專利名稱：提高移動通信終端低頻晶體振蕩器精確度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及移動通信領(lǐng)域，特別涉及移動通信終端從低頻晶體振蕩器工作模式下返回時快速恢復(fù)準確的系統(tǒng)時序，提高移動通信終端低頻晶體振蕩器精確度的方法。
背景技術(shù)：
隨著無線電通信的發(fā)展和普及，移動通信用戶數(shù)量在成倍的增長，中國的移動用戶近些年來更是飛速的增長，隨著移動終端——手機的普及，用戶對通信和質(zhì)量的要求越來越高。由于目前先進的移動通信終端除了能夠提供基本的語音、數(shù)據(jù)功能以外，還能夠提供高速在線的圖像、音樂、視頻、網(wǎng)頁瀏覽、電話會議、電子商務(wù)信息等功能。為滿足這些復(fù)雜的功能，移動終端除了擁有最基本的通信模塊，還需集成圖像、音頻、視頻、大容量存儲等模塊和與之對應(yīng)的功能強大的操作系統(tǒng)。而實現(xiàn)復(fù)雜的功能，會產(chǎn)生高的功耗，使手機的接收和發(fā)送信號的準確度下降。
用戶選擇終端時，除了對功能上的需求之外，終端的待機時間也是其考慮的重要因素。因此，在電池容量有限的條件下，降低終端功耗從而延長待機時間，具有十分重要的意義。
終端何時執(zhí)行何種任務(wù)，是由終端內(nèi)的高層協(xié)議根據(jù)接收到的基站系統(tǒng)消息規(guī)劃的。圖1為終端與基站的通信示意圖。終端接收基站系統(tǒng)信息，分析得到的頻道和時刻，終端內(nèi)的高層協(xié)議規(guī)劃終端在指定的時刻接收和發(fā)送有關(guān)的信息。終端需要和基站保持準確的系統(tǒng)時序，才能在準確的時刻接收和發(fā)送信息，實現(xiàn)終端與基站的通信。
在移動終端中，通常提供一個較高頻率的時鐘(例如13MHz下的壓控晶體振蕩器)以實現(xiàn)高速的數(shù)據(jù)處理，同時與基站保持準確的系統(tǒng)時序。此外，終端還有一個低頻率(例如32768Hz)時鐘，用于顯示日歷和時間。當(dāng)終端工作在高頻率時鐘時需要消耗大量的電能。
目前終端的省電設(shè)計，通常在終端處于無任務(wù)的狀態(tài)(通常稱為空閑)時，關(guān)閉高頻率時鐘，進入以低頻晶體振蕩器工作的狀態(tài)(通常稱為睡眠)；當(dāng)有任務(wù)時，再打開高頻率時鐘，從睡眠狀態(tài)切換到工作狀態(tài)，在高頻率時鐘下處理任務(wù)。
在睡眠狀態(tài)下，終端以低頻晶體振蕩器計數(shù)睡眠時間(例，睡眠時間為1秒，則計數(shù)達到32768個32768Hz的低頻時鐘周期時，喚醒終端)。然而，低頻晶體振蕩器容易受工藝和溫度等外界環(huán)境的影響，一般不很準確(根據(jù)晶體振蕩器質(zhì)量不同，真實頻率與標稱頻率的偏差通常為10～20ppm)，因此，以低頻晶體振蕩器計數(shù)睡眠時間也不精確(如睡眠時間為1秒，而實際32768個低頻晶體振蕩器周期的時間長度不足或大于1秒)。低頻晶體振蕩器的精確度越高，終端的睡眠時間越精確，喚醒后才能與基站保持準確的系統(tǒng)時序，準確的接收基站系統(tǒng)消息。因此，提高低頻晶體振蕩器的精確度，才能降低終端功耗從而延長待機時間。
