻代碼
262‧‧‧通道傳輸信號
268‧‧‧頻率控制信號
400‧‧‧壓控振盪器
402‧‧‧精細頻率元件
404‧‧‧粗略頻率元件
406-1‧‧‧第一精細電容器
406-2‧‧‧第二精細電容器
408‧‧‧變容二極體
410-1~410-n‧‧‧開關
412-1~412-n‧‧‧第一電容器
414-2~414-n‧‧‧第二電容器
416-1‧‧‧第一電感器
416-2‧‧‧第二電感器
418-1、418-2‧‧‧電晶體
420‧‧‧偏移電流源
450-1~450-n‧‧‧頻率控制信號
452-1、452-2‧‧‧目標輸出
S510~S580‧‧‧步驟
圖1為根據本公開的範例性實施方式的通訊裝置的方圖；圖2為根據本公開的範例性實施方式的可用於通訊裝置內的參考PLL的方圖；圖3為表示通訊裝置根據通訊標準以及通訊裝置所要進行的操作可使用的各種校準的表格；圖4為根據本公開的範例性實施方式的VCO的方圖；圖5根據本公開的範例性實施方式的通訊裝置的範例性操作步驟的流程圖。
本公開的實施方式包括通訊裝置可以校準鎖相迴路(PLL)的三種校準類型。這三種校準類型包括完全校準、精細校準以及偏移校準。在通訊裝置進行的通訊通道的第一次佔用(engagement)和/或任何隨後的佔用期間，通訊裝置將使用完全校準。當有短暫但是足以讓通訊裝置在操作模式之間轉換的時間時，通訊裝置將使用精細校準。通常，提供給通訊裝置的時間由通訊標準確定。精細校準包括完全校準的比例縮小版本(scaled down version)並任選施加預定偏移以補償操作模式之間的轉換。當提供給通訊裝置在操作模式之間轉換的時間有限時，通訊裝置將使用偏移校準。偏移校準包括施加預定偏移以補償操作模式之間的轉換。
以下具體描述參照附圖以說明與本公開一致的範例性實施方式。在具體說明中提及的“一個範例性實施方式”、“範例性實施方式”、“實例範例性實施方式”等表示所述的範例性實施方式可包括特定的特徵、結構或特性，但不是所有範例性實施方式必須包括這些特定的特徵、結構或特性。而且，這種短語不一定是指同一範例性實施方式。
而且，結合範例性實施方式描述特定的特徵、結構或特性時，無論是否明確進行描述，相關領域內的技術人員都能夠將這樣的特徵、結構或特性用於其他範例性實施方式。
本文中所述的範例性實施方式用於範例說明，而非限制性的。可以有其他範例性實施方式，並且在本公開的精神和範圍內，可對這些範例性實施方式進行修改。因此，具體實施方式並非用於限制本公開。更確切地說，僅僅根據權利要求書和其等同方案限定本公開的範圍。
本公開的實施方式可實現為硬體、軔體、軟體或其任意組合行。本公開的實施方式也實現為機器可讀介質上儲存的指令，這些指令可由一個或多個處理器讀取和執行。機器可讀介質可包括任何機制，該機制以機器(譬如，計算裝置)可讀的形式儲存或發射資訊。譬如，機器可讀介質可包括唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁片儲存介質、光儲存介質、快閃記憶體裝置、電氣、光學、聲音或其他形式的傳播信號(譬如，載波、紅外線信號、數位信號等等)等等。而且，本文中可將軔體、軟體、程式、指令描述成執行某些動作。然而，應理解的是，這種描述僅僅為了方便起見，並且這種動作實際上由計算裝置、處理器、控制器、或者執行軔體、軟體、程式、指令等等的其他裝置而產生。
範例性實施方式的以下具體實施方式非常完整地顯示出本公開的整體特性，所以在不背離本公開的精神和範圍的情況下，透過應用相關領域的技術人員的知識，人們可容易地修改和/或調整這種範例性實施方式，用於各種應用，而無需進行過度的實驗。因此，根據本文中進行的教導和指導，這種調整和修改包括在在範例性實施方式的內涵以及多個等同方案內。要理解的是，本文中的措辭或術語是用於描述的目的，而非限制性的，所以說明書的措辭或術語由相關領域的技術人員根據本文中的教導來解釋。
範例性通訊裝置
