专利名称：无线呼叫系统的自动频率校正装置和方法
技术领域：
本发明涉及无线呼叫系统的自动频率校正装置和方法，和特别涉及能够适合于作为无线呼叫系统的组成部分的移动站的自动频率校正装置和方法。
这种类型的某些常规的无线呼叫系统具有安装在移动站中的自动频率校正装置。例如，日本专利公开No.3-70335披露了一种安装在移动站中的自动频率校正装置。描述在这个参考文献中的自动频率对应于装置在来自发送基站的特定接收数据间隔中检测接收频率和本振频率之间的误差，和选择校正所检测的误差的校正数据。利用这种操作，参考振荡器是与来自发送基站的接收频率相匹配的，允许移动站执行精确、稳定的接收和传输控制。
但是，在这种类型的无线呼叫系统中，为了使本振频率精确和稳定，每个移动站必须利用诸如TCXO(温度补偿晶体振荡器)之类的高精度的振荡器和包括诸如频率表和A/D变换器之类的特殊部件的自动频率校正电路。为此，为了改善在每个移动站本振频率的精度，控制电路成本和体积不可避免地要增加，导致满足设备的经济、小型的要求是困难的。
此外，因为在来自发送基站的接收频率的基础上执行自动频率校正，在接收信号的接收率低的状态下，不能获得合适的接收频率，但如果在这种情况下使用高精度振荡器，又涉及价格性能比的问题。
再有，当接收信号的接收率低时，自动频率校正部分不能执行稳定的工作。
本发明的一个目的是提供一种在宽范围内获得稳定的接收率的自动频率校正装置和方法。
本发明的另一个目的是提供一种允许减小电路规模的自动频率校正装置和方法。
为了实现上述目的，按照本发明提供的用于无线呼叫系统的自动频率校正装置和方法包括接收装置，用于接收由作为各个单元的各个帧构成的呼叫信号，每个单元由一个帧同步部分和一个数据部分构成；本机振荡装置，用于产生本振频率；解调装置，用于解调利用来自本机振荡装置的本振频率变换呼叫信号为接收中频后的所接收的信号；和频率校正装置，用于在从解调装置输出的被解调信号的帧同步部分的频率的基础上校正本机振荡装置的本振频率。
图1是表示按照本发明的具有自动频率校正功能的移动站的方框图；图2是表示图1中的校正控制部分的详细安排的方框图；图3是表示在图1的移动站中执行频率校正控制的程序的流程图；和图4是表示图1中的接收控制部分的详细安排的方框图。
下面将参照各个附图对本发明进行详细的描述。
图1表示按照本发明的实施例的具有自动频率校正功能的移动站。参照图1，来自多个无线呼叫系统(假设这些系统是系统A和B)的各发送基站的由帧同步部分和数据部分构成的无线接收数据10和11被接收天线100和101接收。混频器102和103分别混频无线接收数据10和11与由本机振荡部分110和111产生的本振频率22和23，变换它们为接收的中频频率12和13。
解调部分104和105分别变换接收的中频频率12和13为电压值，输出解调的输出电压信号14和15(从信号中去掉直流分量)用于接收数据的处理，和解调的输出电压信号16和18(未去掉直流分量)用于自动频率校正。
接收控制部分106对解调的输出电压信号14和15执行数据处理。此时，接收控制部分106从解调数据14和15中检测用于执行校正的定时，和输出校正定时控制信号24。与此同时，接收控制部分106在解调数据14和15的基础上确定显示最高信号接收率的无线呼叫系统，和输出指示将被用于校正的无线呼叫系统的接收选择信号17。
校正控制部分108按照接收选择信号17从显示最高信号接收率的无线呼叫系统中选择解调的输出电压信号16和18的一个作为接收数据，和检测在接收数据中的帧同步部分的频率和本机参考振荡频率之间的频率误差。
如果存在着频率误差，校正控制部分108根据频率误差的状态，选择预先设置在校正控制部分108的存储器中的校正控制量数据20，和输出该数据到D/A变换器109。