中國專利97181226.8，名稱為《用于通信設(shè)備減少備用電流的方法和裝置》，提供了同步裝置來提高低頻時鐘精確度，其同步裝置包括計數(shù)器、同步邏輯電路、反饋環(huán)、低通濾波器等。采用將低頻時鐘與高頻時鐘同步的方法，達到提高低頻時鐘精確度的目的，以硬件電路來實現(xiàn)。此方法的缺點是需要在終端上添加額外的硬件電路來實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，是提供一種提高移動通信終端低頻晶體振蕩器精確度的方法，它通過喚醒后終端與基站的同步差值，實時計算低頻率晶體振蕩器頻率理論值，使其逼近真實值，以達到提高低頻晶體振蕩器精確度的目的，使終端喚醒后快速恢復(fù)準確的系統(tǒng)時序。
本發(fā)明在終端的微處理器用同步算法，通過喚醒后終端與基站的同步差值，實時計算低頻率晶體振蕩器頻率理論值，使其逼近真實值，從而達到提高低頻晶體振蕩器精確度的目的，使終端喚醒后快速(實施例僅需5毫秒)恢復(fù)準確的系統(tǒng)時序。
本發(fā)明主要用于帶時鐘顯示的手機，其低頻晶體振蕩器的頻率為32KHz左右，本發(fā)明對需要相對高精度時序的移動通信系統(tǒng)有良好的效果。
本發(fā)明的技術(shù)方案是終端開機后，通過低頻晶體振蕩器的硬件計數(shù)器獲得低頻晶體振蕩器頻率理論值的初始值Ft0。此后，根據(jù)每次喚醒的同步差值Tgap實時計算低頻晶體振蕩器的理論值Ft，使其逼近真實值FR，具體過程如圖5示。
參見圖5。終端接收基站系統(tǒng)消息，通過分析而獲得基站指配給它的頻道和時刻。若無任務(wù)需要執(zhí)行，終端以低頻晶體振蕩器頻率理論值Ft規(guī)劃睡眠時間(例如，sleepclk_num個低頻晶體振蕩器周期數(shù)，即規(guī)劃睡眠時間＝sleepclk_num*(1/FT))，使終端在指定的tw時刻(即數(shù)據(jù)塊起始時刻)喚醒；然后終端關(guān)閉高頻時鐘進入睡眠狀態(tài)，同時終端開始累計低頻晶體振蕩器周期數(shù)，當(dāng)計數(shù)值滿sleepclk_num時，終端打開高頻時鐘進入工作狀態(tài)，在tw′時刻接收基站信號(理論上接收信號時刻應(yīng)為tw，但因睡眠期間，終端以真實頻率的低頻晶體振蕩器累計周期數(shù)，即真實睡眠時間＝sleepclk_num*(1/FR)，F(xiàn)t與FR間存在的誤差導(dǎo)致真實睡眠時間短或長于規(guī)劃睡眠時間，所以實際的接收時刻tw′提前或滯后于tw，因睡眠而提前或滯后的時間(即tw-tw′)為睡眠誤差(即系統(tǒng)時序誤差，它的值為規(guī)劃睡眠時間與真實睡眠時間之差)，誤差大小與同步差值相同，因此由同步差值可以得出睡眠誤差；終端處理接收到的基站數(shù)據(jù)，做同步計算，得到同步差值Tgap(即tw′與tw的差值，)。終端利用同步差值，采用式(4)重新計算低頻晶體振蕩器頻率理論值Ft，使它實時逼近真實值FR(對于不同的通信系統(tǒng)，同步算法不同，而無論以何種方法得到同步差值都可用于Ft的計算)。當(dāng)本次低頻晶體振蕩器頻率理論值Ft計算完成之后，終端再次接收基站信息，重復(fù)執(zhí)行以上步驟。每當(dāng)終端高層協(xié)議規(guī)劃睡眠時間，重復(fù)上述方法時都以上一次計算出的低頻晶體振蕩器頻率理論值Ft為基礎(chǔ)規(guī)劃睡眠時間。
計算低頻晶體振蕩器頻率理論值Ft的方法如下設(shè)睡眠期間低頻晶體振蕩器周期數(shù)為sleepclk_num，則有 式(1) 式(2)睡眠誤差＝終端規(guī)劃的睡眠時間-終端真實的睡眠時間。式(3)因為，睡眠誤差等于同步差值Tgap，所以式(3)可以表示如下Tgap=sleepclk_num*1Ft-sleepclk_num*1FR.]]>所以，可以利用同步差值Tgap重新計算Ft而使它實時逼近FR，達到提高低頻率晶體振蕩器頻率精確度的目的。計算公式如下Ft＝sleepclk_num÷(sleepclk_num*(1/FR)+Tgap)，式(4)。