圖1為根據本公開的範例性實施方式的通訊裝置的方圖。通訊裝置100校準參考鎖相迴路(PLL)108，以提供與參考信號154 充分地成比例的目標信號156。在這種情況下，參考PLL 108表現為處於鎖定狀態(locked condition)中，由此目標信號156實質上跟蹤(track)參考信號154。例如，目標信號156在鎖定狀態下實質上跟蹤參考信號154的相位。然而，如果目標信號156不與參考信號154充分地成比例，那麼目標信號156不跟蹤參考信號154。在這種情況下，參考PLL 108表現為處於未鎖定狀態中。
通訊裝置100在接收操作模式中將目標信號156用作接收器118的參考信號，並且在發射操作模式中將目標信號用作發射合成器116的參考信號。在接收操作模式中，接收器118用作從通訊通道中接收通訊信號的裝置。而在發射操作模式中，發射器116用作在通訊通道上發射通訊信號的裝置。
通訊裝置100在接收操作模式或發射操作模式中，校準參考PLL 108。就下面將進一步討論的那樣，從接收操作模式切換成發射操作模式和/或從發射操作模式切換成接收操作模式之後，通訊裝置100調節參考PLL 108的校準，以促使參考PLL 108進入鎖定狀態。在諸如第二代無線電話技術(2G)、第三代無線電話技術(3G)、長期演進分頻雙工(LTE FDD)、長期演進分時雙工(LTE TDD)、以及分時同步分碼多工存取(TD-SCDMA)的通訊標準和/或在不背離本公開的精神和範圍的情況下，對於相關領域的技術人員而言顯而易見的任何其他合適的通訊標準所允許的時間內，通訊裝置100調節目標信號156的校準。
如圖1中所示，通訊裝置100包括參考振盪器102、參考PLL 108、切換模組110、發射器116、接收器118以及控制器120。參考振盪器102給參考PLL 108提供參考信號154。參考信號154與通訊裝置100所需要的操作頻率相關。譬如，參考信號154的頻率可大致等於通訊裝置100所需要的操作頻率或者為該頻率的整數倍或分數倍。參考振盪器102包括振盪器104和可選的比例模組106。振盪器104提供參考信號150。可選的比例模組106乘 以和/或除以參考信號150，以生成參考信號154。
如上所述，參考PLL 108提供目標信號156，該信號在鎖定狀態中實質上跟蹤參考信號154。譬如，參考PLL 108使目標信號156的頻率和/或相位大致等於目標信號156的頻率和/或相位。作為另一個實例，參考PLL 108使目標信號156的相位大致等於目標信號156的相位，並且使目標信號156的頻率與目標信號156的頻率成比例，即，為其整數或分數倍。
切換模組110在發射操作模式中可將目標信號156作為發射參考信號162提供給發射器116，並且在接收操作模式中可將目標信號156作為接收參考信號164提供給接收器118。參考PLL 108提供合成的發射信號162至發射器116，發射器116可用於將在通訊通道上傳輸的信號升頻轉換、調變和/或編碼。類似地，參考PLL 108提供合成的接收信號164至接收器118，接收器118可用於將從通訊通道中接收的信號降頻轉換、解調制和/或解碼。
在第一操作模式(例如，以接收操作模式為例)中，通訊裝置100佔用通訊通道時，控制器120校準參考PLL 108，並且通訊裝置100從第一操作模式切換成第二操作模式(譬如，發射操作模式)時，該控制器校準參考PLL 108。控制器120監測參考PLL 108的適當的調諧信號168，該調諧信號表示參考信號154和目標信號156之間的差值。在進行下面要討論的各種校準的期間，控制器120調節控制信號166。