D/A变换器109执行校正控制量数据20的数/模变换，产生用于本振频率校正的模拟输出信号，因此校正参考振荡器107的频率。分别用于系统A和B的本振部分110和111基于校正的参考振荡频率25产生系统A和B所要求的本振频率22和23，和输出本振频率22和23到混频器102和103。
图4表示图1中的接收控制部分106的详细安排。参照图4，在接收控制部分106中，定时控制部分106a的比特同步部分401和404分别输出与基于解调的输出电压信号14和15的信号比特率(1600bps)相同步的取样参考时钟40和42。数据取样部分402和405响应于取样参考时钟40和42分别取样解调的输出电压14和15，输出取样的数据41和43。帧同步检测部分403和404分别从取样的数据41和43中检测帧同步部分，和输出指示在预定时间周期内的检测频率的接收率信号46和47。帧同步检测部分403和406还从帧同步部分的检测部分中计算校正执行定时，和输出作为校准器定时信号44和45的信号，该信号在校正执行间隔(更具体地讲，在每个帧同步部分的第0比特和第16比特之间的间隔)被设置在“高”电平。
定时检测部分106b相互比较接收率信号46和47，确定一个呈现高接收率的无线呼叫系统，和输出指示将被用于校正的无线呼叫系统的接收选择信号17。选择器部分408按照接收选择信号17选择将被用于校正的校正定时信号44和45之一，并将其输出作为校正定时控制信号24。
图2表示图1中的校正控制部分108的详细安排。参照图2，因为来自解调部分104和105的解调输出电压信号16和18未被去掉直流分量振荡频率偏移，表现为电压值的变化。为了检测这种偏移，比较器200和201分别比较解调的输出电压信号16和18与在各个比特单元中上下参考电压。
如果检测到一个比特低于上参考电压，则负偏移被确定。在这种情况下，从负偏移确定结果31和33的每个中删除一个脉冲。如果检测到一个比特高于下参考电压，则正偏移被确定。在这种情况下，从正偏移确定结果30和32的每个中删除一个脉冲。如果没有偏移，对应于该比特数的脉冲被输出。
选择部分202根据来自接收控制部分106的接收选择信号，选择对应于呈现最高信号接收率的无线呼叫系统偏移确定结果。偏移检测计数器203和204上计数所选择的偏移确定结果输出34和35。如果偏移检测计数器203和204的至少一个计数值在预定时间周期中未达到预定值，则确定一个频率偏移。结果，每个包含二进制信号的正偏移计数结果36和负偏移计数结果37被输出。
校正量选择部分205按照两个偏移计数结果36和37，从存储器206中读出校正量数据38，和作为校正量20输出这个数据到D/A变换器109。参考号码207表示由比较器200和201、选择器部分202和偏移检测计数器203和204构成的频率误差检测部分。
接下来将参照图3的流程图描述具有上述安排的移动站的操作。当这个移动站每次开始从系统A和B接收信号时，解调部分104和105在步骤S300、S301、S310、和S311解调接收信号为接收中频信号12和13。在步骤S303和S313中，校正控制部分108的比较器200和201同时比较帧同步部分的解调输出电压信号16和18与在各比特的各个单元中的参考电压，执行频率校正检测。
在此同时，在校正控制部分108中，在步骤S302和S312中定时控制部分106a从解调结果中检测同步码型，和通过定时确定部分106b输出校正定时控制信号。在步骤S304中，定时确定部分106按照校正定时控制信号24从解调结果中确定呈现最高信号接收率的无线呼叫系统，和输出指示确定结果的接收选择信号17。校正控制部分108的选择器部分202按照接收选择信号17，选择来自比较器200和201的对应于呈现最高信号接收率的系统A和B的无线呼叫系统的比较结果之一，以便使用所选择的比较结果用于校正控制。
