Pll频率选择的制作方法
【专利摘要】一种控制PLL的频率选择的方法，所述PLL与无线通信网络的装置配合使用，无线通信网络例如是通用移动通信系统(UMTS)网络，所述方法包括：-接收第一组信号测量值；-将所述第一组信号测量值与第一阈值比较，且根据所述第一组信号测量值与所述第一阈值比较的结果，选择性地将所述PLL频率从第一值切换到第二值；-进一步接收第二组信号测量值；和，-将所述第二组信号测量值与不同于所述第一阈值的第二阈值比较，以及根据所述第二组信号测量值与所述第二阈值比较的结果，选择性地将所述PLL频率从所述第二值切换到所述第一值。
【专利说明】PLL频率选择
【技术领域】
[0001]本发明涉及无线通信网络中的锁相环路(PLL)，尤其涉及用于控制PLL频率选择的方法和装置，其允许减小该网络的服务小区中的寄生频率。
【背景技术】
[0002]PLL技术已经出现很长时间且在无线通信网络中具有广泛的应用。其通常用于实施诸如解调、解码、同步、频率合成或者采样的操作。
[0003]在频率合成器中，例如，PLL技术可以用于从一个或多个基准源生成一个或多个精确的信号振荡频率。例如，在射频(RF)接收器中，PLL可以关联于信号混合器。信号混合器是这样的电路:通过将RF信号与在通过PLL所生成的给定频率下振荡的信号组合，能够将信号从RF频带内的给定频率转换成称为中频(IF)的另一较低频率。然而，除了 RF信号之外，通过PLL的操作所生成的其他振荡频率可以到达混频器的输入端。这些不需要的信号(称为杂散信号)也可以在IF频带内被转换，从而导致接收器在信噪比(SNR)方面的性能的降低。
[0004]在接收器的其他部分中，PLL技术还可以用于生成精确的采样频率，该采样频率可以用作模数转换器(ADC)的输入。ADC是将给定频率的模拟信号转换成数字信号的电路。然而，除了模拟信号的频率之外，通过PLL所生成的其他频率可以到达ADC的模拟输入端。这些不需要信号(在该上下文中也称为杂散信号)会影响数字输出信号的精度，从而导致ADC变差，因此导致接收器的性能变差。
[0005]为了解决这些问题，可以考虑一些解决方案以将默认的PLL频率切换成另一较合适的频率。预期效果是将杂散信号从有用的模拟信号的频带宽度中去除。然而，该技术(称为频率回避)具有一些缺点，这是因为会做出错误的PLL频率变化决策，这会导致用于再同步PLL的时间的浪费。此外，会经历“乒乓”效应，由此，PLL频率变化得太频繁。所有这些导致接收器性能变差。
[0006]因此，需要改善PLL频率的控制方案，例如，用于防止无线通信网络的接收器的性能变差，同时避免或者至少减小上述负面效果。
【发明内容】
[0007]通过采集与信号阈值比较的多组信号测量值，可以克服这些问题。
[0008]事实上，第一方面提出了一种控制PLL的频率选择的方法，该PLL与无线通信网络的装置配合使用，该无线通信网络例如是通用移动通信系统(UMTS)网络，所述方法包括以下步骤:在滑动窗口期间，接收在所述装置的操作频率处所执行的第一组信号测量值；将所述第一组信号测量值与第一阈值比较，且根据所述第一组信号测量值与所述第一阈值比较的结果，选择性地将所述PLL频率从第一值切换到第二值；在所述PLL频率已经从所述第一值变化到第二值之后，重新设置滑动窗口且进一步在滑动窗口期间接收在所述装置的操作频率处所执行的第二组信号测量值；和，将所述第二组信号测量值与不同于所述第一阈值的第二阈值比较，以及根据所述第二组信号测量值与所述第二阈值比较的结果，选择性地将所述PLL频率从第二值切换到第一值。
[0009]第二方面涉及一种接收器，包括用于控制PLL的频率选择的机制，该PLL与无线通信网络的装置配合使用，该无线通信网络例如是通用移动通信系统(UMTS)网络，所述接收器包括:配置成在滑动窗口期间，接收在所述装置的操作频率处所执行的第一组信号测量值的单元；
