專利名稱：一種自動校準時鐘源的移動終端和方法
技術領域：
本發明涉及一種自動校準時鐘源的移動終端以及自動校準時鐘源的方法。
背景技術：
時鐘單元(時鐘源)是通信系統中一個重要的部分，對于移動通信終端(UE)設備而言它相當于是設備的心臟。它不光提供處理器的時鐘，還提供模數采樣的時鐘，以及射頻器件頻率合成器的時鐘。時鐘單元的穩定性和準確性在很大程度上影響移動通信終端的性能。
目前在移動終端(包括手機)中普遍使用的是VC-TCXO，它是一種通過電壓控制輸出頻率的晶體振蕩器，并進行了溫度補償。
在移動終端(包括手機)出廠前，都要對其VC-TCXO進行校準，通過校準得到對應VC-TCXO輸出準確頻率時的控制電壓，并把該校準后的控制電壓值寫入移動終端的存儲器中，作為自動頻率控制(AFC)電壓初值，以后每次移動終端開機時重新從存儲器中讀出所存儲的控制電壓初值，作為AFC控制電壓的初值，以控制VC-TCXO輸出準確頻率的時鐘。
在移動終端的實際運行過程中，移動終端會采用頻率跟蹤算法動態進行AFC控制，以保證移動終端在各種條件下的頻率準確，例如當移動設備處于高速運動狀態下由于多普勒效應使得頻率偏移，移動終端能根據頻率跟蹤算法對AFC控制電壓進行調整，使其頻率準確。但如果開機時讀取的AFC控制電壓初值偏離準確值太遠，會導致頻率跟蹤算法失效，移動終端性能嚴重下降，嚴重會導致不能正常工作。
對于目前這種方法存在的問題是對于溫度穩定度較高的VC-TCXO來說，晶體的老化是影響頻率的一個很重要的因素。目前，大部分晶體的長期穩定性超過1～1.5ppm/年，因此移動終端在使用一段時間后，由于晶體的老化會導致最初設備出廠時校準的AFC控制電壓初值偏離實際VC-TCXO輸出準確電壓的控制電壓值。目前移動終端采用的頻率跟蹤算法對初始頻偏都有嚴格的要求，如果初始頻偏較大，將導致移動終端的性能嚴重下降。為了避免這一問題的發生，本發明提供一種自動校準時鐘源的移動終端和方法。

發明內容
本發明的目的在于提供一種自動校準時鐘源的移動終端，以及自動校準時鐘源的方法，其可以使得移動終端中的時鐘源的AFC控制電壓初值保持在準確的范圍內，從而避免由于晶體老化等問題引起的AFC控制電壓偏離對系統性能的影響。
本發明的第一方面提供了一種自動校準時鐘源的移動終端，其具有壓控時鐘單元以及時鐘校準裝置，所述時鐘校準裝置記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓，作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
其中，所述時鐘校準裝置可以每隔固定時間記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓，作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
其中，所述固定時間通常小于一年，一般是半個月或者一個月。
其中，所述時鐘校準裝置可以多次記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓值，并對這些值進行數字濾波，將得到的結果作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。所述的數字濾波可以是多階平滑濾波、中值濾波或者是多階帶遺忘因子的卡爾曼濾波。
其中，所述移動終端可以利用所記錄的壓控時鐘單元控制電壓或者所述數字濾波得到的結果進行開機網絡檢測，在成功進行開機網絡檢測后，將記錄的控制電壓值或者數字濾波結果作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
上述的移動終端中所述的時鐘校準裝置是DSP，CPU或者單片機。
本發明的另一方面提供了一種在移動終端中進行時鐘源校準的方法，其中記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓，作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
上述方法中，可以每隔固定時間記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓，作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。其中所述固定時間一般小于一年，通常是半個月或者一個月。
上述方法中，可以進一步多次記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓值，并對這些值進行數字濾波，將得到的結果作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。其中所述的數字濾波可以是多階平滑濾波、中值濾波或者是多階帶遺忘因子的卡爾曼濾波。
上述方法中，可以進一步利用所記錄的壓控時鐘單元控制電壓值或者所述數字濾波得到的結果進行移動終端開機網絡檢測，在成功進行開機網絡檢測時，將記錄的控制電壓值或者數字濾波結果作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