在步骤S306中，由校正控制部分108的偏移检测计数器203和204对所选择的比较结果进行计数。偏移检测计数器203和204输出正的偏移计数结果36和负的偏移计数结果37，每个包括一个二进制值和指示在一个预定时间周期过后是否该计数值已经超过预定值。在步骤S307中，校正控制部分108的校正量选择部分205根据来自偏移检测计数器203和204的计数结果36和37的组合确定是否频率的状态对应于在步骤S315和S318中指示的状态14之一。
如果在步骤S307中确定是状态1，则在步骤S315中负偏移被检测。如果确定是状态2，则在步骤S316中正偏移被检测。如果在步骤S307中确定是状态3，则在步骤S317中没有频率偏移被检测。如果确定是状态4，则在步骤S318中对应于在步骤S315到S317没有的状态的未定义状态被检测。
一种未定义状态被检测的情况将被描述在下面。在校正定时中存在着16比特(8代表“10”)。如果没有偏移存在，则正偏移检测计数器203的计数值变为“8”，和负偏移检测计数器204的计数值变为“8”。例如，如果正频率偏移存在，则负偏移检测计数器204的计数值仍为“8”，但正偏移检测计数器203的计数值达不到“8”。在这种情况下，未确定状态是一种因为无线干扰信号不能变正确解调的状态，或者是一种因为信号的电场电平太低接收无线信号不能被正确调制的状态。在这种情况下，因为获得不规则的已调电压信号(该信号不是8个重复“01”的16比特信号)，正和负偏移检测计数器203和204两者的计数值都不能达到“8”。因此，在两个计数器203和204都达到预定计数值的未定义状态下不能执行频率校正，因为根据有误差的数据对频率校正的执行会导致可靠性上恶化。
如果频率偏移不存在或未定义状态分别在步骤S317和S318中被检测校正控制部分108的校正量选择部分205设置校正量数据为以前数据的0电平。如果在步骤S315和S316中频率偏移被分别检测到，校正量选择部分205在偏移计数结果36和37的基础上从在存储器206的校正量数据38中读出对应的校正量20。读出的校正量20被D/A变换器109从数字量变换为模拟量。
在步骤S320中，执行参考振荡器107的校正。在步骤S321和S322中，用于系统A和B的本振部分110和111振荡出经校正的本振频率。然后流程图返回到步骤S300和S310，重复上述的处理。
在步骤S302和S312中，接收控制部分106当同步码型的检测时识别帧的位置，和在一种交替的码型位置上启动校正定时控制信号24执行校正。当校正定时控制信号24被启动时，计数器203和204被启动。当校正定时控制信号未被启动时，计数器203和204被复位为“0”。在帧同步部分的频率被计数的预定时间周期过后，如上所述，在来自计数器203和204的两个计数结果的组合的基础上确定4个状态即状态1到4之一。
上述状态1到4下面将更为详细的描述。状态1是负偏移被检测到的状态，从而负偏移检测计数器204没有计数达到预定值，但是正偏移检测计数器203已经计数达到预定值。
状态2是正偏移被检测到的状态，从而正偏移检测计数器203没有达到预定值，但是负偏移检测计数器204已经达到预定值。
状态3是没有频率偏移被检测到的状态，从而正和负偏移检测计数器203和204两者都已计数达到预定值。状态4是正和负偏移检测计数器203和204两者都未计数达到预定值的一个未定义状态。
校正量选择部分205根据状态确定结果从存储在存储器206中的多个校正水平的校正量数据中选择一个所需要的校正水平。校正量选择部分205从存储在存储器206若干水平的校正量数据中选择一个中间水平的数据。校正控制部分108执行在各个帧的单元中的上述状态确定操作。如果确定状态1，选择高于在前一帧所选择的校正量数据一个水平等级的校正量数据。如果确定状态2，选择低于在前一帧所选择的校正量数据一个水平等级的校正量数据。如果确定状态3或4，选择与前一帧所选择的相同的校正量数据。然后以这种方式选择的校正量数据20被输出。
