利用简化的无温度补偿的晶体振荡器来获取cdma频率的制作方法

专利名称：利用简化的无温度补偿的晶体振荡器来获取cdma频率的制作方法
技术领域：
当前公开通常而言涉及无线通信设备，具体而言涉及用于当初始 频率相对不准确时获取前向CDMA信道的频率的方法。
背景技术：
许多无线网络和移动台(无线手机)被设计成能支持基于码分多 址(CDMA)的一个或多个技术标准，诸如(1)由电信行业协会/电子 行业协会颁布的IS-95标准，(2)相关的lxEV-DO标准，(3)由名为"第三 代合作伙伴计划(3fd Generation Partnership Project, 3GPP)"的协会 提供的UMTS标准，以及(4)由名为"第三代合作伙伴计划2 (3rd Generation Partnership Project 2， 3GPP2)"的协会提供的标准(IS-2000 标准)。在这种CDMA蜂窝系统内，从基站传送到多个移动台的信号 是利用专用代码而不是仅仅利用频率或者时间分配而彼此相互区分 的，如频分多址(FDMA)或者时分多址(TDMA)。蜂窝系统中单个 信道上的全部移动台使用相同的宽带载波频率。在从基站到移动台的 前向CDMA信道(也称作下行链路信道)中，基站利用针对每个移动 台传输的不同代码来同时传送用户数据到小区/扇区中的多个移动 台。在直接序列的CDMA系统中，所传送的信号是通过利用数据信号 调制载波信号然后再次用宽带扩展信号调制所获取信号的方式经由大 于为传送数据所必需的最小带宽的频带传送的。每个移动台通过获取
各种代码信道的处理来获取特定小区/扇区的适当的宽带编码信号， 其中所述各个代码信道占据整个宽带无线信道。
为了获取以预定中心频率为中心的宽带代码信道，移动台使用生
成调谐信号(tuning signal)的振荡器来下混频(mix down)或者下采 样(down-sample)宽带编码信号。如果频率误差相对于解调器的带宽 太大的话，那么将不能成功地获取代码信道。例如，利用具有相对大 频率误差的调谐信号来获取代码信道可能是很困难的，所述频率误差 诸如大于+/-5 111 (parts per million,百万分之一)。因此，CDMA移 动台通常使用压控的、温度补偿晶体振荡器(VCTCXO)来生成具有 相对小频率误差的调谐信号，诸如小于+/-2 111。作为选择，同制造 VCTCXO相比，不具有补偿对输出频率上的温度影响的电路的晶体振 荡器的造价相对比较低廉。然而，晶体振荡器的频率误差可能相比较 大，诸如+/- 20ppm之类。对移动台而言利用这种相对价格比较低廉的 晶体振荡器来执行对信道的获取是很有利的。因此，正在寻找一种利 用具有相对大的频率误差的调谐信号来获取CDMA代码信道的方法， 所述频率误差诸如大于+/-5 111。

发明内容
移动台中的电路利用具有相对大的频率误差的晶体振荡器来获取 CDMA代码信道，该相对大的频率误差大于+/-5ppm。由晶体振荡器 输出的信号的频率不是温度补偿的。首先获取相等初始频率的中心频 率的信道。初始频率是从理想曲线处获取，该理想曲线拟合于来自频 率调整表中的任何有效的温度/频率误差数据点。随着不成功的导频信 道获取，移动台以"螺旋式"方式使频率变化一偏移。然后重新尝试获取 等于初始频率加上偏移频率的中心频率的导频，所说的偏移频率具有 多倍于"螺旋式"序列的量值0， +1， -1， +2， -2， +3， -3…。该迭 代的"螺旋式"搜索方法被以逐渐分散的交替高低频率重复，直到获 取导频信道或者出现预定最大数的迭代。中心频率是利用锁相环路和 频率旋转器(frequencyrotator)调整的。在一个实施方式中，利用锁 相环路执行粗调，利用频率旋转器执行精调。处理器调整由锁相环路 输出的调谐信号的频率，从而调节由晶体振荡器输出的信号。晶体振荡器信号被用作锁相环路的基准时钟信号。处理器还控制这样的数量， 频率旋转器通过该数量来调整将获取的代码信道的中心频率。
当成功地获取导频和同步信道，但是电路检测到意外的系统标识 (例如，SID)时，可能获取了相邻信道的图像。如果系统标识是可接 受的或者非决定性的指示，并且同步信道将移动台定向到不能解调的 新信道，那么可能已经获取相邻信道的图像。无论是图像可疑的哪一
种情况，偏移频率都被从当前值以螺旋式"剧变"(bump)，例如大 于15kHz的大的步长。利用被"剧变"的偏移频率重新获取导频，然后 执行螺旋式步进直至成功地获取导频。当电路检测到多个可能的相邻 信道图像时，其紧随成功的导频和同步信道获取之后，电路以螺旋式 方式"剧变"偏移频率，并重新获取导频。在获取所有三个导频信道、 同步信道和寻呼信道之后，电路通过利用具有下述温度的数据点更新 频率调整表的方式来调整晶体振荡器，其中在所说的温度上能成功地 获取频率。因此，当使用移动台时需重复地校准晶体振荡器。对于没 有非易失性存储的执行过程，可以省略存储步骤，导致了效率的降低。