在通訊裝置100佔用通訊通道時，控制器120初始校準參考PLL 108以提供目標信號156，該信號與參考信號154的頻率和/或相位成比例。在此初始校準或完全校準(full calibration)期間，控制器120進行廣泛的校準週期以校準參考PLL 108，從而參考PLL 108鎖定到參考信號154上。通常，該完全校準涉及調整(align)目標信號156的頻率和/或相位，以充分地與參考信號154的頻率和/或相位成比例，從而參考PLL 108可鎖定到參考信號154 上。為了適當地校準目標信號156，參考PLL 108的完全校準可能會用大量的時間。譬如，當通訊裝置100佔用通訊通道時，TD-SCDMA通訊標準允許至多用120微秒(μs)進行完全校準。
通常，在通訊裝置100在第一操作模式(例如，接收操作模式作為例子)中進行操作時，控制器120進行完全校準。然而，相關領域的技術人員會認識到，在不背離本公開的精神和範圍的情況下，在通訊裝置100在發射操作模式中進行操作時，控制器120也可進行完全校準。在第一操作模式中，通訊裝置100在初始佔用通訊通道之後，通訊裝置100可從第一操作模式轉換成第二操作模式，譬如，舉例而言，發射操作模式。理想地，接收器118在接收操作模式中參考PLL 108的載入與發射器116在發射接收操作模式中參考PLL 108的載入大致相似。然而，實際上，發射器116的輸入阻抗與接收器118的輸入阻抗不同。通訊裝置100從第一操作模式轉換成第二操作模式時，發射器116與接收器118的輸入阻抗之間的差可能使參考PLL 108進入未鎖定狀態。在未鎖定狀態中，目標信號156未跟蹤參考信號154，除非控制器120執行參考PLL 108的另一校準，從而使參考PLL 108再次鎖定在參考信號154上。
然而，從第一操作模式轉換成第二操作模式時，控制器120可能不再具有充足的時間執行參考PLL 108的另一完全校準。通訊裝置100可進行這種轉換的時間量通常由各種通訊標準規定。在這些規定的時間內，控制器120必須對參考PLL 108進行這種另外的校準，該時間通常明顯小於進行完全校準所需要的時間。譬如，TD-SCDMA通訊標準要求通訊裝置100在大約12.5微秒內，從發射操作模式轉換成接收操作模式；因此，從發射操作模式轉換成接收操作模式之後，參考PLL 108的任何校準必須在12.5微秒內完成，而允許完全校準的時間為120微秒。因此，從第一操作模式轉換成第二操作模式時，參考PLL 108需要進行時間縮 短的校準。
從第一操作模式轉換成第二操作模式時，控制器120進行時間縮短的校準。時間縮短的校準允許快速調節目標信號156，同時給參考PLL 108進入鎖定狀態留下充足的時間。與其他通訊裝置相比，某些通訊標準提供更長的持續時間，以從第一操作模式轉換成第二操作模式。譬如，從發射操作模式轉換成接收操作模式時，TD-SCDMA通訊標準允許校準12.5微秒，並且在這些操作模式之間進行轉換時，LTE TDD通訊標準允許校準47微秒。
對於規定較長持續時間從第一操作模式轉換成第二操作模式的那些通訊標準，控制器120可執行精細校準(fine calibration)，而對於規定較短持續時間從第一操作模式轉換成第二操作模式的那些通訊標準，控制器可執行偏移校準(offset calibration)。控制器120透過將控制信號166調節預定量來執行偏移校準。在範例性實施方式中，該預定量表示預知的控制信號166的偏移，控制信號166的偏移是在第一操作模式和第二操作模式之間進行轉換所引起的。透過通訊裝置100的最初產品評價，可確定該預知的控制信號166的偏移(shift)，從而確定通訊裝置轉換時控制信號166的偏移。
例如，在進行完全校準時，控制器120校準參考PLL 108以在接收操作模式中以第一頻率提供目標頻率156。在該實例中，通訊裝置100從第一操作模式轉換成第二操作模式時，目標頻率156偏移為第二頻率。在該實例中，控制器120進行偏移校準，以便將目標頻率156從第二頻率調節成第一頻率。將目標信號156調節預定量之後，在通訊標準所規定的持續時間內，參考PLL 108進入鎖定狀態。
