專利名稱：用于數(shù)字無線通信系統(tǒng)的自動頻率控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于數(shù)字通信系統(tǒng)的數(shù)字收發(fā)信機單元中的自動頻率控制電路，特別涉及能抑制時分雙工(TDD)通信系統(tǒng)中所含有的頻率變化而引起的失真現(xiàn)象的自動頻率控制電路。
現(xiàn)行可用的數(shù)字無繩電話系統(tǒng)采用TDD系統(tǒng)或時分多址(TDMA)-TDD系統(tǒng)作為傳輸技術(shù)，其中信號發(fā)射和接收操作使用單個頻率以乒乓方式完成。


圖1表示采用常規(guī)的連續(xù)自動頻率控制方法的數(shù)字收發(fā)信機電路的方框圖。這樣的收發(fā)信機電路公開在美國專利第5,309,429號，由KunoFutuda發(fā)明的，轉(zhuǎn)讓給索尼公司并于1994年5月3日授權(quán)。此收發(fā)信機電路包括一個自動頻率控制電路，用于控制包含在收發(fā)信機電路的接收機部分中的本機振蕩器。當(dāng)在收發(fā)信機電路的接收機部分上接收呈現(xiàn)高頻偏移的輸入信號時，自動頻率控制電路反饋對應(yīng)此頻率偏移的電壓信號，從而變化來自本機振蕩器的輸出信號的頻率。自動頻率控制電路包括一個鑒頻器72和一個低通濾波器73。來自鑒頻器72的輸出信號作為參考電壓存儲在包含在低通濾波器73內(nèi)部的存儲器中。根據(jù)此參考電壓，自動頻率控制電路控制發(fā)送給包含在收發(fā)信機電路的發(fā)射機部分中的調(diào)制器84的載波信號Si的頻率，并控制發(fā)送給接收機部分的本機振蕩器的信號Sj的頻率。以這種方式，自動頻率控制電路執(zhí)行自動頻率控制功能。
圖2表示圖1所示的數(shù)字收發(fā)信機電路一部分的詳細結(jié)構(gòu)的電路圖。因為在收發(fā)信機電路接收來話呼叫時可能發(fā)生頻率漂移，所以包含在收發(fā)信機電路中的自動頻率控制電路對于每一來話呼叫都執(zhí)行自動頻率控制。
在發(fā)射間隔中，低通濾波器73的開關(guān)733由系統(tǒng)控制單元31輸出的控制信號S37接通。相應(yīng)地，鑒頻器72的輸出電壓V72通過電容器732和734變得平滑。結(jié)果，鑒頻器72的輸出電壓被平均然后作為參考電壓在系統(tǒng)控制單元31中累加。
在接收間隔中，執(zhí)行與在發(fā)射間隔中一樣的自動頻率控制操作。即，在發(fā)射間隔中低通濾波器73的開關(guān)733由系統(tǒng)控制單元31輸出的控制信號S37接通。相應(yīng)地，鑒頻器72的輸出電壓V72通過電容器732和734變得平滑。結(jié)果，鑒頻器72的輸出電壓被平均并且隨后發(fā)送給系統(tǒng)控制單元31。
然后，系統(tǒng)控制單元31把在接收間隔中接收的低通濾波器73的輸出與在發(fā)射間隔中累加的參考電壓作比較，從而檢測在相比較電壓之間的差別。根據(jù)此電壓差別，系統(tǒng)控制單元31調(diào)整壓控本機振蕩器的振蕩頻率，所用方式是使電壓差別變?yōu)榱恪?br> 但是，上面提到的常規(guī)自動頻率控制系統(tǒng)應(yīng)用到頻分多址—時分雙工(FDMA-TDD)通信系統(tǒng)中可能有下列問題。
第一，F(xiàn)DMA-TDD通信系統(tǒng)在不同時間間隔上分別執(zhí)行發(fā)射與接收操作。雖然本機振蕩器在通信系統(tǒng)的發(fā)射間隔中生成與中心頻率沒有頻率偏差(Δf＝0)的正常頻率，但在通信系統(tǒng)的接收間隔中可能出現(xiàn)在與中心頻率容許偏差之內(nèi)的頻率變化(即，根據(jù)CF-2CAI標(biāo)準所確定的±10KHz的50％范圍)。在這種情況下，通信系統(tǒng)執(zhí)行自動頻率控制，從而跟蹤圖3所示形狀的解調(diào)單元的輸出信號。在圖3中，虛線表示幅度不隨時間變化的理想?yún)⒖夹盘?。但是，在實際情況中會出現(xiàn)幅度變化，如圖3的實線所示。在數(shù)字無繩電話機的接收電路中，基本上有必要生成參考信號，用于整形在接收機電路中無線接收的數(shù)字數(shù)據(jù)的數(shù)字波形為恢復(fù)數(shù)字數(shù)據(jù)時適于基帶信號處理單元的信號波形。結(jié)果，此參考信號可能因為所接收頻率的連續(xù)小的變化而使幅度連續(xù)地變化。在這種情況下，可能出現(xiàn)頻率失真。再者，也可能出現(xiàn)信噪比(S/N)的降低。結(jié)果，可能降低實際系統(tǒng)對輸入數(shù)據(jù)的靈敏度。