一种在CDMA蜂窝系统中获取信道的方法包括从温度调整表中 读取数据点，如果存在则使理想曲线拟合于数据点，估算晶体振荡器 的温度，以及设置信道获取的初始频率。该方法尝试在初始频率加上 偏移频率的频率上获取导频信道，其中该偏移频率最初被设置为零。 如果判断没有获取导频信道，那么偏移频率被设置为第一偏移。然后 尝试在初始频率加上第一偏移的频率上获取导频信道。如果判断没有 在初始频率加上第一偏移的频率上获取到导频信道，那么以螺旋的方 式变化偏移频率。然后重复地尝试初始频率加上偏移频率上获取导频， 所述偏移频率是多个螺旋式序列0， +1， -1， +2， -2， +3， -3…。
如果判断已经获取导频信道，那么尝试在能成功地获取导频信道 的频率上获取同步信道。如果没有成功获取同步信道，那么重新尝试 在该相同的中心频率上获取导频信道，并且该方法返回到导频信道获 取步骤。重新尝试补偿了潜在的短期的不良信道条件。如果判断己经 获取同步信道，那么确定是否检测到期待的系统标识(例如，SID)。 所期待的系统标识表明所期待的CDMA蜂窝系统。如果系统标识正如 预料的那样，那么尝试在能成功地获取同步信道的频率上获取寻呼信
道。当成功获取导频信道、同步信道和寻呼信道时，就已经确定了指 定温度下晶体振荡器的实际频率误差。该温度和频率的频率调整表被 更新。
在下面的详细说明中描述了其他的实施方式和优点。该概要并非 表明用于定义本发明。本发明是由权利要求定义的。


附图举例说明了本发明的实施方式，其中在所述附图中相同的附图 标记表示相同的组件。
图1是利用晶体振荡器获取CDMA代码信道的电路的原理性框图； 图2是图1的晶体振荡器的频率误差对比温度的曲线图3是利用图1的晶体振荡器获取CDMA代码信道的步骤的流程图4是显示相邻CDMA通信信道的频率间隔的图5是显示信号频带的中心频率的图，其中以该信号频带的中心频 率尝试获取频率；
图6是用于在图5获取的频率中变化偏移频率的步骤的流程图；以及
图7是显示中心频率的图，其中在比图5所示的频率刻度更大的频率 刻度上以该中心频率尝试获取频率。
具体实施例方式
现在将详细参照本发明的一些实施方式，在所述附图中举例说明 了实施方式的实例。
图1是在生成调谐信号(tuning signal)过程中利用晶体振荡器11 获取CDMA代码信道的电路10的简化方框图。晶体振荡器1.输出晶 体振荡器时钟信号(XOCLK) 12,其频率随温度变化而变化。在一个 实施方式中，晶体振荡器11是19.2 MHz的晶体振荡器。制造晶体振 荡器11的成本比VCTCXO少，该VCTCXO包括补偿输出频率上的温 度影响的电路。因此，制造包含与VCTCXO相对的晶体振荡器的手机 (也称作移动台)的价格比较低廉。在该实例中，晶体振荡器ll的频 率误差(Af/f)大约是+Z-9ppm。 GSM移动台通常仅使用晶体振荡器来 生成调谐信号。使用用于CDMA信号捕获的晶体振荡器具有这样的优
点其能够在单片GSM/CDMA解决方案中利用相同的振荡器来生成
调谐信号。
图2显示了在晶体振荡器11的频率误差和温度之间的关系的曲线 图。在该实施方式中，晶体振荡器11包含石英晶体。实线曲线13表 示类似于晶体振荡器11的石英晶体切片的理想曲线。在大约25°C上 测量基线输出频率。在该实例中，类似于晶体振荡器11的理想晶体的 输出频率在大约-20。C时增加至大约+8ppm，在大约70°C时减小至大 约-8ppm。虚线曲线14表示在由晶体振荡器11输出的XO CLK12的频 率误差和温度之间的实际关系。通过使理想曲线拟合于通过校准获得 的数据点的方式来确定在温度上的实际频率误差。校准通常在制造厂 中执行。例如，数据点15和16分别测量于25。C和-40。C，然后理想 曲线13被移动了 17所指的量并拟合于点16从而获取实际的频率误差 曲线。在该实例中，晶体振荡器11实际上显示出由于+A10ppm的温度 变化所导致的频率误差(Af/f)。晶体振荡器11的实际频率误差可以 达到由温度变化所引起的频率误差的两倍。由于制造过程的不同，针 对每个零件，剩余的频率误差也是不同的。在该实例中，0°C的实际 频率误差大约是2.5ppm，大于理想曲线。电路IO允许在获取连续代码 信道时确定实际频率误差，借此减少在制造厂必须执行的校准量。减 少在制造厂中执行的校准量可以降低制造包含电路10的移动台的成 本。
返回到图1， XO CLK12通过时钟调节器18调节并被用作本地振 荡器20的基准时钟(REF CLK) 19。本地振荡器20生成用作调谐信 号的本地振荡器(LO)信号21。在该实施例中，本地振荡器20是 sigma-delta， Frac-N锁相环路(PLL)。在其他实施例中，本地振荡器 20是直接数字合成器(Direct Digital Synthesizer, DDS)。在RF接收 器22中，LO信号21与从天线24接收的输入RF信号23混频。在获 取前向业务信道以前，包含电路10的移动台首先从导频信道、同步信 道和寻呼信道获取时间和代码信息。对本领域的普通技术人员来说， 导频可以是码分导频、时分导频或者这二者的组合，诸如在lxEV-DO an UMTS中发现的那样。同样地，各种格式的同步和系统开销(寻呼) 信息能被用作同步和系统开销(寻呼)信息。
