专利名称：便携式无线电终端和自动频率控制方法
技术领域：
本发明涉及便携式无线电终端和AFC控制方法，该方法实现了用于自动控制振荡器振荡频率的AFC(自动频率控制)。
背景技术：
应用于如QPSK和WCDMA系统的传统的便携式无线电终端合并了低成本、低精度的振荡器(下文称作移动站振荡器)以便降低便携式无线电终端的成本。便携式无线电终端实现AFC(自动频率控制)以便以接收到的从更高频率精度基站发送的波为基础，检测移动站振荡器中的频率偏移，反馈检测的频移，并且调整移动站振荡器的频率。
在日本未审的专利出版物第10-229491号中公开了一个传统的AFC控制方法的例子。在这个现有技术中，用于校正反馈到移动站振荡器的AFC信号的校正数据存储在存储器中。根据时间推移从存储器中读出校正数据以便使一个移动站振荡器的输出频率在开电运行后随时间推移保持恒定。
但是，在这个现有技术中，因为在开电运行后AFC操作一直进行，因此消耗大量能量。如果振荡器的振荡频率有很大偏移，则信号定时在一个空闲时间里偏移，并且接收可能失败。没有实现高精度频率控制，并且可能发生故障。而且，很难纠正频率偏移或快速跟随定相。
发明内容
考虑现有技术中的上述情况而做出本发明，并且其第一个目的是提供便携式无线电终端和AFC控制方法，其间断地运行并且控制AFC控制系统，缩短间断操作周期以便为大的频移频繁地执行AFC操作，以及为小的频移延长间断运行周期和AFC操作停止周期，从而实现高精度AFC操作同时降低功率。
本发明的第二个目的是提供便携式无线电终端和AFC控制方法，其将间断运行改变为在空闲时间整个无线电移动站的间断运行，从而当振荡器的振荡频率有很大偏移时，可防止在空闲时间里的信号定时偏移以及接收失败。
本发明的第三个目的是提供便携式无线电终端和AFC控制方法，当在相同方向检测到N次(N任意数)偏移时，因为对于一个足够小的频移，该频移值包括许多错误，该无线电终端和方法可以更新振荡器的频移值以实现高频率精度而没有任何故障。
本发明的第四个目的是提供便携式无线电终端和AFC控制方法，其监视接收质量或同步状态，决定是否向振荡器输入AFC信号，并且可以避免由低可靠性如低接收质量或差的同步状态引起的AFC故障。
本发明的第五个目的是提供便携式无线电终端和AFC控制方法，其在传输信道状态差时监视接收质量，因频率可能有很大偏移或必须跟上定相而缩短AFC间断运行周期，并且可以校正频移或快速跟随定相。
为实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了便携式无线电终端用于实现自动控制振荡器振荡频率的自动频率控制(AFC)，包括用于间断执行AFC操作的装置，以及在振荡频率的频移很大时用于缩短AFC操作停止周期的装置。
根据本发明的第二个方面，提供了便携式无线电终端，还包括当振荡频率的频移很小时用于在AFC操作的间断操作中延长停止周期的装置。
根据本发明的第三个方面，提供了无线电终端，其中间断操作不仅包括AFC操作还包括便携式无线电终端的操作停止。
根据本发明的第四个方面，提供了便携式无线电终端用于实现自动控制振荡器振荡频率的自动频率控制(AFC)，包括当振荡频率的频移小于预定值并且在相同方向上检测到预定次数的频移时用于更新对振荡器的频移的装置。
根据本发明的第五个方面，提供了便携式无线电终端用于实现自动控制振荡器振荡频率的自动频率控制(AFC)，包括用于监视接收质量或同步状态以及根据结果确定是否向振荡器输入频移值的装置。
据本发明的第六个方面，提供了便携式无线电终端，还包括当该便携式无线电终端解码失败、没有检测到任何导频信号、或者检测到失调状态时用于在一个预定的短周期里执行AFC操作的装置。
根据本发明的第七个方面，提供了用于实现自动控制振荡器振荡频率的自动频率控制(AFC)的AFC控制方法，包括间断地执行AFC操作，并且当振荡频率的频移很大时，缩短AFC操作停止周期。