[0010]配置成将所述第一组信号测量值与第一阈值比较且根据所述第一组信号测量值与所述第一阈值比较的结果选择性地将所述PLL频率从第一值切换到第二值的单元；在所述PLL频率已经从所述第一值变化到第二值之后，配置成重新设置滑动窗口且进一步配置用于在滑动窗口期间接收在所述装置的操作频率处所执行的第二组信号测量值；和，配置成将所述第二组信号测量值与不同于所述第一阈值的第二阈值比较，以及根据所述第二组信号测量值与所述第二阈值比较的结果，选择性地将所述PLL频率从第二值切换到所述第一值的单元。
[0011]另一方面涉及一种包括第二方面的接收器的无线装置，例如，智能电话、平板电脑或者计算机。
[0012]因此，在体现该频率回避方案的原理的接收器中，对于PLL频率从一个给定值到至少一个不同值的交替变化，利用两个不同的信号阈值，基于多个信号测量值，触发PLL频率变化决策，因此具有滞后效应。该用于改变PLL频率的控制方案具有的优势是避免错误的变化的PLL频率决策和“乒乓”效应。
[0013]在一个实施方式中，当第一组信号测量值中的所有信号测量值超出第一阈值时，通过基于在前的比较的事件，触发PLL频率从第一值变化到第二值。PLL频率默认设置成第一值。PLL频率的第二值可以选自给定的频率的列表。例如，这允许使用分别关联于各个频率的一组离散控制值容易地实现，该控制值可以存储在数据寄存器中。
[0014]第一阈值可以是这样的信号电平:低于该信号电平，大量的杂散信号将最终导致不可接受的接收器的性能变差。这具有的优点是保证，仅当接收器在对杂散信号最敏感的操作范围内操作时，进行PLL频率变化。因此，可以减小错误的PLL频率变化的可能性。
[0015]在另一实施方式中，当至少三分之一的第二组信号测量值超出第二阈值时，通过基于在前的比较的事件，触发PLL频率从第二值变化到第一值。第二阈值可以是这样的信号电平:高于该信号电平，大量的杂散信号将对接收器性能具有可以忽略的影响。这有助于保证，仅当接收器在认为对杂散信号最不敏感的操作范围内操作时，进行PLL频率变化。因此，可以限制从一个PLL频率到另一 PLL频率的频繁的“乒乓”切换。
[0016]根据所提出的解决方案的特征，该组信号测量值被固定成对应于在滑动窗口上所收集的N个信号测量值，其中，N是大于I的整数。这有助于保证，在触发PLL频率变化之前，考虑充足的时段上的信号的可变性。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]结合附图，从以下说明的示例性考虑可以获得所提出的解决方案的更透彻的理解，其中:
[0018]图1a和图1b是示出PLL技术的现有技术用法的框图。
[0019]图2和图3是装置的实施方式的框图。
[0020]图4是方法的实施方式的流程图。
【具体实施方式】
[0021]在附图中，同样的附图标记在不同的附图中表示同样的部件。当解释说明书和其关联的权利要求书时，诸如“包括”、“包含”、“并入”、“含有”、“是”和“具有”的表述应该以非排他的方式来理解，即，理解成允许存在没有明确定义的其他项目或部件。单数的引用还可以理解成复数的引用，反之亦然。
[0022]图1a是示出与混频器100关联的PLL技术的现有技术用法的框图。在该示例中，PLL 200被配置成用于从一个或多个基准源在PLL的输出端103处生成一个或多个精确的信号振荡频率，该信号振荡频率会与混频器100的输入端101组合。这将在混频器100的输出端102处生成混合的输出信号。在该示例中，通过PLL 200的操作在PLL的输出端103处所生成的振荡频率可到达混频器100的输入端101。该实现方式可对应于用于RF信号的解调操作的RF降频转换的操作，其中，PLL 100用来指定RF信号的采样速率。
[0023]图1b是示出与ADC 104关联的PLL技术的现有技术用法的框图。在该示例中，PLL200被配置成用于从一个或多个基准源在PLL的输出端103处生成一个或多个精确的信号振荡频率，该信号振荡频率会与ADC 104的输入端105组合。这将在ADC 104的输出端106处生成离散时间数字信号。在该示例中，通过PLL 200的操作在PLL的输出端103处所生成的振荡频率可到达ADC 104的输入端105。该实现方式可对应于RF信号的模数转换的操作，其中，PLL 100指定RF信号的采样速率。