第二，在常規(guī)連續(xù)的自動頻率電路應(yīng)用到第二代數(shù)字無繩電話(CT-2)的信令層次的情況中，很難對每個信令層合適地進行頻率控制。因此，不可能獲得有效的自動頻率控制，這導(dǎo)致整個系統(tǒng)的性能降低。當(dāng)然，有可能利用連續(xù)的自動頻率電路滿足每個信令層的要求。在這種情況中，電路的結(jié)構(gòu)相當(dāng)復(fù)雜。
因此，本發(fā)明的目的是提供用于數(shù)字無線通信系統(tǒng)的自動頻率控制電路，此電路即使在連續(xù)出現(xiàn)輸入信號的頻率的微小變化時也能阻止參考信號幅度的變化，因此避免了頻率失真現(xiàn)象，從而維持對輸入數(shù)據(jù)的改善的靈敏度。
本發(fā)明的另一目的是提供用于數(shù)字無線通信系統(tǒng)的自動頻率控制電路，能夠獲得對第二代數(shù)字無繩電話的每一個信令層的有效的自動頻率控制。
為了實現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提供一種自動頻率控制電路，該電路設(shè)置具有輸入信號頻率微小變化的有限容許偏差的頻帶，以便與微小頻率變化有關(guān)的跟蹤信號電平可以是恒定的。相應(yīng)地，有效地抑制由頻率變化而引起的頻率失真現(xiàn)象。
本發(fā)明的其他目的和方面將從下面結(jié)合對圖的實施例的描述變得明顯了，其中圖1表示采用常規(guī)連續(xù)的自動頻率控制方法的數(shù)字收發(fā)信機電路的方框圖；圖2表示圖1所示的數(shù)字收發(fā)信機電路一部分的詳細結(jié)構(gòu)的電路圖；圖3表示依據(jù)輸入信號頻率變化的整形電路中的參考信號幅度變化的圖形；圖4表示根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字收發(fā)信機電路的方框圖；圖5表示根據(jù)本發(fā)明在圖4的電路中進行的失真自動頻率控制的轉(zhuǎn)換操作的電路圖；圖6是失真自動頻率控制電路的電路圖；和圖7是包含在圖4的電路中的寬帶自動頻率控制電路的電路圖。
本發(fā)明提供用于數(shù)字收發(fā)信機電路的寬帶和失真自動頻率控制電路。此失真自動頻率控制電路執(zhí)行在由此電路所應(yīng)用的系統(tǒng)規(guī)范所允許的頻率偏差范圍中的微小頻率變化的補償功能。在這種情況中，相應(yīng)地，維持穩(wěn)定的呼叫通話是可能的。當(dāng)生成具有頻率在系統(tǒng)頻率容許偏差之外的信號時，此寬帶自動頻率控制電路操作執(zhí)行快速自動頻率跟蹤功能。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明實施例的數(shù)字收發(fā)信機電路的方框圖。此數(shù)字收發(fā)信機電路具有能獲得符合所給定的信號協(xié)議的寬帶或窄帶自動頻率控制的結(jié)構(gòu)。在調(diào)制器11上接收來自揚聲器(未示出)的輸入信號Df，其中調(diào)制器11用于調(diào)制此輸入信號內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)的形式。來自調(diào)制器11的已調(diào)制信號發(fā)送到頻率合成器12和參考信號生成器13，此參考信號生成器13根據(jù)已調(diào)制信號生成16.2MHz的參考信號并隨后發(fā)送此參考信號到頻率合成器12，頻率合成器12把來自參考信號生成器13的參考信號與調(diào)制信號合成，從而生成本機振蕩信號，此本機振蕩信號隨后分別發(fā)送到一次和二次混頻器16和17。