根据本发明的第八个方面，提供了一种AFC控制方法，其中当振荡频率的频移很小时，则延长AFC操作的间断操作中的停止周期。
根据本发明的第九个方面，提供了一种AFC控制方法，其中间断操作不仅包括AFC操作，还包括便携式无线电终端的操作停止。
根据本发明的第十个方面，提供了用于实现自动控制振荡器振荡频率的自动频率控制(AFC)的AFC控制方法，包括当振荡频率的频移小于预定值并且在相同方向上检测到预定次数的频移时更新对振荡器的频移。
根据本发明的第十一个方面，提供了用于实现自动控制振荡器振荡频率的自动频率控制(AFC)的AFC控制方法，包括监视接收质量或同步状态并且根据结果决定是否向振荡器输入频移值。
根据本发明的第十二个方面，提供了一种AFC控制方法，其中当解码失败、没有检测到导频信号、或检测到失调状态时，在一个预定的短周期内执行AFC操作。
根据本发明，从上述方面很明显地看出，间断地操作和控制一个AFC控制系统。当频移大时，间断操作周期缩短，并且AFC操作频繁执行。当频移小时，间断操作周期和AFC操作停止周期延长。因此，在降低功率的同时可以实现高精度AFC操作。
根据本发明，间断操作改变为在空闲时间整个无线电移动站的间断操作。当振荡器的振荡频率有很大频移时，可以防止空闲时间里的信号定时偏移和接收失败。
根据本发明，当频移足够小时频移值包括许多错误。因此，当在相同方向上检测到N次(N任意数)偏移时，振荡器的频移值可以更新以实现高频率精度而没有任何故障。
根据本发明，监视接收质量或同步状态，并且决定是否向振荡器输入AFC信号。可以避免由低可靠性如低接收质量或差的同步状态引起的AFC故障。
根据本发明，监视接收质量。当传输信道状态很差时，因为频率可能有很大偏移或需要跟随定相，所以缩短AFC间断操作周期。这使得能够校正频移或快速跟随定相。
通过参考下列详细描述和附图将向本领域的技术人员证明本发明的上述和许多其他目的、特性和优点，在附图中通过示例的方式显示了包括本发明的原理的优选实施方案。
图1是用于解释根据本发明用于便携式无线电设备的AFC控制方法的一个实施方案的框图；图2是显示本发明的第一个实施方案中AFC控制流的流程图；图3是用于解释本发明中的间断操作和相关操作的一个时间图；以及图4至7是显示在本发明的第二至第五个实施方案中便携式无线电终端的AFC控制流的流程图。
具体实施例方式
下面将参考附图详细描述本发明的几个优选实施方案。
图1是用于解释根据本发明用于便携式无线电设备的AFC控制方法的一个实施方案的框图。图1显示了应用到实施方案中的基站101和无线电移动站(在下文中称为移动站)104。移动站104的示意设备由该框图显示。
移动站104包括移动站无线电单元105、A/D转换器106、带有DSP、门阵列和标准电池(call)的信号处理单元107、带有CPU的控制单元116、如扬声器的输出单元108、移动站振荡器109、移动站PLL单元110、LPF(低通滤波器)111以及AFC D/A 112。
信号处理单元107包括移动站数据处理单元113、频移检测单元114、TCXO AFC单元115以及控制单元116。移动站数据处理单元113包括同步检测单元117、解调单元118、去格式(deformat)单元119、解码单元120以及功率检测单元121。
将参考图1描述本实施方案中便携式无线电终端104的操作。在基站101中调制的数字信号122从基站天线102发送。从基站天线102发送的无线电波123由便携式无线电终端天线103接收，并且作为信号124发送到移动站无线电单元105。
由下转换和信道频率的正交解调获得的模拟信号由A/D转换器106转换为数字信号126。数字信号126输入到带有DSP、门阵列和标准电池的信号处理单元107的同步检测单元117。同步检测单元117向带有CPU的控制单元116发送一个同步检测信号127。