從式(1)～(3)可知，F(xiàn)t越逼近FR，睡眠誤差越小(即，終端喚醒后的系統(tǒng)時序誤差越小)，終端能在短時間內(nèi)(實施例為5毫秒，取決于同步所需的時間)完成同步計算，恢復(fù)準確的系統(tǒng)時序。
其中理論值Ft終端實時計算得到的低頻晶體振蕩器頻率真實值FR低頻晶體振蕩器的真實頻率本發(fā)明的有益效果是終端每次喚醒之后，接收基站信號，由終端處理接收到的基站數(shù)據(jù)，做同步計算，得到同步差值。并根據(jù)同步差值重新計算低頻晶體振蕩器頻率理論值，使它實時逼近真實值，提高了低頻晶體振蕩器精確度，使終端喚醒后仍然保持較準確的系統(tǒng)時序，容易快速完成與基站的同步，在短時間內(nèi)恢復(fù)準確的系統(tǒng)時序。
采用此方案，可提高低頻晶體振蕩器精確度，令終端喚醒后快速恢復(fù)準確的系統(tǒng)時序。本方案適用于所有需要相對高精度時序的移動通信系統(tǒng)。


圖1為終端與基站的通信的示意圖；圖2為采用本方法修正Ft的睡眠誤差和為未修正Ft的睡眠誤差比較圖；圖3為硬件計數(shù)器電路示意圖；圖4為TD-SCDMA系統(tǒng)突發(fā)結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為終端睡眠和喚醒過程；
圖6為OMAP平臺控制終端睡眠和喚醒過程示意圖。
具體實施例方式
以TD-SCDMA系統(tǒng)為例，簡要介紹同步和同步差值的概念。
TD-SCDMA系統(tǒng)突發(fā)結(jié)構(gòu)如圖4所示。終端和基站通信的信息放在數(shù)據(jù)符號塊，中間碼用來同步和識別用戶。終端必須在準確的時刻(數(shù)據(jù)塊起始時刻，設(shè)為tw時刻)接收或發(fā)送信號(我們稱此時終端與基站同步)，才能實現(xiàn)與基站的通信。若提前或滯后接收和發(fā)送信號，都不能與基站建立通信；提前或滯后的時間差值，就是同步差值(記為Tgap)。
其中，標稱值FC低頻晶體振蕩器的標稱頻率，本實施例采用的32KHz時鐘標稱頻率為32768Hz。
終端若知道低頻率晶體振蕩器的頻率真實值FR，就能得到精確的睡眠時間(睡眠時間＝睡眠期間低頻晶體振蕩器周期數(shù)*(1/FR))。然而，如前所述，F(xiàn)R隨外界環(huán)境的變化而在小范圍內(nèi)(10～20ppm)變動，這就是睡眠時間不精確的原因。終端無法獲知FR的實時精確值。采用本發(fā)明方法，實時計算低頻晶體振蕩器的理論值Ft，使其逼近真實值FR，達到提高低頻晶體振蕩器精確度的目的。
參見圖3。圖中CPLD為復(fù)雜可編程邏輯器件；OMAP為開放式多媒體應(yīng)用平臺；SPI為串行外設(shè)接口。以CPLD和OMAP為主要硬件平臺，在TD-SCDMA系統(tǒng)中實現(xiàn)本方法。其中，OMAP平臺實現(xiàn)基帶信號處理的功能，包括同步和低頻率晶體振蕩器頻率的實時計算，CPLD平臺控制終端各個器件和高頻率時鐘的開關(guān)，累計時鐘周期數(shù)。SPI接口實現(xiàn)CPLD和OMAP的數(shù)據(jù)交換。終端正常工作時，以高頻時鐘F1(13MHz)為工作時鐘，功耗較高；終端睡眠時，以低頻時鐘F2(頻率標稱值為32768Hz)為工作時鐘，功耗較低。