[0024]在以下说明中，将考虑以诸如通用移动通信系统(UMTS)网络的无线通信网络的无线接收器所呈现的提出方案。该接收器位于该网络的服务小区中且使用用于降频转换和处理从服务小区所接收的RF信号的混频器。然而，下文给出的实施例应该理解成仅仅是说明而决不是限制所提出的解决方案的范围。
[0025]图2是根据所提出的解决方案的实施方式的无线接收器的配置的框图。其包括控制单元400、混频器100、PLL 200和RF单元300。RF单元300包括滤波器301、低噪声放大器302和RF信号处理器303。在该配置中，在天线500上从服务小区所接收的RF信号首先通过滤波器301进行滤波，以便在考虑的信道内仅保持RF信号。然后，LNA 302将滤波后的RF信号放大，这是由于所接收的RF信号由于在空气中的传播而通常是弱的。最后，处理器303对得到的RF信号执行一些操作，诸如，RF信号测量参数的计算。在UMTS网络的情况中，这样的参数可以是接收信号码功率(RSCP)测量参数或者芯片能量与总功率的比(Ec/1)的测量参数。处理器303连接到控制单元400和混频器100两者。当处理器303连接到混频器100时，其发送在RF单元300中已经滤波和放大的RF信号Srf。RF信号Srf然后在混频器100中与通过PLL所生成的振荡频率PLLfrai组合。该组合得到中间IF信号Sif,该中间IF信号Sif进一步在无线接收器的其他部分中使用。
[0026]当处理器303连接到控制单元400时，其将RF信号测量参数S^arams (例如，RSCP或Ec/1测量参数)发送到控制单元400。这些测量参数通常在许多无线通信网络中是必须的且主要用于评价所接收的RF信号的质量和强度。例如，在无线局域网(WLAN)中，接收信号强度指示(RSSI)等效于RSCP，以及信噪比(SNR)等效于Ec/1。因此，控制单元400可以将命令Cm发送到PLL200以基于信号测量参数Srt params指示PLL 200的频率变化，以便避免在混频器100的输入端101处接收杂散信号。
[0027]现参考图3将描述命令Cm的生成，图3示出控制单元400的实现方式的实施例。控制单元400包括:接收信号测量单元410，开关420，比较器430、440，与RF信号测量阈值450,460关联的决策块470。例如，阈值450、460可以是存储在装置的任一合适的数据寄存器中的参数。
[0028]在该实施方式中，在给定滑动窗口期间，在信号测量单元410处接收信号测量参数Srfj)arams。所收集的信号测量参数Srtparans可优选是非连续的。如本文所使用的，术语“非连续的”是指在大于一个时刻处所获得的信号测量参数Srf params，其中，这些时刻通过至少是传播信道的延迟扩展的2倍大的时间量分开。非连续的要求有助于保证考虑RF信号的可变性(即，在天线500上从服务小区所接收的RF信号随时间波动的事实)。因此，仅采用连续的信号测量参数Srf params在评价RF信号的质量和/或强度的真实性质中会产生误导，因此导致由命令Cm表征的错误的PLL频率变化决策。因此，不连续的信号测量参数Srt paMS是评价充足的时段上的RF信号行为的良好方式。
[0029]因此，已经采集的一组信号测量参数Srt paMS被发送到开关420，其决定哪个比较器430、440可以用于与关联阈值450、关联阈值460的比较。在将该组信号测量参数Srt paMS与关联阈值450、关联阈值460比较时，各个比较器450、比较器460具有不同的标准。各个阈值450、460可以是信号质量阈值(例如，Ec/1阈值或SNR阈值)且可以是信号强度阈值，例如，RSCP阈值或者RSSI阈值。通过决策块470控制开关420的行为。