信道获取处理取决于移动台生成具有十分精确频率的调谐信号的 能力，以与RF载波混频并产生可辨认的代码信道。当下变频的频带的
中心频率与所要求的代码信道的正确的中心频率相差大于+/- 2ppm时， 通常难以获取代码信道。如果使用适当的方法来补偿晶体振荡器的频 率误差，那么尽管如此仍可以使用具有大于+/-2 111频率误差的晶体振 荡器来生成具有充足准确性的调谐信号以获取代码信道。另一方面， 在该实例中，使用不具备剩余电路IO并且不执行制造厂校准的晶体振 荡器ll的那些移动台将难以在寒冷的日子里获取代码信道。在(fC， 调谐信号的频率将变得比理想曲线13快大于2ppm，如图2所示的那 样。当LO信号21具有正确的中心频率时，RF接收器22输出数字I 和Q采样(同相和正交采样)25，从数字I和Q采样可以获取代码信 道。
图3是举例说明用于利用晶体振荡器来获取CDMA代码信道的方 法的流程图，该晶体振荡器显示出相对大的频率误差，例如大于 +/-5ppm。在图3中举例说明的方法是由图1的电路IO执行的，并且 不需要制造厂校准以获取晶体振荡器11的实际频率误差曲线14。在该 方法的初始四个步骤，理想曲线拟合于可用的数据点(如果有的话)， 从而获取当前频率误差值。电路IO使用当前频率误差值来生成具有导 致代码信道的中心频率的误差小于+/-5 01的LO信号21。后面的步骤 然后产生具有相对小频率误差的中心频率的代码信道，例如小于 +/-5ppm。
在初始步骤26中，由处理器28从非易失性存储器27中读取频率 调整表。非易失性存储器27和处理器28被包括在电路10的数字移动 台调制解调器29中。另一方面，晶体振荡器ll、时钟调节器18、本 地振荡器20和RF接收器22被包含在电路10的RF模拟芯片30中。 在步骤26之后，频率调整表包含沿着图2的理想曲线13的点。在步 骤31，理想曲线13被拟合于任何可用的数据点。在该实例中，仅仅数 据点15是可用的。因此，随着步骤31，电路10将参照拟合曲线32， 如图2所示。在步骤33中，电路10获取接近晶体振荡器11的温度的 温度测量。然后在步骤34中通过沿着拟合曲线32映射测量温度的方 式确定当前频率误差值。例如，对0。C的测量温度而言，当前频率误差值被确定为大约+8 ppm。
在步骤35中，电路10尝试在利用当前频率误差值所获得的初始 频率上获取导频代码信道。存在两种机制使电路IO根据当前频率误差 值移动代码信道的中心频率。第一种机制调整LO信号21，第二种机 制直接调整在输入RF信号23被下变频之后由RP接收器22输出的频 率的信号。
图4显示了三个相邻单向CDMA通信信道的频率间隔。在该实例 中，中心信道表示宽带输入RF信号23。宽带输入RF信号23是用于 从基站向多个移动台发送数据的前向CDMA通信信道，多个移动台包 括包含电路10的那些移动台。基站通过传送利用不同的扩展序列码的 代码信道，来经由输入RF信号23同时传送相关小区中所有当前移动 台的用户数据。代码信道是与频率信道并列的逻辑信道，并在相同的 RF载波上传送。在IS-95标准中，代码信道包括导频信道、同步信道 高达七个的寻呼信道和多个前向业务信道。每个CDMA通信信道被分 配1.25MHz的频谱，其中1.2288MHz被用作无线电信道，剩余的大约 20kHz被用作无线电信道之间的防护频带。全部代码信道共享相同的 频谱，并占据整个1.2288MHz的宽带无线电信道。
返回到用于移动在图3的步骤35中所使用的偏移频率的两种机 制，第一种机制通过调节由晶体振荡器11输出的XOCLK12的方式来 调整LO信号21。处理器28发送数字LO频率控制信号36到时钟调 节器18。时钟调节器18然后取决于LO频率控制信号36输出具有可 能快于或者慢于XO CLK12的频率的REF CLK19。因为REF CLK19 是由本地振荡器20的PLL接收的基准时钟信号，所以REF CLK19的 频率的变化导致LO信号21的频率的相应变化。RF接收器22使用LO 信号21来下变频输入RF信号23，输入RF信号23然后被分成I和Q 分量25。 LO信号21的频率变化导致I和Q采样25的中心频率发生 变化。由RF接收器22输出的宽带I和Q采样25包含代码信道，并具 有取决于LO频率控制信号36而可能或者可能没有被移动的中心频率。
用于移动代码信道的中心频率的第二种机制包括从RF接收器22 接收I和Q采样25的频率旋转器(frequency rotator) 37。 处理器28 发送数字旋转器频率控制信号38到频率旋转器37。根据旋转器频率控
制信号38，频率旋转器37移动由RP接收器22输出的宽带I和Q采 样25的中心频率。频率旋转器37通过执行相位旋转的方式来移动I 和Q采样25的表现频率(apparent frequency)。由频率旋转器37输出 的I和Q采样25然后被正交移相键控(QPSK)解调器39所接收。由 QPSK解调器39接收的I和Q采样25的中心频率取决于旋转器频率控 制信号38可能已经或者可还没有被移动。在该实施例中，时钟调节器 18和本地振荡器20用于粗调代码信道的中心频率，而频率旋转器37 用于精调。本地振荡器20包括比频率旋转器37更宽的动态范围的 PLL。通过利用频率旋转器37而不是利用通常将占据RF模拟芯片30 上的更多空间的并以比本地振荡器20的较低精确度的PLL更高的时钟 速度运行的精确的PLL来执行精调的方式，可以降低电路IO的制造成 本。