一方面，此一次混頻器16也接收由三倍乘法器13將來自振蕩器14的信號乘以3所獲得的發(fā)射參考信號。振蕩器14是生成50.0MHz的信號的發(fā)射補償(offset)振蕩器。一次混頻器16把此發(fā)射參考信號與本機振蕩信號合成，從而輸出發(fā)射載波信號St。
另一方面，從頻率合成器12輸出的本機振蕩信號也與輸入信號Sr在二次混頻器17中混頻，其中二次混頻器17又生成中頻。此中頻被發(fā)送到帶通濾波器18隨后在中間放大器19中放大。所放大的信號發(fā)送到解調(diào)器20，其中解調(diào)器20又根據(jù)鑒頻方法完成信號檢測，所檢測信號通過低通濾波器21發(fā)送到失真自動頻率控制電路22。
失真自動頻率控制電路22補償在上述電路中所接收的頻率的小變化。另一方面，頻率的大變化由寬帶自動頻率控制電路23補償，此補償是通過變化包含在寬帶自動頻率控制電路23內(nèi)部的比較器的參考電壓來實現(xiàn)。當(dāng)在寬帶自動頻率控制電路23中接收的信號比所變化的參考電壓高時，此寬帶自動頻率控制電路23工作以變化在調(diào)制器11上的輸入值。相應(yīng)地，頻率合成器12變化頻率。
圖5表示根據(jù)本發(fā)明在圖4電路中完成的失真自動頻率控制的轉(zhuǎn)換操作的電路圖。在圖5中，標(biāo)記字符So表示解調(diào)器的輸出信號而標(biāo)記字符Sr是從解調(diào)器輸出信號中檢測出的比特鑒別參考信號，標(biāo)記字符CTL2是控制主要由三種信號MUX1、MUX2和MUX3組成的第一信令層的控制信號。信號MUX2和MUX3各包括一個同步信號和對應(yīng)信令信道的一個D信道，信號MUX1包括一個語音信號和對應(yīng)數(shù)據(jù)信道的一個B信道。信號MUX2和MUX3具有不是隨機但具有同樣代碼的連續(xù)波形的信號模式。另一方面，信號MUX1具有相對隨機的信號模式。相應(yīng)地，由控制信號CTL2控制的信令層不同于由控制信號CTL1控制的信令層。換句話說，在根據(jù)同步字是否從信號MUX2中識別來變換信號MUX2為信號MUX1的狀態(tài)中的數(shù)據(jù)模式是不同于根據(jù)信道標(biāo)志比特碼型是否從信號MUX3中識別來變換信號MUX3為信號MUX2的狀態(tài)中的數(shù)據(jù)模式。
呈現(xiàn)高電平的數(shù)字信號數(shù)量和呈現(xiàn)低電平的數(shù)字信號數(shù)量可能根據(jù)信令層而變化。從實際接收機電路的解調(diào)器輸出的數(shù)字信號具有通常對應(yīng)于通過圖5中所示的電阻R1至R3和電容器C1的在高和低電平之間的中間值的平均值?？赡芾糜呻娮鑂1至R3和電容器C1檢測的參考信號幅度的相關(guān)變化來補償依據(jù)發(fā)生在頻率檢測方法中出現(xiàn)的頻率變化的檢測輸出振幅中的不希望的變化。相應(yīng)地，可減少由發(fā)生在本地區(qū)域中的輸入頻率變化引起的頻率差錯。再者，不要求反饋路徑。結(jié)果，能實現(xiàn)快速的自動頻率控制功能。
但是，在輸入信號呈現(xiàn)頻率變化超出失真自動頻率控制電路所允許的容許偏差的情況下，由寬帶自動頻率控制電路完成自動頻率跟蹤功能。在這種情況下，本機振蕩器的振蕩頻率也以這樣的一種方式變化使得輸入信號具有在容許偏差之內(nèi)的頻率。在輸入信號具有容許偏差之內(nèi)的頻率時，停止自動頻率跟蹤。結(jié)果，有可能防止頻率失真現(xiàn)象。
圖6是圖4所示的失真自動頻率控制電路的電路圖。圖6表示失真自動頻率控制電路到外圍信號輸入和輸出級的連接。在圖6中，標(biāo)號21是接收從接收機電路的解調(diào)器輸出的音頻信號的低通濾波器，低通濾波器21包括晶體管TR11、電阻R11、R12、R13與R14、和電容器C11與C12。失真自動頻率控制電路包括開關(guān)SW11與SW12、電阻R16、R17與R18和電容器C13。這些元件用于根據(jù)所給定的信號協(xié)議控制參考信號的檢測特性，*AR11用于進行比特分片該數(shù)字音頻信號。