精細校準包括如上所述的偏移校準，以及用於補償通訊裝置100的操作條件(例如，以溫度為例)的目標頻率156的另一種調節。通常，與進行完全校準相比，這種不同的調節顯然需要更少 的時間。使用精細校準調節目標信號156之後，在通訊標準所規定的持續時間內，參考PLL 108進入(settle)鎖定狀態。
通常，偏移校準不如完全校準和精細校準精確，但是與完全校準和精細校準相比，需要更少的時間。譬如，從接收操作模式轉換成發射操作模式時，TD-SCDMA通訊標準允許校準75微秒。在所允許的75微秒內可完成精細校準。結果，由於75微秒足以完成精細校準，同時精細校準提供比偏移校準更精確的校準，所以控制器120可選擇精細校準，而非偏移校準。作為另一個實例。從發射操作模式轉換成接收操作模式時，TD-SCDMA通訊標準將校準時間限制為12.5微秒。在所允許的12.5微秒內不能完成精細校準，但是在12.5微秒內可完成偏移校準。結果，控制器120可選擇偏移校準，而非精細校準。
範例性參考PLL
圖2為根據本公開的範例性實施方式的可用於通訊裝置內的參考PLL的方圖。參考PLL 200表示閉環回授控制系統，該系統相對於參考信號154的頻率和相位生成目標信號156。換言之，參考PLL 200透過負反饋機構，進行頻率倍增和/或分頻，以便相對於參考信號154生成目標信號156。可使用相位/頻率檢測器(PFD)202、電荷泵204、迴路濾波器206、壓控振盪器(VCO)208、可選的整數分頻器210、可選的抖動模組(dithering module，抖動模組)212以及控制器214實現參考PLL 200。參考PLL 200可表示參考PLL 108的範例性實施方式。
PFD 202將參考信號154的頻率和/或相位以及分割的回授信號258的頻率和/或相位之間的差轉換成誤差信號250。具體而言，PFD 202透過比較分割的回授信號258的頻率和/或相位和參考信號154的頻率和/或相位以檢測參考信號154和分割的回授信號(divided feedback signal)258之間的偏差，從而產生誤差信號250。當誤差信號250的頻率和相位與分割的回授信號258的頻率 和相位基本相等時，參考PLL 200處於鎖定狀態。在鎖定狀態中，誤差信號250與參考信號154和分割的回授信號258之間的相位差成比例。
電荷泵204將誤差信號250轉換成電壓/電流域表示(表示為電荷泵輸出252)，以控制VCO 208的頻率。參考PLL 200處於未鎖定狀態時，電荷泵204根據誤差信號250增大或減小電荷泵輸出252。參考PLL 200處於鎖定狀態時，將誤差信號250最小化，並且電荷泵204將電荷泵輸出252保持為基本固定的值。
迴路濾波器206可用於從電荷泵輸出252中去除不需要的噪音，從而產生調諧信號254。迴路濾波器206可實現為低通濾波器，以便抑制電荷泵輸出252中的高分頻量，從而允許電荷泵輸出252的直流(DC)分量或近直流分量控制VCO 208。迴路濾波器206也維持參考PLL 200的穩定性。
VCO 208為壓頻轉換器。具體而言，VCO 208根據調諧信號254和頻率控制信號268產生目標信號156。通常，在完全校準的過程中，控制器214調節頻率控制信號268，直到目標信號156充分地與參考信號154相關。譬如，使用檢索演算法(例如二元檢索樹演算法、遞迴演算法、Stern-Brocot演算法和/或在不背離本公開的精神和範圍的情況下對於相關領域的技術人員而言顯而易見的任何其他合適的檢索)，控制器214可透過頻率控制信號268的不同組合來迴圈，直到目標信號156充分地與參考信號154相關。調諧信號254用於進一步調節目標信號156，直到大致等於參考信號154或者為該參考信號的整數倍或分數倍。在範例性實施方式中，透過使用調諧信號254精確地操縱(steer)目標信號156，頻率控制信號268用於粗略地操縱目標信號156，以便控制目標信號充分地與參考信號154相關，從而允許將VCO 208鎖定在參考信號154上。