在图3的频率获取方法的判断步骤40中，电路10确定是否已经 从I和Q采样25获取导频代码信道。初始频率获取是在初始频率加上 被设置为零的偏移频率后得到的频率上执行的。判断是否已经获取导 频信道的步骤包括计算伪随机或者伪噪声(PN)序列和I和Q采样25 的向量外积(cross product)。电路10包括PN发生器，PN发生器由反 馈环路、模2加法器和触发器式寄存器的网络组成。具有N位寄存器 的PN发生器能够生成长度为2^1的PN序列。当具有正确偏移的PN 序列与在基站上最初扩展的发送的数据信号的PN序列相匹配时，电路 10检测到表明已经获取导频信道的很好相关的能量。QPSK解调器39 检测很好相关的能量并在解调状态信号41中表明与处理器28的相关 度。
除将I和Q采样25与预定导频PN偏移的PN序列相关之外，QPSK 解调器39还解扩展具有PN序列的I和Q采样并施加反沃尔什函数。 在IS-95标准中，经由代码信道从基站传送的数据被首先被分组成20ms 的帧，进行巻积编码，重复以调整数据率然后交织。每个代码信道然 后被在基站中利用长度为64的64沃尔什函数之一正交扩展。扩展沃 尔什函数的位被称作码片。利用沃尔什函数的扩展是以1.2288 Mcps (mega chips per second,兆码片/每秒)的固定码片率执行的。因为沃 尔什函数是相互正交的，所以由沃尔什函数扩展的代码信道也是正交
的。正交扩展在到移动台的所有信道当中提供了正交信道化，其中的 移动台是在由基站所覆盖的小区内。因此，到每个移动台的前向业务 信道是利用不同的沃尔什函数扩展的。尽管如此仍存在来自利用相同 沃尔什函数的邻近小区中的信道的干扰。此外，因为即使利用不同沃 尔什函数的邻近单元中非同步扩展的代码信道不是时间校准的并且因 而导致不是正交的，所以也存在干扰。因此，每个代码信道还利用一 对正交的导频PN序列来扩展。所生成的一对信道被作为一对正交移相
键控(QPSK)波形从基站传送到移动台。这一对波形是I和Q采样25。 在一个实施例中，导频PN二进制序列具有2。或者32,768的长度。因 此，每个代码信道是作为一对I和Q信号传送的，每个I和Q信号具 有32,768个码片的周期。利用1.2288 Mcps的码片率，32,768个码片 的周期与26.67 ms的周期相对应。
在IS-95标准中，蜂窝系统中的全部基站都使用相同的PN序列， 但具有不同的导频PN偏移。IS-95标准使用在32，768码片PN序列上 的偏移之间512个具有64码片间隔的唯一时间偏移。PN序列调制是 以与沃尔什函数调制相同的时钟速率执行的。一对正交的PN序列是同 相(I-信道)序列和正交(Q-信道)序列。在单个小区中(或者扇区化 小区的单个扇区中)传送的所有代码信道使用与导频PN序列相同的时 间偏移。因此，每个基站使用不同的时间偏移来标识其前向CDMA通 信信道。特定导频PN偏移可以被CDMA蜂窝系统内的非邻近小区所 使用。
导频信道、同步信道、寻呼信道和前向业务信道中的每一个是利 用不同的沃尔什函数生成的。导频信道是每个CDMA基站一直传送的 未调制的、直序扩频信号。导频信道被利用编号为零的沃尔什代码(Wo) 来扩展。沃尔什代码零由全部零组成。每个移动台监控导频信道以获 取前向CDMA信道的时间。导频信道提供相位基准给移动台以进行相 干解调，并允许移动台同步到码片时钟。给导频信道提供比给其他代 码信道更高的功率水平，以便于信道的获取。导频信道还被用于比较 在不同基站之间的信号强度，从而确定何时将呼叫越区切换到相邻的 基站。
同步信道是经编码、交织、扩展的和调制的扩频信号。同步信道
是利用编号为32的沃尔什代码(W32)扩展的。移动台使用同步信道 来获取初始时间同步。同步信道消息是经由同步信道传送的，并包括 诸如系统时间、偏移本地时间、导频短PN序列偏移、夏令时间指示符
(daylight saving time indicator)和寻呼信道的数据率之类的信息。 寻呼信道也是经编码、交织、扩展和调制的扩频信号。IS-95标准 定义了利用沃尔什代码号1-7扩展的七个寻呼信道。寻呼信道将控制信 息和寻呼从基站传送到移动台。当对移动台产生呼叫时，移动台经由 所分配的寻呼信道从基站接收寻呼。基本寻呼信道是利用编号为1的 沃尔什代码(W,)扩展的。移动台首先检査寻呼信道W,。如果寻呼信 道W,不是适当的，那么移动台然后利用散列函数检査正确的寻呼信 道。