CPLD中有一個硬件計數(shù)器，它與OMAP聯(lián)合工作，作用是獲得低頻率晶體振蕩器的頻率初始理論值Ft0，硬件計數(shù)器設(shè)計參見圖3。工作過程如下CPLD分別累計F1和F2時鐘的周期數(shù)，當(dāng)計數(shù)滿M個F2時鐘周期數(shù)時停止，此時F1時鐘周期數(shù)為N。OMAP從SPI接口讀出CPLD中的硬件計數(shù)器值M和N，根據(jù)計算公式(5)，計算出低頻率晶體振蕩器的頻率初始理論值Ft0，以全局變量的形式保存下來。計數(shù)時間越長，計算出的初始理論值Ft0越逼近真實值FR。同時占用的CPLD資源(主要是CPLD的寄存器)越多。
Ft0=M×F1N]]>(秒)，式(5)提高移動通信終端低頻晶體振蕩器精確度的方法實現(xiàn)過程如下終端開機進入空閑后，CPLD的硬件計數(shù)器開始分別累計F1和F2時鐘的周期數(shù)，計數(shù)完成后，OMAP從SPI接口讀出CPLD中的硬件計數(shù)器值，根據(jù)式(5)計算出低頻率晶體振蕩器的頻率初始理論值Ft0。
此后，終端以圖6所示步驟，實現(xiàn)理論值Ft的實時計算參見圖6。終端接收基站系統(tǒng)消息，OMAP內(nèi)的高層協(xié)議軟件分析系統(tǒng)消息而獲得基站指配給終端的頻道和時刻。若無任務(wù)要執(zhí)行，OMAP內(nèi)的高層協(xié)議規(guī)劃睡眠時間(例如，sleepclk_num個低頻晶體振蕩器周期數(shù)，即睡眠時間＝sleepclk_num*1Ft]]>)使終端在指定的tw時刻喚醒，將sleepclk_num從SPI接口發(fā)送到CPLD。CPLD開始執(zhí)行以下工作CPLD關(guān)閉高頻時鐘和其他可以關(guān)閉的器件，終端進入睡眠模式。同時，CPLD開始累計低頻時鐘周期數(shù)。當(dāng)CPLD計數(shù)滿sleepclk_num個低頻時鐘周期時，打開高頻時鐘和其他關(guān)閉的器件，發(fā)送喚醒中斷通知OMAP喚醒，終端進入工作模式。
終端在tw′時刻接收基站信號。OMAP將接收到的數(shù)據(jù)與當(dāng)前使用的midamble碼(中間碼)做滑動相關(guān)計算，midamble相關(guān)峰值的位置達到chip級同步(即終端與基站的系統(tǒng)時序誤差在1chip范圍內(nèi)，其中1chip時間長度為0.78125微秒)；再用同一組接收數(shù)據(jù)做差值同步計算，midamble相關(guān)峰值的位置達到1/8chip級同步(即終端與基站的系統(tǒng)時序誤差在1/8chip范圍內(nèi))。此時，得到的midamble相關(guān)峰值的位置位于midamble碼的中間位置tm，根據(jù)TD-SCDMA系統(tǒng)突發(fā)結(jié)構(gòu)圖，可以得到tw時刻的位置tw＝tm-352chip，式(6)其中1chip的時間長度是0.78125微秒。
從而得到同步差值Tgap＝tw-tw′。
OMAP根據(jù)式(4)，利用同步差值重新計算Ft，從而使它實時逼近FR。然后終端再次接收基站系統(tǒng)消息，重復(fù)執(zhí)行以上步驟。每當(dāng)終端高層協(xié)議規(guī)劃睡眠時間，重復(fù)上述方法時都以上一次計算出的低頻晶體振蕩器頻率理論值Ft為基礎(chǔ)規(guī)劃睡眠時間。
采用本方法，喚醒后的睡眠誤差范圍在1微秒內(nèi)。參見圖2。圖2是采用本方法修正Ft的睡眠誤差和為未修正Ft的睡眠誤差比較圖。比較可知，采用本方法提高低頻晶體振蕩器精確度后，可大大減小睡眠誤差。
