專利名稱：頻率捕獲的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及通信，且更具體來說，涉及一種用于在GPS操作的同時為無線通 信捕獲頻率的新穎且改進的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
移動電話技術(shù)的發(fā)展己經(jīng)導(dǎo)致了電話功能與導(dǎo)航功能(本文一般稱之為GPS能力) 的潛在整合。GPS與移動電話的并行發(fā)展已經(jīng)導(dǎo)致了同時撞擊在單個接收器上的大量數(shù) 據(jù)和信號的會聚。具體來說，許多移動電話都被開發(fā)成具有高數(shù)據(jù)速率能力，使得它們 可用于接收電子郵件，瀏覽萬維網(wǎng)以及先前歸屬于具有有線連接的個人計算機的其它任 務(wù)。
移動電話的一個方面是確保接收器與向所述接收器發(fā)射數(shù)據(jù)、語音或多媒體信號的 一個或一個以上基站同步。由于包含多路徑傳播在內(nèi)的各種傳輸因素，從同一基站向接 收器引導(dǎo)的相同信號通常將在不同時間到達，從而導(dǎo)致所述信號的頻率誤差和相移，且 使接收器的性能降級。典型的移動電話使用本地振蕩器來維持本地時序參考信號，以校 正此頻率誤差并確保接收器的最優(yōu)性能。當(dāng)開始無線通信服務(wù)時，本地振蕩器大部分被 調(diào)節(jié)成與基站的參考頻率匹配。此程序被稱為(頻率)捕獲，且通常涉及對本地振蕩器 的較快和較大改變。
GPS系統(tǒng)還需要穩(wěn)定的本地時序參考來確保具有接收器的用戶的準(zhǔn)確導(dǎo)航。接收器 的位置至少部分由從一個或一個以上衛(wèi)星接收到的信號的時序來確定。如果本地時序參 考不可靠，那么接收器的位置相對于衛(wèi)星將不會被知曉，且所述接收器的任何導(dǎo)航特征 都將是不可信的。為了確保準(zhǔn)確的本地時序參考，接收器通常使用本地振蕩器，其足夠 穩(wěn)定地向用戶提供準(zhǔn)確的定位和導(dǎo)航信息。移動電話與GPS導(dǎo)航組合成單個接收器因此存在一個問題，因為兩個系統(tǒng)都依靠本 地振蕩器來提供本地時序參考。然而，在捕獲期間，本地振蕩器的操作由于頻率校正的 較大跳躍的緣故而較不穩(wěn)定。 一種對此問題的先前解決方案是在每個接收器中具有兩個 本地振蕩器， 一個用于GPS功能，且另一個用于電話功能。此解決方案給接收器的制造 增添了相當(dāng)大的成本，且提供有限的封裝選擇，因為每個振蕩器必須具有其自身的控制、 溫度補償和絕緣。對此問題的另一種解決方案是不允許接收器GPS與電話功能同時操作， 且一次只將單個本地振蕩器用于一個功能。這種解決方案也是不理想的，因為其分隔了
任一接收器的功能，其從而減少了所述接收器對于消費者的價值。
因此，需要提供一種使用戶能夠在具有單個本地振蕩器的單個接收器上同時操作移 動電話和GPS功能的頻率捕獲系統(tǒng)、方法或接收器的發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明包含一種用于頻率捕獲的接收器，其具有頻率控制系統(tǒng)，所述頻率控 制系統(tǒng)包含數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和本地振蕩器。所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器可校正無線信號的頻率誤差，從 而產(chǎn)生允許接收器與基站之間的通信的時序信號。所述頻率控制系統(tǒng)適于響應(yīng)于與無線 信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差的量值，操作所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和本地振蕩器中的一者或兩者，以 校正所述頻率誤差。
下文所述的接收器進一步包含與數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和本地振蕩器通信的控制器。所述控制 器適于接收與無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差，并所述頻率誤差與第一閾值進行比較。所述 控制器進一步適于響應(yīng)于頻率誤差小于第一閾值，而控制數(shù)字旋轉(zhuǎn)器以校正所述頻率誤 差。所述控制器進一步適于響應(yīng)于頻率誤差大于第一閾值，而控制本地振蕩器以校正所 述頻率誤差。
本發(fā)明還包含一種頻率捕獲方法，其包含以下步驟響應(yīng)于新近良好系統(tǒng)(recent good system, RGS)值，建立本地振蕩器的頻率；接收無線信號；以及計算與所述無線信號相 關(guān)聯(lián)的頻率誤差。下文所描述的方法進一步包含以下步驟將頻率誤差與第一閾值進行 比較；響應(yīng)于頻率誤差小于第一閾值而利用數(shù)字旋轉(zhuǎn)器來校正頻率誤差；以及響應(yīng)于頻 率誤差大于第一閾值而利用本地振蕩器來校正頻率誤差。