如果在步骤40中获取导频信道，那么电路10前进至判断步骤42。 在步骤42，电路10确定是否已经获取同步信道。为了获取同步信道， QPSK解调器39向I和Q采样25施加编号为32的沃尔什码(W32) 的反变换(inverse),所述I和Q采样25已经利用从正确的导频PN偏 移开始的PN序列解扩展。QPSK解调器39的输出然后被输出编码符 号44的块解交织器43解交织。诸如维特比解码器之类的巻积解码器 45然后解码代码符号44并且输出同步信道消息的帧46。电路10根 据循环冗余校验(CRC)值和检测到符号误差的低发生率(low incidence)来确定是否已经获取同步信道。处理器28确定是否已经核 对帧级CRC值和消息级CRC值。根据协议，预定数目的连续帧误差 被定义为同步信道的损失。
在判断步骤47中，电路10确定包含于同步信道消息中的系统标 识(例如，系统标识号(system identification number, S1D))和网络标 识号(network identification number, NID)是否与移动台己计划期待 的值相匹配。系统包括组成CDMA蜂窝系统的全部基站，该CDMA 蜂窝系统使用特定的CDMA通信信道。网络可以是那些基站的子集。 例如，网络可以被定义为由指定的集中基站控制器(Centralized Base Station Controller, CBSC)控制的全部基站。根据IS-683，移动台包含 系统标识号的系统记录，该系统标识号定义了 CDMA蜂窝系统的优选 漫游列表。系统记录了点以用于获取定义了供系统使用的信道的记录。
当电路10尝试获取特定信道上的蜂窝服务时，处理器28期待査找与
信道有关的系统的系统标识。在该实施例中，处理器28分析帧46以 判断SID和NTD是否与期望值匹配。
如果SID和NTD是象期望的那样，那么电路10尝试获取适当的 寻呼信道。在步骤48中，电路10调整LO信号21的频率以获取寻呼 信道。正如获取导频信道和同步信道的情况一样，频率旋转器37和本 地振荡器20与时钟调节器18相结合以将I和Q采样25的中心频率置 于正确的频率从而获取寻呼信道。在一些情况下，寻呼信道可以位于 不同的CDMA通信信道中，并且电路10迅速地转到那个信道上。
在判断步骤49中，电路10判断是否已经获取寻呼信道。处理器 28检査包含控制信息和寻呼的消息的CRC值。处理器28还检查寻呼 信道中的符号误差。如果在步骤49中获取寻呼信道，然后频率获取结 束，并且移动台可以经由前向业务信道接收通信。对语音通信而言， 来自经解调、去交织、巻积解码的帧的数据被在语音编/译码器 (coder/decoder， CODEC) 50中再次解码以生成音频输出信号。在步 骤49中成功获取频率之后，电路10通过将额外的数据点添加到频率 调整表中的方式来校准晶体振荡器11。
在步骤51中，电路10根据中心频率判断晶体振荡器11的频率误 差，其中以该中心频率获取导频、同步和寻呼信道。在步骤52中，电 路10再次获取在频率获取结束之后立刻粗略估计晶体振荡器11的温 度的温度测量。然后在步骤53中，数据点被添加到与测量温度上的频 率误差对应的频率调整表中。例如，在测量温度是-4(TC并且频率误差 与+6ppm对应的情况下，图2的数据点16被添加到频率调整表中。当 电路10接下来执行频率获取时，理想曲线13将拟合于两个数据点15 和16，并且紧随步骤31，电路10将参考拟合曲线14，如图2所示。借 此利用移动台的继续使用来执行晶体振荡器11的全面校准，从而减少 了必须在制造厂中执行的校准数量。进行中的校准还具有一个附加优 点，频率误差的补偿随着移动台和晶体振荡器U寿命而发生改变。
返回到判定步骤40，电路10判断在该实例中没有获取导频信道。 以等于初始频率加上偏移频率的第一中心频率来初次尝试获取。初始 频率是从拟合曲线32中获取的，偏移频率被设置为零。现在在步骤54
中，偏移频率被变到第一偏移值。在一个实例中，第一偏移值被设置
为1 kHz。在步骤55中，电路10判断偏移频率是否己经变得大于预定
可允许倍数。例如最大可允许变化数被设置为二十。在那种情况下， 如果在第一中心频率上和经由十九个偏移频率步骤获取的十九个随后 的中心频率上尝试之后仍没有获取导频信道，那么当偏移频率第二十 次变化并达到最大数目时就停止其他获取频率的尝试。在那种情况下，
导频信道获取失败，如在步骤56中所指示的那样。
在步骤55中没有达到最大数目允许步骤的情况下，设置第二中心 频率。第二中心频率是初始频率加上偏移频率，其中偏移频率现在已 经被设置为第一偏移值。在步骤35中重新获取第二中心频率上的导频 信道。在该实例中在步骤40中仍没有成功地获取导频信道。在步骤54， 偏移频率被变化为第二偏移值。第二偏移值与第一偏移值相反。在该 实例中，第一偏移值被设置为1 kHz，因此第二偏移值被设置为-lkHz。 然后重复步骤55、 35和40。在对获取导频信道的每一次连续不成功的 尝试之后，改变偏移频率以便执行对正确中心频率的"螺旋式搜索"。 因此在该实例中频率获取是在等于初始频率加上偏移频率的中心频率 上执行的，该偏移频率是"螺旋式"序列0， +1， -1， +2 ， -2， +3， -3，…(kHz)。如果偏移频率一直变化到-10kHz，但仍没有在该偏移上 获取导频信道，那么在步骤56中将表明导频信道获取失败。