圖7是圖4中所示的寬帶自動頻率控制電路的電路圖。在圖7中，標(biāo)記字符CAFC是用于控制自動頻率控制功能的信號?？刂菩盘朇AFC從第二代無繩電話機的基帶板上的信號處理器中發(fā)出。
控制信號CAFC在自由掃描方式和發(fā)送或接收方式中分別具有不同的邏輯狀態(tài)。在自由掃描方式中，因為生成隨機數(shù)據(jù)，所以“1”和“0”的產(chǎn)生率相等。在這種情況中，判定參考數(shù)據(jù)定位于解調(diào)數(shù)據(jù)波形的中心。結(jié)果，不必要因為低比特率而提供寬帶自動頻率控制功能。在圖1所示的連續(xù)完成自動頻率控制功能的情況中，可能在自由掃描方式中出現(xiàn)頻率的尖銳變化。結(jié)果，在進行方式變化時，可能出現(xiàn)頻率失真損耗，而不是頻率補償效應(yīng)。因此，控制信號CAFC在自由掃描方式中維持“1”(高)的邏輯狀態(tài)以便在控制功能是不必要的情形中排除無條件的自動頻率控制。相應(yīng)地，可能防止頻率失真。
在完成自由掃描方式之后進行發(fā)送或接收操作時，控制信號CAFC的邏輯狀態(tài)從“1”變到“0”以便執(zhí)行寬帶自動頻率控制操作。
如圖7所示，寬帶自動頻率控制電路包括比較器51a和51b，均適用于比較在其反相輸入接收的自動頻率控制信號SAFC與在非反相輸入接收的預(yù)定參考電壓，從而確定該信號SAFC是否在自動頻率控制功能可適用的范圍內(nèi)。這個范圍由在非反向輸入接收的參考電壓確定。寬帶自動頻率控制電路也包括晶體三極管52a與52b、電容器C21與C22、和電阻R28，以便確定通過比較器51a與51b發(fā)送到開關(guān)SW13的自動頻率控制信號SAFC的當(dāng)前數(shù)量和帶寬。
換句話說，在圖7中所示的寬帶自動頻率控制電路輸入由圖6所示的失真自動頻率控制電路檢測的電壓變化。比較器51a和51b的參考電壓值設(shè)置為在輸入信號的最大容許偏差中的一個值。因此，在輸入信號的頻率低于中心頻率的容許偏差時，比較器51a的輸出應(yīng)在低狀態(tài)中。在這種狀態(tài)中，晶體三極管52a接通，從而導(dǎo)致調(diào)制器11增加本機振蕩器的輸出頻率。結(jié)果，輸入信號的頻率就降低。另一方面，在輸入信號的頻率高于中心頻率的容許偏差時，比較器51b的輸出就在高狀態(tài)中，從而使晶體三極管52b接通。在這種狀態(tài)中，調(diào)制器11用于降低本機振蕩器的輸出頻率。結(jié)果，輸入信號的頻率就增高。
本機振蕩器的振蕩頻率以這種方式變化以便輸入信號的頻率能在所給定的頻率容許偏差之中。當(dāng)輸入信號的頻率在所給定的頻率容許偏差之中時，停止自動頻率跟蹤。相應(yīng)地，可能防止頻率失真現(xiàn)象。
在采用兩種寬帶和失真自動頻率控制電路中，不僅可能解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，也可能依據(jù)方式變化有效地完成控制功能。也可能只在所要求的時間間隔中完成自動頻率控制功能。相應(yīng)地，可能依據(jù)隨每個信令層變化的數(shù)據(jù)模式來精細地控制頻率補償程度。這導(dǎo)致系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性的改善。
從上述可清楚，本發(fā)明提供一種自動頻率控制電路，該電路不管頻率振蕩器的有限差錯補償性能如何而能維持很穩(wěn)定的載波頻率。即使在接收方式中出現(xiàn)未預(yù)料的大的頻率漂移時，自動頻率控制電路能利用其寬帶自動頻率控制功能獲得快速頻率穩(wěn)定。小的頻率漂移能由自動頻率控制電路的失真自動頻率控制功能來補償。結(jié)果，可能使在系統(tǒng)的整個操作期間產(chǎn)生的其他差錯的可能性最小。另外，不必要利用昂貴的高穩(wěn)定的振蕩器進行實際的頻率穩(wěn)定。相應(yīng)地，具有可減少費用的益處。