本發(fā)明進一步包含一種用于頻率捕獲的系統(tǒng)。所述系統(tǒng)包含數(shù)字旋轉(zhuǎn)器，其適于捕 獲與無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差。所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器適于響應(yīng)于頻率誤差小于第一閾值而 校正所述頻率誤差。優(yōu)選實施例的系統(tǒng)還包含連接到數(shù)字旋轉(zhuǎn)器的本地振蕩器。所述本 地振蕩器適于響應(yīng)于頻率誤差大于第一閾值而校正所述頻率誤差。下文參考附圖，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例和操作模式方面詳細(xì)描述本發(fā)明的進一步特 征和優(yōu)勢。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于同步無線信號和GPS信號頻率捕獲的系統(tǒng)的示 意圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于頻率捕獲的裝置的示意圖。 圖3是描繪根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于頻率捕獲的方法的流程圖。 圖4是典型的現(xiàn)有技術(shù)時間跟蹤環(huán)路(time tracking loop, TTL)的示意圖。修改圖 4中的增益和轉(zhuǎn)換速率限制給予適于本發(fā)明優(yōu)選實施例的變化形式中的頻率捕獲的TTL。 圖5是模型化典型的現(xiàn)有技術(shù)TTL的時間跟蹤行為的曲線圖。
圖6是適于本發(fā)明優(yōu)選實施例的第二變化形式中的頻率捕獲的時間跟蹤環(huán)路(TTL) 的示意圖。
圖7是模擬圖6中所示的TTL的時間跟蹤行為的曲線圖。
具體實施例方式
下文參考附圖在本發(fā)明的優(yōu)選實施例方面描述本發(fā)明。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解， 以下詳細(xì)描述內(nèi)容在本質(zhì)上是示范性的，且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書界定。
圖1是用于同步或大體上同步的無線信號和GPS信號頻率捕獲的系統(tǒng)10的示意圖。 如圖所示，本實施例包含用于頻率捕獲的接收器12。優(yōu)選實施例的接收器12與無線通 信基站14和多個空間飛行器(SV) 16a、 16b和16c通信。接收器12可包含(例如)移 動電話，其經(jīng)配置以用于發(fā)送和接收語音或數(shù)據(jù)傳輸，且還適于從多個SV 16a、 16b和 16c接收信號，以用于通過全球定位系統(tǒng)(GPS)來確定接收器12的位置。
GPS系統(tǒng)可包含NAVSTAR全球定位系統(tǒng)、由俄羅斯共和國維護的GLONASS GPS 或在歐洲推出的GALILEO系統(tǒng)中的一者或一者以上。NAVSTAR系統(tǒng)包含多個SV 16a、 16b和16c，其通過直接序列擴頻(DSSS)信號以每秒五十(50)個位的數(shù)據(jù)速率發(fā)射 導(dǎo)航消息，所述DSSS信號以1.57542 GHz (被稱為LI頻率)被BPSK (二進制移相鍵 控)調(diào)制到載波信號上。為了擴展所述信號，每個SV 16a、 16b和16c使用不同的一個 或一組偽隨機噪聲(PN)代碼(也被稱為粗略捕獲或C/A代碼)，其具有1.023 MHz的 碼片速率和1023個碼片的長度。多個SV 16a、 16b和16c還可經(jīng)由以1.22760 GHz (被 稱為L2頻率)被調(diào)制到載波信號上的10.23 MHz代碼來發(fā)射消息。接收器12所接收到 的信號用于計算二維或三維位置。通常，需要來自至少四個SV的信號來分辨三維位置，且需要來自至少三個SV的信號來解出二維位置。
接收器12可經(jīng)配置以在多個無線系統(tǒng)中的一者上操作。無線系統(tǒng)可基于碼分多址 (CDMA)、時分多址(TDMA)或某一其它調(diào)制技術(shù)。CDMA系統(tǒng)提供優(yōu)于其它類型的 系統(tǒng)的某些優(yōu)勢，包含系統(tǒng)容量增加?；蛘?，接收器12可經(jīng)配置以在非CDMA系統(tǒng)(例 如，包含AMPS和GSM系統(tǒng))上操作。
CDMA系統(tǒng)可經(jīng)設(shè)計以支持一個或一個以上CDMA標(biāo)準(zhǔn)，例如那些由TIA、 EIA、 3GPP、 3GPP2、 CWTS (中國)、ARTE (日本)、TTC (日本)、TTA (韓國)、ITU和/或 ETSI (歐洲)、CDMA、 TD-SCDMA、 W-CDMA、 UMTS、 IS-95陽A/B/C (cdmaOne)、 IS-98、 IS-835-A (cdma2000)、 IS-856 (cdma2000 HDR)、 IS-2000.1-A和IS-200系列的其它文獻、 IS-707-A、 cdma2000 lxEV、 cdma2000 lxEV-DO、 cdma2000 lxEV-DV、 cdma2000 3x、 3GPP2 cdma2000和IMT-2000。接收器12可適于在處于或接近800 MHz、 1800 MHz禾B/或1900 MHz的頻帶上通信。接收器12可進一步適于通過不同模式的M-ary移相鍵控(至少包 含二進制PSK(BPSK)、正交PSK(QPSK)、偏移QPSK(OQPSK)、正交振幅調(diào)制(QAM)、 最小頻移鍵控(MSK)或高斯MSK (GMSK))來通信。在另一變化形式中，接收器12 可經(jīng)配置以接收DVB-H (數(shù)字視頻廣播-手持式)信號或DAB/DMB (數(shù)字音頻/多媒體 廣播)或MediaFLO (僅前向鏈路)信號。