从A/D转换器106发送的数字信号126由解调单元118解调。已解调信号128发送到去格式单元119，其中去掉信号128的格式。去格式数据129由解码单元120解码。已解码信号131被发送到输出单元108。解码单元120向控制单元116输出CRC信息132。
去格式单元119向功率检测单元121发送功率检测信号130。功率检测单元121向控制单元116发送功率检测信息(RSSI)133。控制单元116输出控制信号144，用于在同步检测信号127、CRC信息132以及RSSI 133的基础上控制频移检测单元114和TCXO AFC单元115。
去格式单元119向频移检测单元114发送通过收集相同频率的导频信号准备的AFC检测信号134。频移检测单元114从AFC检测信号134中计算频移，并且向TCXO AFC单元115传送频移值(Δf)135。频移检测单元114在控制单元116的控制下间断地操作。
TCXO AFC单元115增加频移值并且在控制单元116的控制下更新TCXO AFC值(ΔfVCXO)。TCXO AFC值作为数字AFC信号136发送到AFC D/A转换器112。由AFC D/A 112数模转换的AFC信号137通过LPF111，并且作为AFC信号138输入到TCXO 109的AFC终端。然后，TCXO 109的振荡频率改变。
从TCXO 109中振荡的信号139由移动站PLL单元110转换为具有不同频率的多个信号。移动站PLL单元110向移动站无线电单元105提供信号140，向A/D转换器106提供信号141，向信号处理单元107提供信号142，并且向AFC D/A 112提供信号143。
在空闲时间里，在包括信号处理单元107和移动站无线电单元105的整个移动站104中很大的范围内执行间断操作。在空闲时间里，TCXO AFC单元115的间断操作确定整个移动站104的间断操作。
<第一实施方案>
图2是一个显示本发明的第一个实施方案中AFC控制流的流程图。当便携式无线电终端上电时，AFC控制操作通常开始。移动站振荡器109的振荡频率因随着时间等在温度特性上的降低而偏移。
控制单元116预先在频移检测单元114中设置一个最小值TMIN作为间断操作周期T，并且将0设置为TCXO AFC单元115中的TCXO AFC值(ΔfVCXO)(步骤S201)。如果频移检测单元114从AFC检测信号134中检测到Δf(步骤S202)，则控制单元116检查所检测到的Δf是否大于预定值Δftk1(正值)(步骤S203)。
如果控制单元116确定Δf小于等于Δftk1(步骤S203中NO)，则其检测在频移检测单元114中设置的间断操作周期T(此时的最小值TMIN)是否大于等于预定的最大值TMAX(步骤S204)。因为在频移检测单元114中设置的间断操作周期是最小值TMIN，因此控制单元116确定间断操作周期T小于TMAX(步骤S204中NO)，并且将间断操作周期设置为频移检测单元114中间断操作周期TMIN的两倍(步骤S205)。
如果频移检测单元114检测的Δf是一个正值，则控制单元116在ΔfVCXO(此时为0)上加一个预定值ΔfFIX(正值)以更新TCXO AFC值；或如果频移检测单元114检测的Δf是一个负值，则控制单元116在ΔfVCXO(此时为0)上加一个预定值-ΔfFIX以更新TCXO AFC值(步骤S208)。
如果控制单元116在步骤S204确定在频移检测单元114中设置的间断操作周期T大于等于TMAX(步骤S204中的YES)，则其不改变间断操作周期T。之后，如果频移检测单元114检测的Δf是一个正值，则控制单元116在ΔfVCXO上加一个预定值ΔfFIX(正值)以更新TCXO AFC值；或如果频移检测单元114检测的Δf是一个负值，则控制单元116在ΔfVCXO上加一个预定值-ΔfFIX以更新TCXO AFC值(步骤S208)。