雖然為說明目的而公開本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將意識到各種修改、增加與替換是可能的，而不脫離如在所附權(quán)利要求中所公開的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字無線通信系統(tǒng)的自動頻率控制電路，包括一個調(diào)制器，用于在所要求的控制下接收發(fā)射數(shù)據(jù)并調(diào)制該發(fā)射數(shù)據(jù)；一個參考信號生成器，用于根據(jù)所調(diào)制的信號產(chǎn)生具有所希望頻率的參考信號；一個頻率合成器，用于合成所調(diào)制信號與該參考信號，從而輸出本機振蕩信號；一個發(fā)射參考信號產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生發(fā)射參考信號；一個一次混頻器，用于合成該發(fā)射參考信號與該本機振蕩信號，從而輸出一個發(fā)射載波信號；一個二次混頻器，用于合成系統(tǒng)接收的輸入信號與該本機振蕩信號，從而變換該輸入信號為中頻信號；一個帶通濾波器，用于檢測該中頻信號的預(yù)定頻帶；一個中間放大器，用于把帶通濾波器輸出的信號放大到所希望的電平；一個解調(diào)器，用于根據(jù)鑒頻方法檢測所放大的信號；一個低通濾波器，用于檢測該檢測的信號的低頻帶成分；和一個失真自動頻率控制電路，用于產(chǎn)生所述的低頻帶成分作為自動頻率控制信號以響應(yīng)從外部提供的所給定的調(diào)整的信號、比特標(biāo)準化所述低頻帶成分并發(fā)射所述比特整形的成分到所述調(diào)制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的自動頻率控制電路，還包括安排在該失真自動頻率控制電路與該解調(diào)器之間的一個寬帶自動頻率控制電路，該電路用于確定從該失真自動頻率控制電路輸出的自動頻率控制信號是否具有包含在自動頻率控制范圍中的頻率，并根據(jù)此確定結(jié)果輸出新的自動頻率控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的自動頻率控制電路，其中該發(fā)射參考信號產(chǎn)生單元包括一個振蕩器，用于產(chǎn)生具有預(yù)定頻率的信號；和一個乘法器，用于將振蕩器產(chǎn)生的信號乘以3，從而產(chǎn)生一個發(fā)射參考信號。
4.如權(quán)利要求2所述的自動頻率控制電路，其中寬帶自動頻率控制電路包括一對比較器，均用于比較加到其反相輸入的自動頻率控制信號與加到其非反相輸入的參考電壓，從而確定該自動頻率控制信號是否具有包含在自動頻率控制功能可適用的頻率范圍中的頻率；響應(yīng)從外部所加的控制信號而接通和斷開的開關(guān)，用于控制自動頻率控制功能，該開關(guān)適用于發(fā)送該自動頻率控制信號到解調(diào)器；和安排在比較器的每個輸出與該開關(guān)之間并用于確定發(fā)送到該開關(guān)的自動頻率控制信號的當(dāng)前數(shù)量與帶寬的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的自動頻率控制電路，其中該寬帶自動頻率控制電路用于控制調(diào)制器，控制方式是在由失真自動頻率控制電路檢測的電壓變化高于由比較器所確定的輸入信號的最大頻率容許偏差時，本機振蕩信號提高頻率，從而降低輸入信號的頻率，而在電壓變化低于輸入信號的最大頻率容許偏差時，降低頻率，從而提高輸入信號的頻率。
全文摘要
一種自動頻率控制電路，包括用于數(shù)字收發(fā)信機電路的寬帶和失真自動頻率控制電路。此失真自動頻率控制電路執(zhí)行該電路所應(yīng)用的系統(tǒng)的規(guī)范允許的頻率偏差范圍內(nèi)的微小頻率變化的補償功能。在這種情況中，相應(yīng)地，可能維持穩(wěn)定的呼叫通話。當(dāng)產(chǎn)生頻率是在系統(tǒng)的頻率容許偏差之外的信號時，寬帶自動頻率控制電路操作以執(zhí)行快速自動頻率跟蹤功能。
文檔編號H03J7/04GK1166728SQ96121388
公開日1997年12月3日 申請日期1996年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月30日
發(fā)明者李京旼 申請人:三星電子株式會社