如圖2中所示，優(yōu)選實施例的接收器12包含天線20，其適于接收根據(jù)上文所述的 標(biāo)準(zhǔn)中的任何一者而格式化的無線信號。天線20進一步適于接收GPS信號。如上文所 述，術(shù)語GPS信號包含從NAVSTAR全球定位系統(tǒng)、由俄羅斯共和國維護的GLONASS GPS或在歐洲推出的GALILEO系統(tǒng)中的一者或一者以上接收到的任何信號。
優(yōu)選實施例的接收器12包含頻率控制系統(tǒng)18，其包含數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28和本地振蕩器 30。數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28用于校正無線信號的頻率誤差，從而產(chǎn)生允許接收器12與基站14之 間的通信的時序信號26。第11/430,613號美國專利申請案中描述示范性數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28， 所述專利申請案的全文以引用的方式并入本文中。本地振蕩器30用于使時序信號26大 體上與接收到的無線信號維持同步，從而允許無線通信和GPS系統(tǒng)兩者的功能性。合適 的本地振蕩器30可包含電感性振蕩器(LC振蕩器)、晶體振蕩器(XO)、表面聲波(SAW) 裝置、受電壓控制的晶體振蕩器(VCXO)或受電壓控制的溫度補償晶體振蕩器 (VCTCXO)。頻率控制系統(tǒng)18適于響應(yīng)于與無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差22的量值而操 作數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28和本地振蕩器30中的一者或兩者，以校正頻率誤差22。
優(yōu)選實施例的接收器12進一步包含與數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28和本地振蕩器30通信的控制器24?？刂破?4適于接收與無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差22,且將頻率誤差22與第一閾值 進行比較。控制器24進一步適于響應(yīng)于頻率誤差22小于第一閾值而控制數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28 以校正頻率誤差22?？刂破?4進一步適于響應(yīng)于頻率誤差22大于第一閾值而控制本地 振蕩器30以校正頻率誤差22。
圖3是展示如結(jié)合圖2所述的本發(fā)明優(yōu)選實施例的操作的流程圖。在操作中，控制 器24用于使本地振蕩器30維持在穩(wěn)定狀態(tài)，同時允許同時接收GPS信號。在捕獲期間， 本地振蕩器30與基站14之間的頻率誤差22可能較大(例如，由電話或多普勒頻移的溫 度變化導(dǎo)致)，這在目前技術(shù)水平下通常將導(dǎo)致本地振蕩器30中的較大跳躍。GPS操作 期間本地振蕩器30中的任何較大跳躍都會實質(zhì)上削弱GPS系統(tǒng)的導(dǎo)航特征的準(zhǔn)確性。 改變開始(38)如下優(yōu)選實施例的控制器24決定啟動(seeding)本地振蕩器是否為捕 獲所必需的(40):如果GPS已經(jīng)運行(且因此振蕩器已經(jīng)預(yù)先準(zhǔn)備好)，那么其可繼續(xù) 進行(56)。如果不是(58)，那么控制器將本地振蕩器30的頻率設(shè)置為預(yù)定值，新近良 好系統(tǒng)(RGS)值(42)。 RGS值是通常從先前系統(tǒng)的AFC操作獲得的本地振蕩器的啟 動值。在任何情況下，控制器24進一步適于利用數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28通過基于旋轉(zhuǎn)器的頻率 拉入(44)來校正其余的頻率誤差22。如果頻率誤差22小于第一閾值，那么頻率捕獲 完成(46)。第一閾值是預(yù)定值，其選擇為使得本地振蕩器30將很少(如果有的話)從 其由GPS系統(tǒng)設(shè)置的振蕩值轉(zhuǎn)變。如上文所述，在頻率誤差22大于第一閾值的例子中 (60)，控制器24將通過通知GPS較大的VCTCXO變化，將旋轉(zhuǎn)器誤差轉(zhuǎn)移到VCTCXO 且使旋轉(zhuǎn)器復(fù)位并執(zhí)行基于V-AFC的頻率拉入(50),來控制本地振蕩器30以相對于基 站14校正頻率誤差22。如果頻率誤差小于第一閾值(62)?；赗-AFC的頻率跟蹤運行， 且系統(tǒng)等待X個時隙(48)。
在優(yōu)選實施例的第一變化形式中，控制器24進一步適于將頻率誤差22與第二閾值 進行比較(52)，并響應(yīng)于頻率誤差22大于第二閾值(64)而控制本地振蕩器32以校正 頻率誤差22。第一閾值可包含(例如)頻率容限和捕獲誤差，而第二閾值可包含頻率容 限。由此，在典型情況下，第二閾值將小于第一閾值。