通過本發明，可以使得移動終端中的時鐘單元的AFC控制電壓初值保持在準確的范圍內，從而避免由于晶體老化等問題引起的AFC控制電壓偏離對系統性能的影響，從而提高移動終端的性能。


圖1是根據本發明的自動校準時鐘源的移動終端的結構框圖。
圖2是移動通信終端中，時鐘校準裝置進行自動校準的具體流程的流程圖。
具體實施例方式
在移動通訊中，移動設備的頻率偏差對設備接收數據的誤塊率有明顯的影響，比如對于TDSCDMA手機，當頻率偏差超過1ppm時，會導致接收數據錯誤，從而使得手機無法接入。換而言之，只有當移動設備的頻率偏差處于一定范圍時，接收數據的誤塊率才可能小于一定的門限。由于在移動通訊設備終端一般采用壓控晶體振蕩器VCXO，它的輸出頻率受AFC控制電壓的控制，所以對于移動通訊設備終端而言，當它接收數據的誤塊率達到其正常通信的要求時，它的AFC控制電壓也處于一個正確的范圍。
因此，可以根據該特性記錄誤塊率處于可以接受范圍內的AFC控制電壓值，作為進行AFC控制電壓調整的初值，不斷地更新設備出廠時校準的AFC控制電壓初值，從而可以避免由于晶體老化等問題引起的AFC控制電壓的偏離，改進移動終端的性能。
根據本發明的自動校準時鐘單元的移動終端的結構框圖如圖1所示。其可以是一個移動的通信終端系統，例如手機等。其中具有一個壓控時鐘單元VCXO 20，即時鐘源，可以通過AFC控制電壓控制其振蕩頻率，并輸出各種時鐘信號，例如處理器的時鐘、模數采樣的時鐘、以及射頻器件頻率合成器的時鐘；AFC控制電壓調整裝置30，根據頻率跟蹤算法，通過輸出AFC控制電壓，動態地控制壓控時鐘單元VCXO 20的頻率，并且AFC控制電壓調整裝置30每次開機時從AFC控制電壓初值存儲裝置40讀取AFC控制電壓初值。
在本發明中，除了以上移動終端中常見的配置，進一步增加了AFC控制電壓初值校準裝置50，其可以從移動終端中的其他部分(例如手機中的協議棧提供的接口)，接收系統通信的誤塊率數值，并根據該誤塊率數值確定適當的AFC控制電壓，并存儲到AFC控制電壓初值存儲裝置中，作為AFC控制電壓的初值。該裝置可以由移動終端中的DSP，或者CPU實現，或者使用單片機實現。在移動通信系統中，系統一般需要通過計算誤塊率實時檢測通信質量，應用層的程序只要通過協議棧提供的接口就能獲得當前的誤塊率。所以AFC控制電壓初值校準裝置50獲取誤塊率的方法為移動終端直接通過協議棧提供的接口獲取當前的誤塊率。
在AFC控制電壓初值校準裝置50中，可以通過應用層軟件實現一個定時器，該定時器根據讀取系統時間來確定什么時候進行AFC的自動校準。當確定需要進行AFC自動校準時(例如，到了預定的校準時間)，應用層軟件通過協議棧來獲取物理層數據塊的誤塊率，當判斷誤塊率低于一定的門限時，應用層軟件記錄接收該段數據所使用的AFC控制電壓值。應用層軟件在下次開機時是使用該AFC控制電壓值進行網絡搜索，如果能正確完成網絡搜索，應用層軟件用該AFC控制電壓值寫入存儲單元，即AFC控制電壓初值存儲裝置40，以替代原有的AFC控制電壓。
即，終端設備系統通過AFC控制電壓初值校準裝置50，以一個約定的時刻或者一定的周期進行自動校準。當確定需要進行時鐘頻率校準時(例如，到了預定的校準時間)，AFC控制電壓初值校準裝置50檢測所收到數據的誤塊率，當檢測到接收數據的誤塊率低于一定的門限時，記錄當前AFC控制電壓。可以多次記錄接收數據誤塊率低于一定門限時的AFC控制電壓值，并對這些控制電壓值進行數字濾波。濾波后得到的值被作為下次小區搜索的AFC控制電壓初值，當使用該值能夠實現小區接入，則該值作為更準確的AFC控制電壓初值取代AFC控制電壓初值存儲裝置40原來的存儲值。否則，丟棄該值，利用原來的存儲值進行小區搜索，以進一步保證所得到數據的正確性。
在本發明中，誤塊率不被賦予具體的數值，因為在不同的移動通訊系統，不同的語音/數據業務所要求的誤塊率是不相同的。比如在3GPP的34.122測試標準中，對12.2K業務的誤塊率要求是低于1％，對384K業務的誤塊率要求低于10％。所以本發明不限制具體的誤塊率指標。不同的應用系統可以根據本系統的特點制定具體的誤塊率指標。例如，比如在TDSCDMA的系統誤塊率的計算定義為接收所有傳輸塊中CRC錯誤的傳輸塊所占的百分比。但要求一旦接收數據的誤塊率達到指標要求，接收信號的質量應該良好。這樣我們才可以確定AFC的控制電壓處于較為理想的數值。
本發明中，自動校準的性能和準確性不受校準的時間和周期影響。校準的時間和周期只是為了觸發自動校準的發生。根據晶體的長期穩定性能，建議可以采用以半個月或一個月為校準周期，并且建議校準周期不要超過一年。
本發明中，不對記錄的次數做限制。而且因為數字濾波的方式對算法的有效性影響很小，所以也不對數字濾波的方式做限制，建議采用多階平滑濾波、中值濾波或者是多階帶遺忘因子的卡爾曼濾波。
圖2的流程圖顯示了移動通信終端中，時鐘校準裝置進行自動校準的具體流程首先每次移動通信終端開機時，AFC控制電壓初值校準裝置50讀取系統時間(步驟100)，并判斷是否需要進行校準(例如，到了預定的校準時間)(步驟110)；如果判斷說明需要進行校準，AFC控制電壓初值校準裝置50開始一次校準過程(步驟120)，并開始統計目前接收數據的誤塊率(步驟130)；接著在步驟140判斷接收數據的誤塊率是否小于規定門限。當判斷接收數據的誤塊率小于規定的門限(例如0.001)時，AFC控制電壓初值校準裝置50記錄當前時刻的AFC控制電壓值(步驟150)；否則回到步驟130重新開始統計目前接收數據的誤塊率；