在该实例中在步骤40中成功地获取导频信道之后，在步骤42中 没有获取同步信道。在步骤57中，电路10判断是否已经进行了大于 预定次数的可允许尝试来获取同步信道。只是在已经获取导频信道以 后才尝试获取同步信道，而不考虑已经尝试多少次来利用不同的偏移 频率尝试获取导频信道。在已经执行最大次数尝试来获取同步信道的 情况下，在步骤58中表明同步信道获取失败。如果在步骤57中判断 还没有执行最大次数的尝试来获取同步信道，那么频率获取返回到步 骤35，利用与最后尝试获取同步信道时所在的频率相同的偏移频率。 然后重复在步骤40中的导频信道获取和在步骤42中的同歩信道获取。
在该实例中，在已经成功地获取导频信道和同步信道之后，电路 IO判断包含于同步信道消息中的SID或者NID (或者二者)是否与在 移动台中预编程的值不相配。当电路10检测到不期望的SID或者NID
时，电路10剧变步骤59中的偏移频率。偏移频率被通过将剧变的偏 移添加到当前使用的中心频率的方式而被移动，该中心频率是初始频
率加上在步骤54中最后设置的偏移频率。(在步骤54中最初设置偏移 频率以前，使用零的偏移频率)剧变的偏移一般大于15kHz。在该实 例中，使用20kHz的剧变的偏移。
在步骤60中，电路10判断偏移频率是否已经剧变大于预定可允 许次数。例如，可允许剧变的最大数目可以是5。可允许剧变的最大次 数通常小于可允许变化的数目。在已经到达可允许剧变的最大次数的 情况下，还没有获取正确的同步信道，对频率获取的其他尝试将停止。 在那种情况下，在步骤58中表明同步信道获取失败。在步骤60中如 果判断还没有达到最大剧变次数，那么频率获取返回到步骤35，利用 与最后尝试获取同步信道所在的频率相同的偏移频率(具有剧变的偏 移。然后重复步骤40中的导频信道获取和步骤42中的同步信道获取。
在已经获取导频信道和同步信道并检测到期待的系统标识信息 (诸如SID禾P/或MD)之后，在判定步骤49中可能仍未获取寻呼信 道。因为寻呼信道的解调处理比导频和同步信道的解调处理更严格， 所以可能会出现不能获取寻呼信道的情况。此外，如果在属于相同蜂 窝操作者的CDMA通信信道上获取了相邻信道的图像，那么SID禾口/ 或NID可能具有期望值，但是正确的寻呼信道将不会出现。电路10 通过检查寻呼信道的帧级CRC值和消息级CRC值的方式来判断没有 获取寻呼信道。当在步骤49中没有获取寻呼信道时，电路10返回到 步骤59并剧变偏移频率。
图5举例说明了这样的中心频率，其中在三个假定搜索操作61-63 中尝试以所述中心频率来进行频率获取。图6是用于改变图3的步骤 54中的偏移频率以执行"螺旋式搜索"的步骤64-75的流程图。在一 个实施例中，在处理器28上运行的软件栈执行图6的改变方法。在图 5的假定搜索操作61中执行步骤64至73。搜索操作61始于步骤64， 其中提取第一中心频率的第一I和Q采样。第一中心频率是初始频率 加上偏移频率，该偏移频率被设置为零。在步骤65中电路IO判断第 一 I和Q采样与预定PN序列不相关之后，在步骤66中电路10将偏移 频率设置为第一偏移。在步骤67，在第二中心频率上提取第二 I和Q
采样，第二中心频率是初始频率加上在歩骤66中设置的第一偏移频率。
在步骤68中电路10判断第二 I和Q釆样与预定PN序列不相关之后， 在步骤69中电路10将偏移频率设置为第二偏移。第二偏移是第一偏 移的负一倍。在步骤70中，在第三中心频率上提取的第三I和Q采样， 其中第三中心频率是初始频率加上在步骤69中设置的第二偏移频率。 在步骤71中判断第三I和Q采样与预定PN序列不相关，并且在步骤 72中偏移频率被设置为第三偏移。第三偏移是第一偏移的两倍。在步 骤73，在第四中心频率上提取第四I和Q采样，其中第四中心频率是 初始频率加上在步骤72中设置的第三偏移频率。在步骤74中，电路 10判断第四I和Q采样与预定PN序列相关。在步骤75，电路10根据 第四I和Q采样解调导频信道、同步信道和寻呼信道。
图5的搜索操作62举例说明了在螺旋式搜索中改变偏移频率的步 骤，该螺旋式搜索最终获取具有不期望的SID或者NID的同步信道。 频带76中的I和Q采样被以在离正确中心频率77大于20 kHz的中心 频率为中心。在检测到不期望的SID或者NID之后，电路10搜索具 有已被剧变大于15kHz的中心频率的I和Q采样78的频带中的导频信 道。当利用已经剧变的偏移频率没有从频带78获取导频信道时，最终 从频带79获取导频信道，该频带79的中心频率已经根据剧变的频率 而被改变。搜索操作62还举例说明了偏移频率的第一次改变可以是负 的频率值。