在優(yōu)選實施例的第二變化形式中，控制器24適于通知GPS系統(tǒng)與本地振蕩器30相 關(guān)聯(lián)的頻率變化。在操作中，如果頻率誤差22大于第一閾值(60)，那么控制器24將控 制本地振蕩器30以校正頻率誤差22。如前面所述，本地振蕩器30的頻率中的較大跳躍 可能導(dǎo)致GPS系統(tǒng)的導(dǎo)航測量的實質(zhì)誤差。因此，控制器24適于通知GPS系統(tǒng)(50)， 使得可在最小化對接收器12的導(dǎo)航特征的影響的情況下控制本地振蕩器24。在優(yōu)選實施例的第二變化形式的第一替代方案中，控制器24適于大體上在通過本地 振蕩器30校正頻率誤差22的同時中止GPS系統(tǒng)搜索。或者，控制器24可適于大體上 在GPS系統(tǒng)進行搜索的同時中止本地振蕩器30對頻率誤差22的校正。在這些替代方案 的每一者中，頻率誤差22超過第一閥值，且因此控制器24適于采取減輕步驟(50)來 使本地振蕩器30的頻率變化對接收器12的性能的影響最小化。
在優(yōu)選實施例的第三變化形式中，控制器24適于響應(yīng)于頻率誤差22小于第二閾值 (64)而控制數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28和本地振蕩器30以校正頻率誤差22。在此例子中，頻率誤 差22充分低，使得本地振蕩器30的嚙合將不可能導(dǎo)致接收器12的導(dǎo)航特征中的誤差。 由此，控制器24可將頻率誤差22劃分為數(shù)字旋轉(zhuǎn)器部分和本地振蕩器部分，其中每個 部分由其相應(yīng)的頻率控制系統(tǒng)的組件來校正(54)?；蛘?，控制器24可適于使用數(shù)字旋 轉(zhuǎn)器28或本地振蕩器30來校正頻率誤差22。
在優(yōu)選實施例的第四變化形式中，控制器24適于計算與數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28相關(guān)聯(lián)的指 針時序誤差。在此例子中，本地振蕩器30的頻率的誤差在接收器12捕獲無線信號的階 段期間可影響接收器12的性能。具體來說，如果本地振蕩器30中的誤差大于預(yù)定值， 那么用于校正指針時序誤差的常規(guī)裝置將證明是不足的，即常規(guī)時間跟蹤環(huán)路32 (TTL) (圖4中展示)的最大調(diào)節(jié)速率不足以校正由本地振蕩器30中的較大誤差所導(dǎo)致的指針 時序的漂移。舉例來說，圖5展示施加5 ppm步進頻率誤差輸入時典型的現(xiàn)有技術(shù)傳統(tǒng) TTL的輸出。在此圖中，將實際時序誤差和傳統(tǒng)TTL輸出繪制為半時隙數(shù)目的函數(shù)。如 可看到，傳統(tǒng)TTL輸出滯后于實際時間誤差。而且，不存在超過約500個半時隙的傳統(tǒng) TTL輸出，因為出于TTL不能校正大多數(shù)時間誤差的緣故電話不能在此點處捕獲。
由此，在優(yōu)選實施例的第四變化形式的一個替代方案中，接收器12包含TTL 32， 其與圖4的常規(guī)TTL32類似，但使用不同的增益和轉(zhuǎn)換速率限制。選擇TTL32的增益 和轉(zhuǎn)換速率的值，以便向TTL 32提供足以跟蹤指針時序漂移的充分速度。此經(jīng)修改的 TTL32有助于校正與數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28相關(guān)聯(lián)的時序誤差。圖7是此經(jīng)修改的TTL 32的跟 蹤能力的圖表模型。如圖7中所示，此經(jīng)修改的TTL32非常擅長以百萬分之(ppm)五 的頻率誤差跟蹤跨越較大范圍的半時隙的指針時序誤差。
或者，如圖6中所示，TTL32可適于響應(yīng)于與頻率誤差成比例的漂移速率而校正時 序誤差。在此實例中，利用頻率誤差22來計算指針時序漂移速率，接著將其向前饋送到 TTL32中，使得其不管本地振蕩器30中的誤差的量值如何始終足夠快地跟蹤指針。圖7 是圖6中所示的TTL32的跟蹤能力的圖表模型。如圖7中所示，圖6的TTL 32非常擅長以百萬分之(ppm)五的頻率誤差跟蹤跨越較大范圍的半時隙的指針時序誤差。
本發(fā)明還包含一種頻率捕獲方法。如圖3中所示，優(yōu)選實施例的方法包含以下步驟: 響應(yīng)于新近良好的系統(tǒng)(RGS)值而建立本地振蕩器的頻率；接收無線信號；以及計算 與所述無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差。優(yōu)選實施例的所述方法進一步包含以下步驟將頻 率誤差與第一閾值進行比較；響應(yīng)于頻率誤差小于第一閾值而利用數(shù)字旋轉(zhuǎn)器來校正頻 率誤差；以及響應(yīng)于頻率誤差大于第一閾值而利用本地振蕩器來校正頻率誤差。
數(shù)字旋轉(zhuǎn)器用于校正無線信號的頻率誤差，從而產(chǎn)生允許接收器與基站之間的通信 的時序信號。第11/430,613號美國專利申請案中描述一種示范性數(shù)字旋轉(zhuǎn)器，所述專利 申請案的全文以引用的方式并入本文中。本地振蕩器用于使時序信號大體上與接收到的 無線信號維持同步，因此允許無線通信和GPS系統(tǒng)兩者的功能性。合適的本地振蕩器包 含電感性振蕩器(LC振蕩器)、晶體振蕩器(XO)、聲表面波(SAW)裝置、受電壓控 制的晶體振蕩器(VCXO)或受電壓控制的溫度補償晶體振蕩器(VCTCXO)。優(yōu)選實施 例的所述方法響應(yīng)于頻率誤差的兩者，而操作數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和本地振蕩器中的一者或兩者 來校正與無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差。
在優(yōu)選實施例的第一變化形式中，所述方法進一步包含以下步驟將頻率誤差與第 二閾值進行比較，且響應(yīng)于頻率誤差小于第二閾值而利用本地振蕩器來校正頻率誤差。 第一閾值可包含(例如)頻率容限和捕獲誤差，而第二閾值可包含頻率容限，由此，在 典型情況下，第二閾值將小于第一閾值。