無論用何種硬件平臺和同步算法，都可以采用本方法提高低頻晶體振蕩器精確度，均能達到上述同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種提高移動通信設(shè)備終端低頻晶體振蕩器精確度的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟1)終端接收基站信號；2)終端內(nèi)的高層協(xié)議規(guī)劃睡眠時間，使終端在指定的數(shù)據(jù)塊起始時刻tw喚醒，終端關(guān)閉高頻時鐘進入睡眠狀態(tài)；3)終端開始累計低頻晶體振蕩器時鐘周期數(shù)，當(dāng)計數(shù)值到sleepclk_num時，終端打開高頻時鐘進入工作狀態(tài)，在數(shù)據(jù)塊實際的接收時刻tw′接收基站信號；4)終端處理接收到的基站數(shù)據(jù)，做同步計算，得到同步差值Tgap，終端根據(jù)同步差值重新計算低頻晶體振蕩器頻率理論值Ft，使它實時逼近低頻晶體振蕩器的真實頻率FR。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高移動通信設(shè)備終端低頻晶體振蕩器精確度的方法，其特征在于低頻晶體振蕩器頻率理論值Ft為Ft＝sleepclk_num÷(sleepclk_num*(1/FR)+Tgap)，式中sleepclk_num為終端睡眠期間低頻晶體振蕩器周期數(shù)，sleepclk_num*1FR]]>為終端真實的睡眠時間，Tgap為同步差值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高移動通信設(shè)備終端低頻晶體振蕩器精確度的方法，其特征在于同步差值Tgap等于終端睡眠誤差終端睡眠誤差＝終端規(guī)劃的睡眠時間-終端真實的睡眠時間，因此有，Tgap=sleepclk_num*1Ft-sleepclk_num*1FR,]]>式中sleepclk_num*1Ft]]>為終端協(xié)議規(guī)劃的睡眠時間。
4.根據(jù)權(quán)利1所述的提高移動通信設(shè)備終端低頻晶體振蕩器精確度的方法，其特征在于每當(dāng)終端高層協(xié)議規(guī)劃睡眠時間，重復(fù)上述方法時都以上一次計算出的低頻晶體振蕩器頻率理論值Ft為基礎(chǔ)規(guī)劃睡眠時間。
全文摘要
本發(fā)明屬于移動通信領(lǐng)域，具體涉及一種提高移動通信終端低頻晶體振蕩器精確度的方法。該方法包括以下步驟終端接收基站信號，分析頻道和時刻；低頻晶體振蕩器的微處理器采用同步算法，將終端處理接收到的數(shù)據(jù)做與基站的同步計算，得到同步調(diào)整值，并根據(jù)同步調(diào)整值重新計算低頻晶體振蕩器頻率理論值，使其實時逼近真實值，提高低頻晶體振蕩器精確度。本發(fā)明通過計算喚醒后終端與基站的同步差值，實時計算低頻率晶體振蕩器頻率理論值，使終端喚醒后仍然保持較準確的系統(tǒng)時序，容易實現(xiàn)終端與基站的同步，從而在短時間內(nèi)恢復(fù)準確的系統(tǒng)時序。
文檔編號H04W88/02GK1753534SQ20051005727
公開日2006年3月29日 申請日期2005年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月16日
發(fā)明者許萍, 林毅, 鄭建宏, 申敏 申請人:重慶重郵信科股份有限公司