可選的整數分頻器210位於參考PLL 200的回授路徑內。可 選的整數分頻器210將目標信號156除以整數N，以便提供分割的回授信號258。可選的整數分頻器210可回應於通道傳輸信號262，調節整數N。
可選的抖動模組212允許參考PLL 200透過兩個或多個整數值之間的時間，抖動(dither)分割值，從而獲得有效時間平均小數分頻因數。更具體地說，可選的抖動模組212回應於分頻代碼(division code)260，在兩個以上的整數值之間進行選擇，用於參考PLL 200的每次迭代，從而可平均地表示小數分頻因數(fractional division factor)。可選的抖動模組212回應於分頻比控制信號(divide ratio control signal)262，生成分頻代碼260。
在進行完全校準、精細校準和/或偏移校準的一個校準時，控制器214校準參考PLL 200。控制器214圖示了上述完全校準、精細校準和/或偏移校準的範例性實施。通訊裝置(譬如，舉例而言，通訊裝置100)佔用通訊通道時，控制器214初始校準參考PLL 200以提供目標信號156，該目標信號與參考信號154的頻率和/或相位成比例。
控制器214可提供通道傳輸信號262，該通道傳輸信號使可選的抖動模組212提供對應於通訊通道的分頻比控制信號262。控制器214提供頻率控制信號268的第一值，從而使VCO 208提供第一頻率的目標信號156。一旦目標信號156已經到達第一頻率，那麼控制器214監測調諧信號254。控制器214比較調諧信號254和預定的調諧信號，以確定參考PLL 200是否處於鎖定狀態。參考PLL 200處於鎖定狀態時，預定的調諧信號表示位於參考PLL 200內的預知的調諧信號。譬如，參考PLL 200處於鎖定狀態時，預知的調諧信號可表示直流電壓。控制器214比較調諧信號254和預知的調諧信號之間的差的大小和鎖定閾值。差的大小小於或等於鎖定閾值時，目標信號156充分地與參考信號154相關。在這種情況下，參考PLL 200進入鎖定的狀態，以跟蹤參考信號154。
然而，差的大小大於鎖定閾值時，目標信號156未充分地與參考信號154相關。在這種情況下，參考PLL 200處於未鎖定狀態。然後，控制器214為頻率控制信號268提供第二值，從而使VCO 208提供第二頻率的目標信號156。控制器214確定第二頻率是否使參考PLL 200進入鎖定狀態。如果未進入鎖定狀態，那麼控制器214繼續調節頻率控制信號268，直到VCO 208進入鎖定狀態。然而，此例子並非限制性的，相關領域技術入員能理解，其他方法也可用於調諧參考PLL 200，以使參考PLL 200進入鎖定狀態。
在接收操作模式中，從通訊通道中接收通訊信號之後，通訊裝置可從接收操作模式轉換成發射操作模式。在通訊通道上傳輸通訊信號之後，通訊裝置可從發射操作模式轉換回接收操作模式，或者佔用另一個通訊通道。如上所述，在通訊裝置在這些操作模式之間進行轉換的情況下，控制器214可使用精細校準和/或偏移校準來校準參考PLL 200。通常，根據通訊裝置進行操作的通訊標準來選擇精細校準和/或偏移校準。
譬如，如圖3中所示，通訊裝置可以LTE TDD標準進行操作。通訊裝置從接收操作模式轉換成發射操作模式時，LTE TDD標準允許控制器214用71.3微秒校準VCO 208，使得將參考PLL 200鎖定在參考信號154上。在這種情況下，通訊裝置從接收操作模式轉換成發射操作模式時，控制器214選擇精細校準。
作為另一個實例，同樣如圖3中所示，通訊裝置可在TD-SCDMA標準下進行操作。通訊裝置從發射操作模式轉換成接收操作模式時，TD-SCDMA標準允許控制器214用12.5微秒校準VCO 208，使得在參考信號154上鎖定參考PLL 200。在這種情況下，通訊裝置從發射操作模式轉換成接收操作模式時，控制器214選擇偏移校準，這是因為LTE TDD標準提供充足的時間完成偏移校準，但是未提供充足的時間完成精細校準。