搜索操作63从充分远离正确的中心频率77的中心频率开始，结 果获取了相邻信道的图像。以与1.2288MHz宽CDMA通信信道的正确 中心频率偏离20kHz的中心频率来获取频率可以导致从相邻的1.2288 MHz宽CDMA通信信道中获取图像。这种相邻信道的获取可能出现， 例如，其中相邻信道的信号强度比将要获取的信道的信号强度强60dB 以上。在频带80的中心频率上，获取相邻通信信道的导频信道和同步 信道。当检测到不同CDMA蜂窝系统的不期望的SID时，电路10剧 变偏移频率。在频带81的剧变的中心频率上，还检测到不正确的SID。 因此，电路10再次剧变中心频率，其中第二剧变的偏移是第一剧变的 偏移的负一倍。从频带82的第二剧变的中心频率开始，通过改变偏移 频率的方式执行螺旋式搜索，直至获取导频、同步和寻呼信道。
图7举例说明了在比图5所示的的频率刻度更大的频率刻度上尝
试获取代码信道所在的中心频率。显示了三个额外的假定搜索操作83 -85，其中代码信道最终是在中心频率86上获取的。图7指定了尝试在 该中心频率获取的中心频率的各种值，其中SF表示初始频率，OFFSET 表示偏移，BUMP表示剧变的偏移。散列的圆形(hashed circle)表示 以其获取相邻信道图像并检测意外的SID或者NID的中心频率。
在一个实施例中，用于获取代码信道和执行螺旋式搜索的方法是 在诸如处理器28之类的数字处理装置中执行的，数字处理装置分别执 行与图3和图6所示的步骤相对应的指令序列。在一个实施例中，这 些指令存在于诸如非易失性存储器27之类的数据存储媒体的逻辑结构 中。非易失性存储器27是处理器可读取介质，诸如随机存取存储器 (RAM)之类。处理器28在执行指令以前从非易失性存储器读取指令。 做为选择，指令可以以半导体器件或者其他适当的数据存储设备上的 计算机程序代码元素的形式来实现。在那种情况下，指令可以作为处 理器28的硬件部件实现。
尽管已经处于教学目的结合某些特定实施方式描述了本发明，但 是本发明不限于此。尽管诸如频率旋转器37之类的电路10的某些组 件在上文中被描述为数字移动台调制解调器29的一部分，但是这些组 件也可以作为RF模拟芯片30的一部分。相反地，本发明可以这样实 现，其中RF模拟芯片30的组件被合并到数字移动台调制解调器29中。 尽管电路10使用PLL和频率旋转器这二者来移动中心频率，但是图3 和图6的方法还可以仅利用PLL或者仅利用频率旋转器来实现。如上 所述特定沃尔什函数被分配给各种代码信道。不考虑分配给特定代码 信道的特定正交码，可以利用如上所述的方法来获取频率。
提供了对所公开实施例的前述说明，从而使得任何所属技术领域 的专业人员能够实现或者使用本发明。对本领域的技术人员而言可以 很容易的对这些实施方式进行各种修改，并且在不脱离本发明的精神 或范围的情况下可以将在此定义的通用原理应用于其他实施方式。因 此，本发明并非意限于在此显示的实施方式，而是与符合在此公开的 原理和非常规设计的最宽范围相一致。
权利要求
1.一种在CDMA蜂窝系统中获取信道的方法，包括以下步骤(a)尝试在第一中心频率上获取导频信道，其中所述第一中心频率是初始频率加上偏移频率，其中所述偏移频率被设置为零；(b)确定还没有获取所述导频信道；(c)将所述偏移频率设置成第一偏移；以及(d)尝试在第二中心频率上获取所述导频信道，其中所述第二中心频率是所述初始频率加上在步骤(c)中设置的偏移频率。
2. 根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤(e) 确定已经获取到所述导频信道；以及(f) 尝试在所述第二中心频率上获取同步信道。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中在解调与预定二进制伪噪声 序列相关的I和Q采样之后，获取所述导频信道。
4. 根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤(g) 确定还没有获取所述同步信道；以及(h) 再次尝试在第二中心频率上获取所述导频信道。
5. 根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤(g) 确定已经获取所述同步信道，其中所述同步信道包含系统标识；(h) 确定所述系统标识未标识所述CDMA蜂窝系统；(i) 将偏移频率设置成第二偏移，其中所述第二偏移等于所述第一 偏移加上剧变的偏移，其中所述剧变的偏移大于15kHz;以及(j)再次尝试在第三中心频率上获取所述导频信道，其中所述第三 中心频率是初始频率加上在步骤(i)中设置的偏移频率。
6. 根据权利要求2所述的方法，还包括以下步骤 (g)确定已经获取所述同步信道，其中所述同步信道包含系统标识； (h) 确定所述系统标识标识所述CDMA蜂窝系统；以及(i) 尝试在第二中心频率上获取寻呼信道。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(a)中尝试获取导频信 道的步骤是利用具有温度的晶体振荡器执行的，并且其中所述初始频 率随着所述晶体振荡器的温度的变化而发生变化。
8. 根据权利要求l所述的方法，其中在步骤(d)中尝试在第二中心 频率上获取导频信道的步骤是利用频率旋转器执行的。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述CDMA蜂窝系统支持选 自包括IS-95、 lxEV-DO、 UMTS和IS-2000的组中的技术标准。