校正量数据20通过D/A变换器109被用于控制参考振荡器107，以便校正参考振荡频率25。本振部分110和111在参考振荡频率25的基础上，分别产生本振频率22和23，和将它们输出到混频器102和103。
结果，用于系统A和B的本振部分110和111被校正，而不用考虑是否频率校正是利用自身接收频率执行的，因此允许利用另外系统的接收频率对自身系统的本振频率信号进行校正。通过重复在各个帧的单元中的上述一系列操作，始终执行自动频率校正，以稳定每个本机振荡器的振荡频率。
按照这个实施例，在能够从多个系统接收信号的移动站中，即使接收信号将从呈现低接收率的系统接收，通过根据呈现高信号接收率的系统中帧同步部分的频率，检测参考振荡器的误差从将被接收的信号中也能够执行对该系统的本振频率的自动频率校正。利用这种操作，可以改善本振频率校正的可靠性。
在上述实施例中，接收来自两个无线呼叫系统的呼叫信号。但是，显而易见，本发明可以应用到呼叫信号是从三个或更多无线呼叫系统接收的情况。
正如上面已经描述的那样，按照本发明，接收频率和振荡器频率之间的误差不需要由包括A/D变换器、频率表等的复杂的电路装置进行检测，和接收频率和参考振荡器的振荡频率之间的误差可以仅利用比较器和计数器电路进行检测。因此，该电路可以在体积上被减小和可以实现降低成本的目的。
此外，当利用应当进行接收的一个系统的接收频率执行自动频率校正时，不要求复杂的控制电路，和校正是利用另外的系统执行时，自动频率控制容易都进行执行。利用这种操作，将要接收信号的系统的振荡频率的精度可以被改善。
即使从其接收信号的系统的接收率是低的，利用在宽范围可以获得稳定接收率的无线选择呼叫接收机的接收频率可以实现本振频率的自动频率校正。由于这个原因，例如，在一种包括其中接收率相当低的许多区域的系统中，例如，个人手持电话系统(PHS)中，不利用高精度振荡器也可以实现稳定的接收和发送控制。
权利要求
1.一种用于无线呼叫系统的频率校正设备，其特征在于包括接收装置，用于接收由各个帧作为各个单元的呼叫信号(10、11)，每个单元由帧同步部分和数据部分构成；本机振荡装置(110、111)，用于产生本振频率(22、23)；解调装置(104、105)，用于在利用来自本振装置的部件振荡频率变换器呼叫信号为接收中频频率后解调接收的呼叫信号；和频率校正装置(108)，用于基于从所述解调装置输出的被解调的信号(16、18)的帧同步部分的频率，校正所述本振装置的本振频率。
2.按照权利要求1的设备，其中所述频率校正装置基于呼叫信号的帧同步部分的频率校正所述本振装置的本振频率，该呼叫信号是由所述接收装置同时从多个无线呼叫系统接收的呼叫信号，该呼叫信号是由一个呈现最高信号接收率的无线呼叫系统发送的信号。
3.按照权利要求2的设备，其中所述频率校正装置包括误差检测装置(207)，用于检测从所述解调装置输出的已解调信号的帧同步部分的频率和来自所述本机振荡装置的本振频率之间的频率误差；和校正量控制装置，用于基于来自所述误差检测装置的指示频率误差的信号(36、37)，输出指示所述本振装置的本振频率的校正量的信号。
4.按照权利要求3的设备，还包括预先设置对应于频率误差的校正量数据(30)的存储器(206)；和其中所述校正量控制装置按照来自所述误差检测装置的指示频率误差的信号，从所述存储器读出校正量数据(20)，和基于读出的校正量数据，校正所述本机振荡器的本振频率。
5.按照权利要求4的设备，还包括定时检测装置(160a)，用于基于从所述解调装置输出的已解调信号(14、15)，和指示每个无线呼叫系统的信号接收率信号，输出执行校正的校正定时信号；和确定装置(160b)，用于基于从所述定时检测装置输出的指示每个无线呼叫系统的信号接收率信号，确定呈现最高信号接收率的无线呼叫系统。
6.按照权利要求5的设备，其中所述确定装置输出指示呈现最高信号接收率的无线呼叫系统的接收选择信号(17)；和所述频率校正装置按照来自所述确定装置的接收选择信号，从呈现最高信号接收率的无线呼叫系统选择一个呼叫信号的帧同步部分的频率和基于所选择的频率校正所述本机振荡装置的本振频率。