透過將目標信號156調節預定量，控制器214可進行偏移校準，該預定量與目標信號156的偏移相關，而目標信號156的偏移相關由在操作模式之間進行轉換所引起。通常，預定量表示耦合到調諧信號254上的預定的電壓和/或電流、和/或VCO調諧元件的偏移。此預定的電壓電流和/或VCO調諧元件偏移目標信號156，以便調和在操作模式之間進行轉換時所產生的差。將目標信號156調節預定量之後，在通訊標準所規定的持續時間內，參考PLL 200進入鎖定狀態。
精細校準包括如上所述的偏移校準，以及目標頻率156的另一種調節，以便補償通訊裝置的操作條件，譬如，舉例而言，溫度和/或電源。控制器214將目標信號156調節預定量，其調節方式與偏移校準大致相似。控制器214另外調節目標信號156以補償操作條件。通常，這種操作調節表現為與完全校準相似，但是比例縮小。
制器模組214為頻率控制信號268提供預定數量的不同值，以使VCO 208提供不同頻率的目標信號156。在範例性實施方式中，預定數量的不同值表示檢索演算法的兩個不同組合。然而，該實例並非限制性的，相關領域的技術人員會認識到，在不背離本公開的精神和範圍的情況下，只要在通訊標準所分配的時間內完成精細校準，那麼預定數量的不同值就可表示檢索演算法的任何適當數量的不同組合。
用於不同的通訊標準的範例性校準要求
圖3為表示各種類型的校準的表格，這些校準可以由通訊裝置根據本公開的範例性實施方式用於不同通訊標準。圖3包括通訊裝置(譬如，舉例而言，通訊裝置100)可進行操作的範例性通訊標準；然而，相關領域的技術人員會認識到，在不背離本公開的精神和範圍的情況下，通訊裝置可根據其他通訊標準進行操作。
對於各個通訊標準而言，圖3描述了各個相應通訊標準對控 制器(譬如，舉例而言，控制器120或控制器214)校準參考PLL(譬如，舉例而言，參考PLL 108或參考PLL 200)所允許的時間。例如，圖3描述了通訊裝置佔用通訊通道時，TD-SCDMA通訊標準允許控制器用200微秒適當地校準參考PLL。TD-SCDMA通訊標準所提供的200微秒可充分地進行完全校準。然而，TD-SCDMA所提供的從接收操作模式轉換成發射操作模式的校準時間(calibration period)為75微秒。75微秒足以進行精細校準，但是不足以進行完全校準。而且，TD-SCDMA所提供的從發射操作模式轉換成接收操作模式的校準時間為12.5微秒。12.5微秒足以進行偏移校準，但是不足以進行完全校準和/或精細校準。
範例性壓控振盪器(VCO)
圖4為根據本公開的範例性實施方式的通訊裝置內可使用的範例性壓控振盪器(VCO)的方圖。在進行完全校準、精細校準和/或偏移校準中的一個校準時，控制器(譬如，舉例而言，控制器120或控制器214)校準VCO400，從而提供目標輸出452-1和452-2。目標輸出452-1和452-2表示目標輸出156的範例性實施方式。VCO 400包括精細頻率元件402和粗略頻率元件(coarse frequency component)404，這些頻率元件彼此結合地進行操作以提供目標信號156。
精細頻率元件402包括第一精細電容器406-1、第二精細電容器406-2以及變容二極體408。如圖4中所示，調諧信號254應用至變容二極體408。變容二極體408表示可變電容，其電容為調諧信號254的函數。第一精細電容器406-1和第二精細電容器406-2耦接變容二極體408以從粗略頻率元件404分離調諧信號254。通常，與變容二極體408相比時，第一精細電容器406-1和第二精細電容器406-2表示大電容器，使得精細頻率元件402的電容受到變容二極體408的控制。