10. —种在CDMA蜂窝系统中获取频率的方法，包括以下步骤(a) 提取具有第一中心频率的第一 I和Q采样，其中所述第一中心 频率是初始频率加上偏移频率，并且其中所述偏移频率被设置为零；(b) 确定所述第一 I和Q采样与预定二进制序列不相关； (C)将所述偏移频率设置成第一偏移；以及(d) 提取具有第二中心频率的第二 I和Q采样，其中所述第二中心 频率是所述初始频率加上在步骤(c)中设置的偏移频率。
11. 根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤(e) 当所述第二 I和Q采样与预定二进制序列相关时根据第二 I和Q 采样解调导频信道、同步信道和寻呼信道。
12. 根据权利要求10所述的方法，其中所述预定二进制序列是伪 噪声序列。
13. 根据权利要求10所述的方法，其中所述预定二进制序列是沃 尔ff函数。
14. 根据权利要求10所述的方法，其中在步骤(a)中提取第一 I和 Q采样的步骤是利用具有温度的晶体振荡器执行的，并且其中所述初 始频率随着所述晶体振荡器的温度的变化而发生变化。
15. 根据权利要求IO所述的方法，其中在步骤(d)中提取所述第二I和Q采样的步骤是利用频率旋转器执行的。
16. 根据权利要求IO所述的方法，还包括以下步骤(e) 确定所述第二 I和Q采样与预定二进制序列不相关；以及(f) 将偏移频率设置成第二偏移，其中所述第二偏移是第一偏移的 负一倍。
17. 根据权利要求16所述的方法，还包括以下步骤(g) 提取具有第三中心频率的第三I和Q采样，其中所述第三中心频率是所述初始频率加上偏移频率，以及其中所述偏移频率被设置为第二偏移；(h) 确定所述第三I和Q采样与预定二进制序列不相关；以及(i) 将偏移频率设置成第三偏移，其中所述第三偏移是第一偏移的
18. 根据权利要求10所述的方法，还包括以下步骤(e) 确定所述第二 I和Q采样与预定二进制序列相关，其中所述第 二I和Q采样包含同步信道消息；(f) 确定所述同步信道消息未标识所述CDMA蜂窝系统；以及(g) 将偏移频率剧变至第一偏移加上剧变的偏移，其中所述剧变的 偏移大于15kHz。
19. 一种电路包括解调器，其接收I和Q采样并输出解调状态信号，其中所述I和Q 采样具有等于初始频率加上偏移频率的中心频率； 解码器，其输出帧；以及处理器，其接收所述帧和所述解调状态信号并输出频率控制信号， 其中响应于所述频率控制信号设置所述偏移频率。
20. 根据权利要求19所述的电路，其中所述解调器将所述I和Q 采样与伪随机序列相关，其中所述解调状态信号具有取决于I和Q采 样与伪随机序列的相关性的值，以及其中所述频率控制信号的值取决 于所述解调状态信号的值。
21. 根据权利要求19所述的电路，其中所述解调器利用伪随机序 列解扩展所述I和Q采样。
22. 根据权利要求19所述的电路，其中所述帧包含CDMA系统标 识号，其中所述处理器判断所述CDMA系统标识号与预定号码不匹配， 以及其中所述频率控制信号具有基于所述CDMA系统标识号与预定号 码不匹配的判定的值。
23. 根据权利要求22所述的电路，其中当所述频率控制信号具有 基于所述CDMA系统标识号与预定号码不匹配的判定的值时，所述偏 移频率大于15kHz。
24. 根据权利要求19所述的电路，还包括频率旋转器，其响应于所述频率控制信号调整I和Q采样的中心 频率。
25. —种电路，包括解调器，其接收具有等于初始频率加上偏移频率的中心频率的I 和Q采样，其中所述解调器输出解调状态信号；以及用于通过根据所述解调状态信号调整所述偏移频率的方式获取导 频信道的装置。
26. 根据权利要求25所述的电路，其中所述I和Q采样是利用具 有温度的晶体振荡器从RF载波中提取的，并且其中所述初始频率随着 所述晶体振荡器的温度的变化而发生变化。
27.根据权利要求25所述的电路，其中所述装置包括频率旋转器。
全文摘要
CDMA代码信道是利用无温度补偿且生成具有相对大频率误差(例如+/-5ppm)的调谐信号的晶体振荡器获取的。以不偏离的初始频率首次尝试获取信道，其中初始频率是通过令理想的温度/频率误差曲线拟合于有效的实际数据点的方式获取的。如果导频获取不成功，偏移频率以“螺旋的”方式变化，并且重复执行导频的获取。当导频和同步信道被成功地获取但是系统标识是不期望的时，相邻信道图像已经被获取，并且偏移频率被以大的步长(例如，15kHz)剧变。导频获取是利用螺旋式的变化重新执行的。在每次成功获取导频、同步和寻呼信道之后通过使数据点保留在获取频率是成功的温度的频率调整表中的方式调整晶体振荡器。
文档编号H04B1/707GK101180805SQ200680017575
公开日2008年5月14日 申请日期2006年3月24日 优先权日2005年3月24日
发明者J·A·哈奇森, L·杭, R·D·休斯 申请人:高通股份有限公司