重復步驟130到150以多次記錄接收數據誤塊率小于規定門限時的AFC控制電壓值，直到達到規定次數(步驟160)；并對這多個值進行數字濾波(步驟170)；為了進一步保證數字濾波后AFC控制電壓值的正確性，該控制電壓值并不馬上用來替換出廠時的校準值，在步驟180終端用該AFC控制電壓值進行一次開機網絡檢測。當能夠用該AFC控制電壓值進行一次開機網絡檢測，才用該值替換掉終端原有的校準值(步驟190)。否則回到步驟120重新開始一次校準。這對前面步驟中獲得的AFC電壓做了更嚴格的篩選，其作用是保證AFC控制電壓值的正確性。在具體實現中不做強制性要求，可以根據系統實現的難易程度靈活取舍。
權利要求
1.一種自動校準壓控時鐘單元的移動終端，具有壓控時鐘單元以及時鐘校準裝置，所述時鐘校準裝置記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓，作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
2.根據權利要求1所述的移動終端，其中，所述時鐘校準裝置每隔固定時間記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓，作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
3.如權利要求2所述的移動終端，其中，所述固定時間小于一年。
4.如權利要求3所述的移動終端，其中，所述固定時間是半個月或者一個月。
5.如權利要求1所述的移動終端，其中，所述時鐘校準裝置多次記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓值，并對這些值進行數字濾波，將得到的結果作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
6.如權利要求1所述的移動終端，其中，所述的數字濾波是多階平滑濾波、中值濾波或者是多階帶遺忘因子的卡爾曼濾波。
7.如權利要求1、5或6所述的移動終端，其中，所述移動終端利用所記錄的壓控時鐘單元控制電壓或者所述數字濾波得到的結果進行開機網絡檢測，在成功進行開機網絡檢測時，將記錄的控制電壓值或者數字濾波結果作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
8.如權利要求1所述的移動終端，其中所述的時鐘自動校準裝置是DSP，CPU或者單片機。
9.一種自動校準壓控時鐘單元的時鐘的方法，其中記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓，作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
10.如權利要求9所述的時鐘校準方法，其中每隔固定時間記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓，作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
11.如權利要求10所述的時鐘校準方法，其中所述固定時間小于一年。
12.如權利要求11所述的時鐘校準方法，其中所述固定時間是半個月或者一個月。
13.如權利要求9所述的時鐘校準方法，其中進一步多次記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓值，并對這些值進行數字濾波，將得到的結果作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
14.如權利要求13所述的時鐘校準方法，其中所述的數字濾波是多階平滑濾波、中值濾波或者是多階帶遺忘因子的卡爾曼濾波。
15.如權利要求9、13或14所述的時鐘校準方法，其中進一步利用所記錄的壓控時鐘單元控制電壓值或者所述數字濾波得到的結果進行移動終端開機網絡檢測，在成功進行開機網絡檢測后，將記錄的控制電壓值或者數字濾波結果作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。
全文摘要
一種移動終端，具有壓控時鐘單元以及時鐘校準裝置，所述時鐘校準裝置記錄移動終端接收數據的誤塊率小于規定門限時的壓控時鐘單元控制電壓，作為壓控時鐘單元的控制電壓初值。從而可以使得移動終端中的壓控時鐘單元的AFC控制電壓初值保持在準確的范圍內，從而避免由于晶體老化等問題引起的AFC控制電壓的偏離對系統性能的影響，改進移動終端的性能。
文檔編號H03L7/00GK1808906SQ20061000329
公開日2006年7月26日 申請日期2006年2月8日 優先權日2006年2月8日
發明者何明星, 朱澤睿 申請人:北京天碁科技有限公司