粗略頻率元件404包括電晶體開關410-1到410-n、第一電容器412-1到412-n、第二電容器414-1到414-n、第一電感器416-1和第二電感器416-2。在由相應的頻率控制信號450-1到450-n啟動時，開關410-1到410-n使其相應的第一電容器412-1到412-n以及第二電容器414-1到414-n促成粗略頻率元件404的電容。頻率控制信號450-1到450-n表示頻率控制信號268的範例性實施方式。換言之，第一電容器412-1到412-n以及第二電容器414-1到414-n由其相應的開關410-1到410-n在粗略頻率元件404中接通和斷開。在範例性實施方式中，粗略頻率元件404可包括第一電容器412-1到412.8以及第二電容器414-1到414.8。在粗略頻率元件404中接通的那些電容器構成粗略頻率元件404的電容，而在粗略頻率元件404中斷開的那些電容器未構成該電容。將在粗略頻率元件404中接通的第一電感器416-1、第二電感器416-2、以及第一電容器412-1到412-n和第二電容器414-1到414-n配置和設置成形成諧振電路。
VCO 400可包括由電晶體418-1和電晶體418-2構成的振盪器核心以及偏移電流源420。
控制器提供各種頻率控制信號450-1到450-n，以便在進行完全校準的過程中，在粗略頻率元件404中接通和斷開各種第一電容器412-1到412-n以及各種第二電容器414-1到414-n。根據檢索演算法確定各種頻率控制信號450-1到450-n。這樣接通和斷開第一電容器412-1到412-n以及第二電容器414-1到414-n，從而調節目標輸出452-1和452-2的頻率。通常，目標輸出452-1和452-2的頻率與粗略頻率元件404的電容反向相關。控制器根據檢索演算法連續地切換第一電容器412-1到412-n以及第二電容器414-1到414-n，直到目標輸出452-1和452-2充分地與參考信號154相關，從而允許透過使用調諧信號254精確地調節精細頻率元件402的電容將VCO 400鎖定在參考信號154上。
在進行偏移校準時，控制器將精細頻率元件402的電容和/或頻率控制信號450-1至450-n調節預定量。
在進行精細校準時，控制器將精細頻率元件402的電容調節預定量，並且透過允許完全校準週期(full calibration cycle)的比例縮小版本調節頻率控制信號450-1到450-n，從而調節粗略頻率元件404的電容。
通訊裝置的範例性操作控制流程
圖5為根據本公開的範例性實施方式的通訊裝置的範例性操作步驟的流程圖。本公開不限於此操作性描說明。更確切地說，透過本文中的教導，對於相關領域的技術人員而言，其他操作控制流程顯然在本公開的範圍和精神內。以下討論描述了圖5中的步驟。
在步驟S510中，操作控制流程從多個通訊通道中確定一個通訊通道，通訊裝置將使用該通訊通道發射和/或接收通訊信號。
在步驟S520中，操作控制流程進行完全校準，從而為通訊通道校準通訊裝置。具體而言，操作控制流程調節在通訊裝置內的參考PLL(例如，參考PLL 108或參考PLL 200作為部分範例)，以鎖定在參考信號(例如，參考信號154作為範例)上。
在步驟S中，操作控制流程從步驟S510的通訊通道接收步驟S510的通訊信號，和/或在步驟S510的通訊通道上發射步驟S510的通訊信號。
在步驟S540中，操作控制流程確定通訊裝置是否要從多個通訊通道中選擇另一個通訊通道或者從接收操作模式轉換成發射操作模式或者從發射操作模式轉換成接收操作模式。譬如，從步驟S510的通訊通道接收步驟S510的通訊信號之後，操作控制流程確定通訊裝置是否隨後在步驟S510的通訊通道上發射另一通訊。作為另一個實例，在步驟S510的通訊通道上發射步驟S510的通訊信號之後，操作控制流程確定通訊裝置是否隨後從步驟S510的 通訊通道接收另一通訊。
操作控制流程繼續前進至步驟550，以在這些操作模式之間進行轉換，或者返回步驟S510以選擇另一個通訊通道。
在步驟S540中，操作控制流程確定通訊裝置是否在步驟S530的操作模式之間進行轉換。如果進行轉換，操作控制流程繼續前進至步驟S550，否則，操作控制流程返回步驟S510，以確定另一個通訊信號。