在優(yōu)選實施例的第二變化形式中，所述方法進一步包含以下步驟啟動本地振蕩器 的頻率，使得其在無線信號的捕獲期間不會被過度修改，所述頻率在無線信號的捕獲期 間被過度修改的后果是GPS系統(tǒng)的導(dǎo)航功能發(fā)生實質(zhì)性的降級。用以啟動本地振蕩器的 值來自RGS。
在優(yōu)選實施例的第三變化形式中，所述方法包含以下步驟通知GPS系統(tǒng)與本地振 蕩器相關(guān)聯(lián)的頻率變化，所述步驟與利用本地振蕩器來校正頻率誤差的步驟有關(guān)。根據(jù) 所述方法，如果頻率誤差大于第一閾值，那么使用本地振蕩器來校正頻率誤差。如先前 所述，本地振蕩器頻率的較大跳躍可導(dǎo)致GPS系統(tǒng)的導(dǎo)航測量的實質(zhì)誤差。因此，所述 方法包含通知GPS系統(tǒng)的步驟，使得可在最小化對GPS系統(tǒng)的導(dǎo)航功能的影響的情況下 控制本地振蕩器。
或者，所述方法可包含大體上在本地振蕩器校正頻率誤差的同時中止GPS系統(tǒng)搜索 的步驟。或者，所述方法可包含大體上在GPS系統(tǒng)進行搜索的同時中止本地振蕩器對頻率誤差的校正的步驟。在這些替代方案的每一者中，頻率誤差超過第一閾值，且因此所 述方法執(zhí)行減輕步驟來使本地振蕩器頻率變化對GPS系統(tǒng)的性能的影響最小化。
在優(yōu)選實施例的第四變化形式中，所述方法陳述響應(yīng)于頻率誤差小于第二閾值而利 用數(shù)字旋轉(zhuǎn)器或本地振蕩器中的一者來校正頻率誤差的步驟。在此例子中，頻率誤差足 夠低，使得本地振蕩器的嚙合將不可能導(dǎo)致GPS系統(tǒng)的導(dǎo)航特征的誤差。由此，在第三 變化形式的替代方案中，所述方法陳述將頻率誤差劃分為數(shù)字旋轉(zhuǎn)器部分和本地振蕩器 部分的步驟，其中每個部分由其頻率控制系統(tǒng)的相應(yīng)組件來校正?；蛘?，所述方法可進 一步包含響應(yīng)于頻率誤差小于第二閾值而利用數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和本地振蕩器中的一者或兩者 來校正頻率誤差的步驟。
在優(yōu)選實施例的第五變化形式中，所述方法包含計算與數(shù)字旋轉(zhuǎn)器相關(guān)聯(lián)的指針時 序誤差的步驟。在此變化形式中，本地振蕩器的頻率中的誤差可影響無線信號的捕獲。 具體來說，如果本地振蕩器中的誤差大于預(yù)定值，那么用于校正指針時序誤差的常規(guī)裝 置將證明是不足的，即常規(guī)時間跟蹤環(huán)路(TTL)的最大調(diào)節(jié)速率不足以校正由本地振 蕩器中的較大誤差導(dǎo)致的指針時序中的漂移。
由此，在優(yōu)選實施例的第五變化形式的一個替代方案中，所述方法陳述利用具有預(yù) 定增益和預(yù)定轉(zhuǎn)換速率的TTL來校正時序誤差的步驟。選擇TTL的增益和轉(zhuǎn)換速率的值， 以便向TTL提供足以跟蹤指針時序漂移的充分速度。如上文所述，圖4中所示的具有預(yù) 定增益和轉(zhuǎn)換速率限制的TTL用于校正與數(shù)字旋轉(zhuǎn)器相關(guān)聯(lián)的時序誤差。在另一替代方 案中，TTL可適于響應(yīng)于與頻率誤差成比較的漂移速率而校正時序誤差。在此實例中， 利用頻率誤差來計算指針時序漂移速率，接著將其向前饋送到TTL中，使得其不管本地 振蕩器中的誤差的量值如何始終足夠快地跟蹤指針。
本發(fā)明還包含一種用于頻率捕獲的系統(tǒng)18。再次參看圖2，所述系統(tǒng)包含數(shù)字旋轉(zhuǎn) 器28，其適于捕獲與無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差；所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器適于響應(yīng)于頻率誤差 小于第一閾值而校正頻率誤差。優(yōu)選實施例的系統(tǒng)18還包含連接到數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28的本 地振蕩器30。本地振蕩器30適于響應(yīng)于頻率誤差大于第一閾值而校正頻率誤差。數(shù)字 旋轉(zhuǎn)器28和本地振蕩器30可通過多種裝置連接，包含通過上文所述且圖2中所展示的 類型的控制器24。
數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28用于校正無線信號的頻率誤差，從而產(chǎn)生允許接收器與基站之間的通 信(如圖1中所示)的時序信號。第11/430,613號美國專利申請案中描述一種示范性數(shù) 字旋轉(zhuǎn)器28，所述專利申請案的全文以引用的方式并入本文中。本地振蕩器30用于使時序信號26大體上與接收到的無線信號維持同步，從而允許無線通信和GPS系統(tǒng)兩者 的功能性。合適的本地振蕩器30包含電感性振蕩器(LC振蕩器)、晶體振蕩器(XO)、 聲表面波(SAW)裝置、受電壓控制的晶體振蕩器(VCXO)或受電壓控制的溫度補償 晶體振蕩器(VCTCXO)。系統(tǒng)18適于響應(yīng)于頻率誤差的量值操作數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28和本地 振蕩器30中的一者或兩者來校正與無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差。