7.按照权利要求3的设备，其中所述接收装置是由用于从第一和第二无线呼叫系统接收呼叫信号的第一和第二天线构成的；所述解调装置包括第一和第二解调装置，用于解调来自所述第一和第二天线的接收信号，和输出含有直流分量的解调信号；所述误差检测装置包括第一和第二比较器(200、201)，用于利用上下限参考电压比较来自第一和第二解调部分的解调信号的比特电压；选择器(202)，用于基于指示呈现最高信号接收率的无线呼叫系统的接收选择信号(17)，从所述第一和第二比较器选择一对上下限比较结果(30-33)；和第一和第二计数器(203、204)，用于分别计数从所述选择器输出的上和下限比较结果(34、35)，和输出计数结果(36、37)作为指示误差校正量的信号，该信号指示是否计数值已经达到一个预定值；和所述校正控制装置基于来自所述第一和第二计数器的计数结果的组合，确定是否所述本机振荡装置的本振频率被校正，和控制校正量。
8.按照权利要求7的设备，还包括比较定时控制装置(106a)，用于按照来自所述解调装置的被解调信号中包含的同步码型，识别帧的位置，和启动定时信号(24)；和其中当定时控制信号被启动时，所述第一和第二计数器被启动，和当定时控制信号不启动时，第一和第二计数器被复位。
9.按照权利要求7的设备，其中如果来自所述第一和第二计数器的计数结果的组合是指示负偏移检测的状态1，所述校正量控制装置输出高于前一帧所选择的校正量数据一个水平等级的校正量数据；如果该组合是指示正偏移检测的状态2，则输出低于前一帧所选择的校正量数据一个水平等级的校正量数据；和如果该组合是指示没有偏移的状态3和是未定义状态的状态4，则输出与在前一帧所选择的相同的校正量数据。
10.一种频率校正方法，其特征在于包括以下步骤接收从多个无线呼叫系统发送的和由各个帧作为各个单元构成的呼叫信号(10、11)，每个单元由帧同步部分和数据部分构成；利用本振频率(22、23)变换接收的呼叫信号为接收中频信号(12、13)，和解调这些信号；按照解调信号(14、15)确定呈现最高信号接收的无线寻呼系统；检测来自按照呈现最高信号接收率确定的无线呼叫系统的呼叫信号的帧同步部分的频率与本振频率之间的频率误差；和基于指示检测的频率误差的信号(36、37)，校正本振频率。
11.按照权利要求10的方法，还包括检测定时的步骤，在该定时上基于包含在解调数据中的同步码型，和每个无线呼叫系统的信号接收率，执行频率校正；和其中确定无线呼叫系统的步骤包括从检测的每个无线呼叫系统的信号接收率中确定呈现最高信号接收率的无线呼叫系统。
12.按照权利要求10的方法，其中校正本振频率的步骤包括按照指示检测的频率误差的信号，从存储器(206)读出事先存储的校正量数据(20)的步骤；和根据读出的校正量数据校正本振频率的步骤。
13.按照权利要求10的方法，其中确定无线呼叫系统的步骤包括按照包含在解调的信号中的同步码型识别帧的位置，和启动定时控制信号(24)的步骤；当定时控制信号被启动时，启动频率误差检测操作的步骤；和当定时控制信号被不启动时，复位频率误差检测操作的步骤。
全文摘要
一种无线呼叫系统的频率校正装置包括接收天线、本振部分、解调部分、和校正控制部分。接收天线接收由各个帧作为各个单元构成的信号,每个单元由帧同步部分和数据部分构成。本振部分产生本振频率。解调部分在利用来自本振部分的本振频率变换呼叫信号为接收的中频频率后解调接收的呼叫信号。校正控制部分根据来自解调部分的被解调信号的帧同步部分的频率,校正本振部分的本振频率。
文档编号H04Q7/06GK1190826SQ97109400
公开日1998年8月19日 申请日期1997年11月20日 优先权日1996年11月20日
发明者宇田吉秀 申请人:日本电气株式会社