在步驟S550中，操作控制流程確定通訊標準所允許的操作轉換時間。譬如，在TD-SCDMA通訊標準下進行操作的情況下，操作控制流程從發射操作模式轉換成接收操作模式。在該實例中，操作控制流程確定TD-SCDMA通訊標準所允許的轉換時間，以從發射操作模式轉換成接收操作模式，這種轉換時間大致為12.5微秒。
在步驟S560中，操作控制流程確定通訊標準是否提供充足的時間來使用精細校準校準通訊裝置。如果有的話，操作控制流程繼續前進至步驟S570。否則，操作控制流程繼續前進至步驟S580。
在步驟S570中，操作控制流程進行精細校準，然後返回步驟S540。
在步驟S580中，操作控制流程進行偏移校準，然後返回步驟S540。
結論
要理解的是，具體說明部分而非摘要部分用於解釋申請專利範圍。摘要部分可提出本公開的一個或多個範例性實施方式，而非所有的範例性實施方式，因此在任何情況下，都不限制本公開和所附的申請專利範圍。
上面已經借助於功能性構件塊描述了本公開，這些功能性構件塊闡述特定功能和其關係的實施。為了便於進行說明，在本文中已經任意地限定這些功能性構件塊的界限。只要適當地執行特 定功能和其關係，就可限定其他的界限。
對於相關領域的技術人員而言，在不背離本公開的精神和範圍的情況下，顯然可對本公開進行各種形式上和細節上的變化。因此，本公開不應受到任何上述範例性實施方式的限制，而應僅僅由申請專利範圍和其等同方案限定。
S510~S580‧‧‧步驟

Claims (7)

  1. 一種通訊裝置，包括：一參考鎖相迴路，被配置成提供目標信號；以及一控制器，被配置成用以：執行第一校準模式於所述參考鎖相迴路上以調整目標信號，並當所述通訊裝置進入第一操作模式時跟蹤參考信號；以及執行第二校準模式於所述參考鎖相迴路上以調整目標信號，並當所述通訊裝置從所述第一操作模式轉換成第二操作模式時跟蹤參考信號；其中，所述通訊裝置進一步被配置成用以分配較多的時間來執行所述第一校準模式於所述參考鎖相迴路上，而分配較少的時間來執行所述第二校準模式於所述參考鎖相迴路上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中，所述第一操作模式為接收操作模式，並且所述第二操作模式為發射操作模式。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中，所述第一操作模式為發射操作模式，並且所述第二操作模式為接收操作模式。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中，所述參考鎖相迴路包括：一壓控振盪器，被配置成響應於一調諧信號而提供所述目標信號，其中，所述控制器被配置成在所述調諧信號上耦合所述第一操作模式的第一控制信號或所述第二操作模式的第二控制信號，來調節所述目標信號。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的通訊裝置，其中，所述通訊裝置被配置成根據通訊標準進行操作。
  6. 一種通訊裝置，包括：一參考鎖相迴路，被配置成提供目標信號；以及 一控制器，被配置成用以在通訊標準所分配的用於從一第一操作模式轉換成一第二操作模式的時間內，校準所述參考鎖相迴路，以使得當所述通訊裝置從所述第一操作模式轉換成第二操作模式時，所述目標信號追蹤參考信號；其中，所述控制器進一步被配置成藉由以一預定量來調節一目標頻率，來校準所述參考鎖相迴路，所述預定量表示一調諧信號之預知偏移，所述預知偏移是由所述第一操作模式與所述第二操作模式之間的轉換所造成。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的通訊裝置，其中，所述通訊標準包括：長期演進分時雙工；或分時同步分碼多工存取。
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