如果控制单元116在步骤S203确定Δf大于Δftk1(步骤S203中的YES)，则其检测间断操作周期T是否小于等于最小值TMIN(步骤S206)。如果控制单元116确定间断操作周期T大于TMIN(步骤S206中NO)，则其将间断操作周期设置为频移检测单元114中当前间断操作周期值的1/2(步骤S207)。
如果频移检测单元114检测的Δf是一个正值，则控制单元116在ΔfVCXO上加一个预定值ΔfFIX(正值)以更新TCXO AFC值；或如果频移检测单元114检测的Δf是一个负值，则控制单元116在ΔfVCXO上加一个预定值-ΔfFIX以更新TCXO AFC值(步骤S208)。
如果控制单元116在步骤S206确定间断操作周期T小于等于TMIN(步骤S206中的YES)，则其不改变当前的间断操作周期T。之后，如果频移检测单元114检测的Δf是一个正值，则控制单元116在TCXOAFC单元115的TCXO AFC值(ΔfVCXO)上加一个预定值ΔfFIX(正值)；或如果频移检测单元114检测的Δf是一个负值，则控制单元116在TCXO AFC单元115的TCXO AFC值(ΔfVCXO)上加一个预定值-ΔfFIX(步骤S208)。
图3中的(a)显示从控制单元116输出到频移检测单元114的一个控制信号，在频移检测单元114开机期间的周期τ，以及频移检测单元114的间断操作周期T。(b)显示在图2的步骤S207中当间断操作周期T设置为1/2时控制信号的状态。(c)显示在图2的步骤S205中当间断操作周期T设置为两倍时控制信号的状态。
(d-1)至(d-3)显示在图2的流程图的操作中从控制单元116输出的控制信号的一个例子。(d-1)显示间断操作周期T改变时频移检测单元114在操作。(d-2)显示此时由频移检测单元114检测到的Δf。(d-3)显示从TCXO AFC单元115输出的值ΔfVCXO。此时，TMIN是TMAX的1/2。
<第二个实施方案>
图4是一个显示在本发明的第二个实施方案中AFC控制流的流程图。当便携式无线电终端上电时，AFC控制操作通常开始。移动站振荡器109的振荡频率因随着时间等在温度特性上的降低而偏移。
控制单元116在标记中设置N-1(N预定重复次数)，并且设置0作为TCXO AFC单元115中的TCXO AFC值(ΔfVCXO)(步骤S401)。如果频移检测单元检测到Δf(步骤S402)，则控制单元116检查检测到的Δf是否大于等于预定值Δftk2(正值)(步骤S403)。
如果控制单元116确定Δf大于等于Δftk2(步骤S403中的YES)，则其在TCXO AFC单元115中记录通过将Δf加到ΔfVCXO上获得的新的TCXO AFC值，并且再在标记中再次记录N-1(步骤S404)。
如果控制单元116确定Δf小于Δftk2(步骤S403中的NO)，则其检测标记是否为0(步骤S405)。因为标记为N-1，所以控制单元116确定标记不为0(步骤S405中的NO)，并且检查当前检测的Δf和以前检测的Δf，也就是Δfp(标记)是否具有相同的符号(sign)(步骤S407)。
如果控制单元116在步骤S407确定当前检测的Δf和以前检测的Δf具有相同的符号(步骤S407中的YES)，则其将标记减1，并且记录当前检测的Δf为Δfp(标记)(步骤S408)。
如果控制单元116在步骤S407确定当前检测的Δf和以前检测的Δf不具有相同的符号(步骤S407中的NO)，则其在标记中记录N-1，并且记录当前检测的Δf为Δfp(标记)(步骤S409)。
如果控制单元116在步骤S405确定标记为0(步骤S405中的YES)，则其将通过向ΔfVCXO增加由频移检测单元114检测N次的平均值Δf获得的值记录为TCXO AFC值，在标记中记录N-1，并且记录当前检测的Δf为Δfp(标记)(步骤S406)。