[0030]默认情况下，决策块470指示开关420选择与较不严格的阈值450、阈值460关联的比较器450、比较器460。较不严格的阈值是基于信号测量参数Srt paMS较不困难地改变PLL频率的阈值。决策块470的另一能力是当与阈值450、阈值460关联的比较器430、比较器440的结果不成功时，向接收信号测量单元410请求另一组信号测量参数Srt params。这意味着，在PLL 200上不需要PLL频率变化。决策块的另一能力是将命令C1^发送到PLL 200以基于与阈值450、阈值460关联的比较器430、比较器440的结果来指示PLL 200的频率变化。下文描述Cm命令的生成。将考虑示例:阈值450是第一阈值，且阈值460是第二阈值。然而，重要的是记住这一点，其可以转换而不脱离所提出的解决方案的范围。
[0031]当PLL 200在设定成第一值的频率下操作时且当所有组第一 RF信号测量参数Srfparams超出第一阈值450时，决策块470发送命令Cm，该命令Cm指示PLL 200以将PLL频率从第一值切换到第二值。如果上文陈述的介词“超出”被理解成介词“低于”，则第一给定的信号阈值将优选是这样的信号电平:低于该信号电平，大量的杂散信号将最终导致不可接受的接收器变差。另一方面，如果上文陈述的介词“超出”被理解成介词“高于”，则第一给定的信号阈值将优选是这样的信号电平:高于该信号电平，大量的杂散信号将最终导致不可接受的接收器变差。在一些变型中，可以将介词“超出”理解成对应于介词“低于”，这取决于考虑的测量值的定义。在这两种情况中，这有助于保证，仅当接收器被考虑为对杂散信号最敏感时，做出PLL频率变化。因此，可以减小错误的PLL频率变化的可能性。
[0032]当PLL 200在设置为第一值的频率下操作时且当不是所有组第一 RF信号测量参数Srtjjaraiis都超出第一给定阈值450时，决策块470将命令发送到接收信号测量单元410，其指示接收新的一组RF信号测量参数
[0033]当PLL 200在设置为第二值的频率下操作时且当一组第二 RF信号测量参数Srfparams中的至少三分之一超出第二给定阈值460时，决策块470发送命令Cm，其指示PLL 200以将PLL频率从第二值切换到第一值。如果上文陈述的介词“超出”被理解成介词“高于”，则第二给定信号阈值将优选是这样的信号电平:高于该信号电平，大量的杂散信号将对接收器变差产生可以忽略的影响。另一方面，如果上文陈述的介词“超出”被理解成介词“低于”，则第二给定的信号阈值将优选是这样的信号电平:低于该信号电平，大量的杂散信号将对接收器变差产生可以忽略的影响。一个实施方式将考虑介词“超出”被视为介词“高于”。在这两种情况中，这有助于保证，仅当接收器被考虑为对杂散信号最不敏感时，做出PLL频率变化。因此，可以限制到另一 PLL频率变化的频繁的“乒乓”切换。
[0034]当PLL 200在设置为第二值的频率下操作时且当不是所有的第一 RF信号测量参数Srtjjaraiis都超出第二给定阈值460时，决策块470将命令发送到接收信号测量单元410，指示接收新的一组RF信号测量参数S,f_paMms。
[0035]参考图4，在步骤S500中，默认的PLL频率被设置成PLL_fl。在步骤S510中，滑动窗口被重置使得其不含有信号测量参数Srtjjarams (例如，RSCP测量参数)。滑动窗口在重置之后在步骤S520中被进一步使用以收集信号测量参数Srfjjarams (例如，RSCP测量参数)。在步骤S530中，执行测试以确认在滑动窗口中是否已经收集至少N个信号测量参数SrfP_>s (例如，RSCP测量参数)。
[0036]如果不是这样的情况，则在步骤S520中信号测量参数Srfjjarams (例如，RSCP测量参数)的收集将继续。相反，如果在步骤S520中，在滑动窗口中已经收集至少N个信号测量参数SrfJ)aMms(例如，RSCP测量参数)，则算法继续进行步骤S540。在步骤S540中，滑动窗口的所有的信号测量参数Srfjjaraiis (例如，RSCP测量参数)与第一阈值THl比较。