在優(yōu)選實施例的第一變化形式中，系統(tǒng)18進一步包含用于將頻率誤差與第一閾值進 行比較的裝置。上文參考可集成到上文所述類型的接收器12中的控制器24而詳細(xì)描述 了用于比較的合適裝置?？刂破?4可包含一個或一個以上硬件或軟件組件，包含集成電 路(包含數(shù)字或模擬操作)，以及將頻率誤差與第一閾值進行比較所必需的任何合適的存 儲器，處理容量和電子通信電路。在優(yōu)選實施例的第一變化形式的一個替代方案中，用 于比較的裝置包含用于將頻率誤差與第二閾值進行比較的裝置，所述第二閾值小于所述 第一閾值。如上文所述，第一閾值可包含(例如)具有預(yù)定值的頻率容限和在預(yù)定范圍 內(nèi)的捕獲誤差，而第二閾值可包含具有預(yù)定值的頻率容限。由此，在典型情況下，第二 閾值將小于第一閾值。
在優(yōu)選實施例的第一變化形式的一個替代方案中，數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28和本地振蕩器30 適于響應(yīng)于頻率誤差小于第二閾值而協(xié)作地校正頻率誤差。由此，系統(tǒng)18可使用數(shù)字旋 轉(zhuǎn)器28和本地振蕩器30中的一者或兩者來校正頻率誤差。數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28和本地振蕩器 30的利用可進一步取決于(例如)頻率誤差的量值和任何GPS系統(tǒng)搜索的狀態(tài)。
在優(yōu)選實施例的第二變化形式中，系統(tǒng)18包含連接到數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28的TTL32。TTL 32適于校正與數(shù)字旋轉(zhuǎn)器28相關(guān)聯(lián)的具有預(yù)定值的指針時序誤差70。在一個替代方案 中，TTL 32配置有預(yù)定增益72和預(yù)定轉(zhuǎn)換速率限制74，如圖4中所示。轉(zhuǎn)換速率限制 器74的輸出被饋送到累加器和指針提前/延遲邏輯區(qū)塊76。此區(qū)塊計算指針位置中的誤 差，且向指針78發(fā)出提前/延遲命令。選擇TTL32的增益72和轉(zhuǎn)換速率74的值，以便 向TTL 32提供足以跟蹤指針時序漂移的充分速度。圖4中所示的TTL 32適于校正與數(shù) 字旋轉(zhuǎn)器28相關(guān)聯(lián)的時序誤差70?；蛘撸鐖D6中所示，TTL 32可適于響應(yīng)于與頻率 誤差成比例的漂移速率而校正指針時序誤差80。 TTL配置有預(yù)定的增益82和轉(zhuǎn)換速率 限制84。另外，利用頻率誤差86來計算指針時序漂移速率。接著，將此指針時序漂移 速率饋送到累加器和指針提前/延遲邏輯區(qū)塊90。此區(qū)塊計算指針位置中的誤差，并向指 針92發(fā)出提前/延遲命令。此TTL 32不管本地振蕩器30中的誤差的量值為如何而總是 足夠快地跟蹤指針。圖7中提供圖4和圖6中所示且本文所述的TTL實施例的跟蹤能力的圖表模型。
在優(yōu)選實施例的第三變化形式中，本地振蕩器30適于大體上在GPS系統(tǒng)搜索的同 時中止對頻率誤差的校正。如本文所使用，術(shù)語GPS系統(tǒng)搜索包含從上文所述類型的 GPS系統(tǒng)接收到的任何信號。如上文所述，本地振蕩器30的頻率出現(xiàn)較大或意外變化的 任何例子可對GPS系統(tǒng)的性能不利。因此，系統(tǒng)18的本地振蕩器30適于在GPS系統(tǒng)搜 索期間維持預(yù)定值(例如上文所述的RGS值)，以確保GPS系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。
盡管已經(jīng)特定參考這些優(yōu)選實施例而詳細(xì)描述了本發(fā)明，但其它實施例可實現(xiàn)相同 的結(jié)果。本發(fā)明的改變和修改對所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說將是顯而易見的，且希望在所 附權(quán)利要求書中涵蓋所有此類修改和均等物。上文所述的所有參考、申請案、專利和公 開案的整個揭示內(nèi)容以引用的方式并入本文中。
權(quán)利要求
1.一種頻率捕獲方法，其包括響應(yīng)于新近良好的系統(tǒng)(RGS)值而建立本地振蕩器的頻率；接收無線信號；計算與所述無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差；將所述頻率誤差與第一閾值進行比較；響應(yīng)于所述頻率誤差小于所述第一閾值而利用數(shù)字旋轉(zhuǎn)器來校正所述頻率誤差；以及響應(yīng)于所述頻率誤差大于所述第一閾值而利用所述本地振蕩器來校正所述頻率誤差。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其進一步包括以下步驟將所述頻率誤差與第二閾值 進行比較，且響應(yīng)于所述頻率誤差大于所述第二閾值而利用所述本地振蕩器來校正 所述頻率誤差。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述第二閾值小于所述第一閾值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第一閾值包含頻率容限和捕獲誤差。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述第二閾值包含頻率容限。