在第二个实施方案中，如果检测的频移Δf小于预定值Δftk2，则当连续检测到N次相同符号的频移Δf时，Δf值只在ΔfVCXO上反映。虽然噪声对于更小的频移具有更大的影响，但是可以避免由向TCXO AFC单元115输入一个错误值Δf的错误。
<第三个实施方案>
图5是一个显示在本发明的第三个实施方案中AFC控制流的流程图。当便携式无线电终端上电时，AFC控制操作通常开始。移动站振荡器109的振荡频率因随着时间等在温度特性上的降低而偏移。
控制单元116将TCXO AFC单元115中的TCXO AFC值(ΔfVCXO)设置为0(步骤S501)。如果频移检测单元114检测到Δf(步骤S502)，则控制单元116在来自同步检测单元117的同步信息基础上检查通信状态是否失调(步骤S503)。如果控制单元116确定当频移检测单元114检测到Δf时通信状态失调(步骤S503)，则控制单元116在预定期间对定时器计数以建立同步(步骤S504)，并且执行从步骤S501的处理。
如果控制单元116在步骤S503确定通信状态同步(步骤S503中的NO)，则其检查从功率检测单元121输出的RSSI是否大于预定值RSSItk(步骤S505)。如果控制单元116确定RSSI大于RSSItk(步骤S505中的YES)，则其将Δf和ΔfVCXO的和记录为TCXO AFC单元115中的TCXO AFC值(步骤S506)。如果控制单元116在步骤S505确定RSSI小于等于RSSItk(步骤S505中的NO)，则其确定因为接收到很小功率的信号，所以获得的值Δf的可靠性很低，并且不更新ΔfVCXO。
<第四个实施方案>
图6显示的是本发明的第四个实施方案中的AFC控制流的流程图。当便携式无线电终端上电时，AFC控制操作通常开始。移动站振荡器109的振荡频率因随着时间等在温度特性上的降低而偏移。
控制单元116将TCXO AFC单元115中的TCXO AFC值(ΔfVCXO)设置为0(步骤S601)。如果频移检测单元114检测到Δf(步骤S602)，则控制单元116在来自同步检测单元117的同步信息基础上检查通信状态是否失调(步骤S603)。如果控制单元116确定当频移检测单元114检测到Δf时通信状态失调(步骤S603)，则控制单元116在预定期间对定时器计数以建立同步(步骤S604)，并且执行从步骤S601的处理。
如果控制单元116在步骤S603确定通信状态同步(步骤S603中的NO)，并且从由解码单元120获得的CRC(循环冗余检验)信息确定传输帧不包括任何错误(步骤S605中的YES)，则控制单元116将Δf和ΔfVCXO的和记录为TCXO AFC单元115中的TCXO AFC值(步骤S606)。如果控制单元116从CRC信息确定传输帧包含错误(步骤S605中的NO)，则其确定因为在基站101和便携式无线电设备之间差的传输信道状态，所以获得的值Δf的可靠性很低，并且不更新ΔfVCXO。
<第五个实施方案>
图7显示的是本发明的第五个实施方案中的AFC控制流的流程图。当便携式无线电终端上电时，AFC控制操作通常开始。移动站振荡器109的振荡频率因随着时间等在温度特性上的降低而偏移。
控制单元116预先将频移检测单元114中的间断操作周期T设置为最小值TMIN，并且将TCXO AFC单元115中的TCXO AFC值(ΔfVCXO)设置为0(步骤S701)。控制单元116检查从功率检测单元121输出的RSSI是否大于预定值RSSItk2(步骤S702)。
如果控制单元116在步骤S702确定RSSI小于等于RSSItk2(步骤S702中的NO)，则其确定TCXO 109的振荡频率可能有很大偏移，将间断操作周期设置为最小值TMIN(步骤S703)，并且在一个短周期内执行AFC。如果频移检测单元114检测到Δf(步骤S704)，则控制单元116检查检测到的Δf是否大于预定值Δftk1(正值)(步骤S705)。