[0037]如果滑动窗口的至少一个信号测量参数Srt paMS (例如，RSCP测量参数)大于阈值TH1，则在步骤S520中信号测量参数Srfjjarams (例如，RSCP测量参数)的收集将继续。相反，如果滑动窗口的所有的信号测量参数Srt paMS (例如，RSCP测量参数)都低于阈值THl，则算法继续进行步骤S550。在步骤S550中，PLL频率从PLL_fl变化到PLL_f2。
[0038]在步骤S560中，滑动窗口被重置使得其不含有信号测量参数Srfjjarams (例如，RSCP测量参数)。滑动窗口在重置后在步骤S570中被进一步使用以收集信号测量参数Srt paMS，例如RSCP测量参数。在步骤S580中，执行测试以确认是否至少N/3的信号测量参数SrfparafflS (例如，RSCP测量参数)已经在滑动窗口中被收集，其中，N是信号测量参数Srfjjarams的数目。
[0039]如果不是这样的情况，则在步骤S570中信号测量参数Srfjjarams (例如，RSCP测量参数)的收集将继续。相反，如果在步骤S570期间在滑动窗口中已经收集至少N/3的信号测量参数Srf paramsHf^n, RSCP测量参数)，则算法继续进行步骤S580。在步骤S580中，滑动窗口的所有的信号测量参数(例如，RSCP测量参数)与第二阈值TH2比较。
[0040]如果滑动窗口的至少一个信号测量参数Srt paMS (例如，RSCP测量参数)低于阈值TH2，则在步骤570中信号测量参数Srt paraiis (例如，RSCP测量参数)的收集将继续。相反，如果滑动窗口的所有的信号测量参数Srt paMS (例如，RSCP测量参数)大于阈值TH2，则算法继续返回到步骤S510，在步骤S510处，PLL频率从PLL_f2变回到PLL_fl。
[0041]所提出的解决方案不仅可应用于在混频器中所用的PLL，而且也可应用于ADC，例如，更一般地可应用于无线装置内的所有类型的PLL，其中，从PLL的操作产生的杂散信号会影响装置的效率。
[0042]虽然在附图和前述说明中已经具体说明和描述所提出的解决方案时，但应该理解，该上述说明和描述应该仅被视为说明性的和示例性的，所提出的解决方案不限于所公开的实施方式。在实施所要求保护的提出的解决方案中，从附图、公开内容和所附的权利要求书的研读中，本领域的技术人员可以理解和实现所公开的实施方式的其他变型。因此，希望将这些变型包括在权利要求书的范围内。
[0043]在权利要求书中，词语“包括”不排除其他的元件或步骤，不定冠词“一”或“一个”不排除多个。单一处理器或其他单元可实现在权利要求书中所记载的多个项目的功能。仅仅在互相不同的从属权利要求中记载不同特征的事实不表示，这些特征的组合不可以被有利地使用。在权利要求书中的任何附图标记不应该理解成限制所提出的解决方案的范围。
【权利要求】
1.一种控制PLL的频率选择的方法，所述PLL与无线通信网络的装置配合使用，且所述无线通信网络例如是通用移动通信系统(UMTS)网络，所述方法包括: -在滑动窗口期间，接收在所述装置的操作频率处所执行的第一组信号测量值； -将所述第一组信号测量值与第一阈值比较，且根据所述第一组信号测量值与所述第一阈值比较的结果，选择性地将所述PLL频率从第一值切换到第二值； -在所述PLL频率已经从所述第一值变化到所述第二值之后，重新设置所述滑动窗口且进一步在所述滑动窗口期间接收在所述装置的操作频率处所执行的第二组信号测量值；和 -将所述第二组信号测量值与不同于所述第一阈值的第二阈值比较，以及根据所述第二组信号测量值与所述第二阈值比较的结果，选择性地将所述PLL频率从所述第二值切换到所述第一值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滑动窗口的宽度被固定成对应于N个非连续的信号测量值，其中，N是大于I的整数。