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括接收GPS信號的步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括通知GPS系統(tǒng)與所述本地振蕩器相關(guān)聯(lián) 的頻率變化的步驟，所述步驟與所述利用本地振蕩器來校正所述頻率誤差的步驟有關(guān)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進一步包括大體上在所述本地振蕩器對所述頻率誤 差進行校正的同時中止GPS系統(tǒng)搜索的步驟。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進一步包括大體上在所述GPS系統(tǒng)進行搜索的同時 中止所述本地振蕩器對所述頻率誤差的校正的步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其進一步包括響應(yīng)于所述頻率誤差小于所述第二閾值 而利用所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和所述本地振蕩器來校正所述頻率誤差的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其進一步包括將所述頻率誤差劃分為數(shù)字旋轉(zhuǎn)器部 分和本地振蕩器部分的步驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其進一步包括計算與所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器相關(guān)聯(lián)的指針時序誤差的步驟。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其進一步包括利用具有預(yù)定增益和預(yù)定轉(zhuǎn)換速率的 時間跟蹤環(huán)路來校正所述時序誤差的步驟。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其進一步包括利用具有與所述頻率誤差成比例的漂 移速率的時間跟蹤環(huán)路來校正所述時序誤差的步驟。
15. —種接收器，其包括天線，其適于接收無線信號；頻率控制系統(tǒng)，其包括數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和本地振蕩器，所述頻率控制系統(tǒng)適于校正與 所述無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差；以及控制器，其與所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和所述本地振蕩器通信，所述控制器適于接收與所 述無線信號相關(guān)聯(lián)的頻率誤差，并將所述頻率誤差與第一閾值進行比較，其中所述控制器響應(yīng)于所述頻率誤差小于所述第一閾值而控制所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器 以校正所述頻率誤差，且所述控制器響應(yīng)于所述頻率誤差大于所述第一閾值而控制 所述本地振蕩器以校正所述頻率誤差。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的接收器，其中所述控制器進一步適于將所述頻率誤差與第 二閾值進行比較，且響應(yīng)于所述頻率誤差大于所述第二閾值而控制所述本地振蕩器 以校正所述頻率誤差。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的接收器
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的接收器
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的接收器
20. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的接收器
21. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的接收器 本地振蕩器相關(guān)聯(lián)的頻率變化。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的接收器，進一步其中所述控制器適于大體上在所述本地振 蕩器對所述頻率誤差進行校正的同時中止GPS系統(tǒng)搜索。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的接收器，其中所述控制器適于大體上在所述GPS系統(tǒng)進行 搜索的同時中止所述本地振蕩器對所述頻率誤差的校正。
24. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的接收器，其中所述控制器適于響應(yīng)于所述頻率誤差小于所 述第二闊值而控制所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和所述本地振蕩器以校正所述頻率誤差。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的接收器，其中所述控制器適于將所述頻率誤差劃分為數(shù)字，其中所述第二閾值小于所述第一闞值。，其中所述第一閾值包含頻率容限和捕獲誤差。，其中所述第二閾值包含頻率容限。，其中所述天線進一步適于接收GPS信號。,進一步其中所述控制器適于通知GPS系統(tǒng)與所述旋轉(zhuǎn)器部分和本地振蕩器部分。
26. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的接收器，其中所述控制器適于計算與所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器相關(guān) 聯(lián)的指針時序誤差。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的接收器，其進一步包括具有預(yù)定增益和預(yù)定轉(zhuǎn)換速率的時 間跟蹤環(huán)路，所述時間跟蹤環(huán)路適于校正與所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器相關(guān)聯(lián)的所述時序誤 差。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的接收器，其中所述時間跟蹤環(huán)路適于響應(yīng)于與所述頻率誤 差成比例的漂移速率而校正所述時序誤差。
29. —種數(shù)據(jù)存儲媒體，其具有描述根據(jù)權(quán)利要求l所述的頻率控制方法的機器可讀指 令。
30. —種用于頻率捕獲的系統(tǒng)，其包括數(shù)字旋轉(zhuǎn)器，其適于響應(yīng)于頻率誤差小于第一閾值而校正所述頻率誤差；以及 本地振蕩器，其連接到所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器，所述本地振蕩器適于響應(yīng)于所述頻率誤 差大于所述第一閾值而校正所述頻率誤差。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其進一步包括用于將所述頻率誤差與所述第一閾值 進行比較的裝置。
32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)，其中所述用于比較的裝置包含用于將所述頻率誤差 與第二閾值進行比較的裝置，所述第二閾值小于所述第一閾值。
33. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述第一閾值包含頻率容限和捕獲誤差。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述頻率容限是預(yù)定值。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)，其中所述捕獲誤差在預(yù)定范圍內(nèi)。
36. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其進一步包括時間跟蹤環(huán)路，所述時間跟蹤環(huán)路適 于校正與所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器相關(guān)聯(lián)的預(yù)定值的時序誤差。
37. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其進一步包括時間跟蹤環(huán)路，所述時間跟蹤環(huán)路配 置有預(yù)定增益和預(yù)定轉(zhuǎn)換速率限制，所述時間跟蹤環(huán)路適于校正與所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器 相關(guān)聯(lián)的所述時序誤差。
38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述時間跟蹤環(huán)路適于響應(yīng)于與所述頻率誤差 成比例的漂移速率而校正所述時序誤差。
39. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的系統(tǒng)，其中所述本地振蕩器適于大體上在GPS系統(tǒng)搜索的 同時中止對所述頻率誤差的校正。
40.根據(jù)權(quán)利要求32所述的系統(tǒng)，其中所述數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和所述本地振蕩器適于響應(yīng)于 所述頻率誤差小于所述第二閾值而協(xié)作地校正所述頻率誤差。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于頻率捕獲的系統(tǒng)、方法和裝置。具體來說，實施例允許移動電話在接收數(shù)據(jù)和/或語音信號的同時捕獲用于其導(dǎo)航特征的GPS信號。本發(fā)明實施例的所述系統(tǒng)、方法和裝置協(xié)調(diào)地使用數(shù)字旋轉(zhuǎn)器和本地振蕩器來捕獲相應(yīng)的信號，校正與那些信號相關(guān)聯(lián)的任何頻率誤差，且維持適用于通過移動網(wǎng)絡(luò)來接收和發(fā)射數(shù)據(jù)同時通過GPS系統(tǒng)來提供準(zhǔn)確定位的本地時序參考。
文檔編號H04L27/00GK101297528SQ200680039702
公開日2008年10月29日 申請日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月27日
發(fā)明者埃米利婭·M·希米奇, 拉古·沙拉, 阿米特·馬哈詹, 馬蒂亞斯·布雷勒 申請人:高通股份有限公司