如果控制单元116确定Δf小于等于Δftk1(步骤S705中的NO)，则其检查频移检测单元114中设置的间断操作周期T(此时为最小值TMIN)是否大于等于预定的最大值TMAX(步骤S706)。因为频移检测单元114中设置的间断操作周期是最小值TMIN，所以控制单元116确定间断操作周期T小于TMAX(步骤S706中的NO)，并且将间断操作周期设置为频移检测单元114中的间断操作周期TMIN的两倍(步骤S707)。
如果频移检测单元114检测到的Δf是正值，则控制单元116将预定值ΔfFIX(正值)加到ΔfVCXO(此时为0)上以更新TCXO AFC值；或者如果频移检测单元114检测到的Δf是负值，则控制单元116将预定值-ΔfFIX加到ΔfVCXO(此时为0)上以更新TCXO AFC值(步骤S710)。
如果控制单元116在步骤S706确定频移检测单元114中设置的间断操作周期T大于等于TMAX(步骤S706中的YES)，则其不改变间断操作周期T。然后，如果频移检测单元114检测到的Δf是正值，则控制单元116将预定值ΔfFIX(正值)加到ΔfVCXO上以更新TCXO AFC值；或者如果频移检测单元114检测到的Δf是负值，则控制单元116将预定值-ΔfFIX加到ΔfVCXO上以更新TCXO AFC值(步骤S710)。
如果控制单元116在步骤S705确定Δf大于Δftk1(步骤S705中的YES)，则其检查间断操作周期T是否小于等于TMIN(步骤S708)。如果控制单元116确定间断操作周期T大于TMIN(步骤S708中的NO)，则其将间断操作周期设置为频移检测单元114中的当前间断操作周期的1/2(步骤S709)。
如果频移检测单元114检测到的Δf是正值，则控制单元116将预定值ΔfFIX(正值)加到ΔfVCXO上以更新TCXO AFC值；或者如果频移检测单元114检测到的Δf是负值，则控制单元116将预定值-ΔfFIX加到ΔfVCXO上以更新TCXO AFC值(步骤S710)。
如果控制单元116在步骤S708确定间断操作周期T小于等于TMIN(步骤S708中的YES)，则其不改变当前间断操作周期T。然后，如果频移检测单元114检测到的Δf是正值，则控制单元116将预定值ΔfFIX(正值)加到TCXO AFC单元115的TCXO AFC值(ΔfVCXO)上；或者如果频移检测单元114检测到的Δf是负值，则控制单元116将预定值-ΔfFIX加到TCXO AFC单元115的TCXO AFC值(ΔfVCXO)上(步骤S710)。
权利要求
1.一种用于实现自动控制振荡器的振荡频率的自动频率控制的便携式无线电终端，包括当振荡频率的频移小于预定值并且检测到预定次数相同方向上的频移时用于更新对振荡器的频移的装置。
2.一种用于实现自动控制振荡器的振荡频率的自动频率控制的便携式无线电终端，包括用于监视接收质量或同步状态并且根据结果确定是否向振荡器输入频移值的装置。
3.一种实现自动控制振荡器的振荡频率的自动频率控制的自动频率控制方法，包括当振荡频率的频移小于预定值并且在相同方向上检测出预定次数的频移时更新对振荡器的频移。
4.一种实现自动控制振荡器的振荡频率的自动频率控制的自动频率控制方法，包括监视接收质量或同步状态并且根据结果确定是否向振荡器输入频移值。
全文摘要
一种用于实现自动控制振荡器的振荡频率的自动频率控制(AFC)的便携式无线电终端，包括用于间断执行AFC操作的单元，以及当振荡频率的频移很大时用于缩短AFC操作停止周期的单元。还公开了一种AFC控制方法。
文档编号H04B1/26GK1601918SQ20041008807
公开日2005年3月30日 申请日期2002年1月23日 优先权日2001年1月24日
发明者松本真理子, 小野茂 申请人:日本电气株式会社