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中，所述第一组信号测量值和所述第二组信号测量值包括信号质量测量值，例如，芯片能量与总功率(Ec/1)的比值测量值和/或信号强度测量值，例如，接收信号码功率(RSCP)测量值；其中，所述第一阈值和所述第二阈值分别是信号质量阈值，例如Ec/1阈值和/或信号强度阈值，例如RSCP阈值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，当所述第一组信号测量值中的所有信号测量值超出所述第一阈值时，执行将所述PLL频率从所述第一值变化到所述第二值。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，当所述第二组信号测量值的至少约三分之一的信号测量值超出所述第二阈值时，执行将所述PLL频率从所述第二值变化到所述第一值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述第二PLL频率值选自给定的PLL频率的列表。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述第一阈值没有所述第二阈值严格。
8.一种接收器，包括用于控制PLL的频率选择的机制，所述PLL与无线通信网络的装置配合使用，且所述无线通信网络例如是通用移动通信系统(UMTS)网络，所述接收器包括: -配置成在滑动窗口期间，接收在所述装置的操作频率处所执行的第一组信号测量值的单元； -配置成将所述第一组信号测量值与第一阈值比较，且根据所述第一组信号测量值与所述第一阈值比较的结果，选择性地将所述PLL频率从第一值切换到第二值的单元； -在所述PLL频率已经从所述第一值变化到所述第二值之后，配置成用于重新设置所述滑动窗口且进一步配置成在所述滑动窗口期间接收在所述装置的操作频率处所执行的第二组信号测量值的单元；和 -配置成将所述第二组信号测量值与不同于所述第一阈值的第二阈值比较，以及根据所述第二组信号测量值与所述第二阈值比较的结果，选择性地将所述PLL频率从所述第二值切换到所述第一值的单元。
9.根据权利要求8所述的接收器，其中，所述滑动窗口的宽度被固定成对应于N个非连续的信号测量值，其中，N是大于I的整数。
10.根据权利要求8至9中任一项所述的接收器，其中，所述第一组信号测量值和所述第二组信号测量值包括信号质量测量值，例如，芯片能量与总功率(Ec/1)的比值测量值和/或信号强度测量值，例如，接收信号码功率(RSCP)测量值，其中，所述第一阈值和所述第二阈值分别是信号质量阈值，例如Ec/1阈值和/或信号强度阈值，例如RSCP阈值。
11.根据权利要求8至10中任一项所述的接收器，其中，当所述第一组信号测量值中的所有信号测量值超出所述第一阈值时，执行将所述PLL频率从所述第一值变化到所述第二值。
12.根据权利要求8至11中任一项所述的接收器，其中，当所述第二组信号测量值的至少约三分之一的信号测量值超出所述第二阈值时，执行将所述PLL频率从所述第二值变化到所述第一值。
13.根据权利要求8至12中任一项所述的接收器，其中，所述第二PLL频率值选自给定的PLL频率的列表。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的接收器，其中，所述第一阈值没有所述第二阈值严格。
15.一种用于无线通信网络的诸如智能电话、平板电脑或者计算机的无线装置，包括根据权利要求8至14中任一项所述的接收器。
【文档编号】H04B1/10GK104137425SQ201380010247
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年2月11日 优先权日:2012年2月21日
【发明者】皮埃尔·德玛耶, 法布里奇奥·托马蒂斯 申请人:意法爱立信有限公司