Pll頻率選擇的制作方法

Pll頻率選擇的制作方法
【專利摘要】一種控制PLL的頻率選擇的方法，所述PLL與無線通信網絡的裝置配合使用，無線通信網絡例如是通用移動通信系統(UMTS)網絡，所述方法包括：-接收第一組信號測量值；-將所述第一組信號測量值與第一閾值比較，且根據所述第一組信號測量值與所述第一閾值比較的結果，選擇性地將所述PLL頻率從第一值切換到第二值；-進一步接收第二組信號測量值；和，-將所述第二組信號測量值與不同于所述第一閾值的第二閾值比較，以及根據所述第二組信號測量值與所述第二閾值比較的結果，選擇性地將所述PLL頻率從所述第二值切換到所述第一值。
【專利說明】PLL頻率選擇

【技術領域】
[0001]本發明涉及無線通信網絡中的鎖相環路(PLL)，尤其涉及用于控制PLL頻率選擇的方法和裝置，其允許減小該網絡的服務小區中的寄生頻率。

【背景技術】
[0002]PLL技術已經出現很長時間且在無線通信網絡中具有廣泛的應用。其通常用于實施諸如解調、解碼、同步、頻率合成或者采樣的操作。
[0003]在頻率合成器中，例如，PLL技術可以用于從一個或多個基準源生成一個或多個精確的信號振蕩頻率。例如，在射頻(RF)接收器中，PLL可以關聯于信號混合器。信號混合器是這樣的電路:通過將RF信號與在通過PLL所生成的給定頻率下振蕩的信號組合，能夠將信號從RF頻帶內的給定頻率轉換成稱為中頻(IF)的另一較低頻率。然而，除了 RF信號之外，通過PLL的操作所生成的其他振蕩頻率可以到達混頻器的輸入端。這些不需要的信號(稱為雜散信號)也可以在IF頻帶內被轉換，從而導致接收器在信噪比(SNR)方面的性能的降低。
[0004]在接收器的其他部分中，PLL技術還可以用于生成精確的采樣頻率，該采樣頻率可以用作模數轉換器(ADC)的輸入。ADC是將給定頻率的模擬信號轉換成數字信號的電路。然而，除了模擬信號的頻率之外，通過PLL所生成的其他頻率可以到達ADC的模擬輸入端。這些不需要信號(在該上下文中也稱為雜散信號)會影響數字輸出信號的精度，從而導致ADC變差，因此導致接收器的性能變差。
[0005]為了解決這些問題，可以考慮一些解決方案以將默認的PLL頻率切換成另一較合適的頻率。預期效果是將雜散信號從有用的模擬信號的頻帶寬度中去除。然而，該技術(稱為頻率回避)具有一些缺點，這是因為會做出錯誤的PLL頻率變化決策，這會導致用于再同步PLL的時間的浪費。此外，會經歷“乒乓”效應，由此，PLL頻率變化得太頻繁。所有這些導致接收器性能變差。
[0006]因此，需要改善PLL頻率的控制方案，例如，用于防止無線通信網絡的接收器的性能變差，同時避免或者至少減小上述負面效果。


【發明內容】

[0007]通過采集與信號閾值比較的多組信號測量值，可以克服這些問題。
[0008]事實上，第一方面提出了一種控制PLL的頻率選擇的方法，該PLL與無線通信網絡的裝置配合使用，該無線通信網絡例如是通用移動通信系統(UMTS)網絡，所述方法包括以下步驟:在滑動窗口期間，接收在所述裝置的操作頻率處所執行的第一組信號測量值；將所述第一組信號測量值與第一閾值比較，且根據所述第一組信號測量值與所述第一閾值比較的結果，選擇性地將所述PLL頻率從第一值切換到第二值；在所述PLL頻率已經從所述第一值變化到第二值之后，重新設置滑動窗口且進一步在滑動窗口期間接收在所述裝置的操作頻率處所執行的第二組信號測量值；和，將所述第二組信號測量值與不同于所述第一閾值的第二閾值比較，以及根據所述第二組信號測量值與所述第二閾值比較的結果，選擇性地將所述PLL頻率從第二值切換到第一值。
[0009]第二方面涉及一種接收器，包括用于控制PLL的頻率選擇的機制，該PLL與無線通信網絡的裝置配合使用，該無線通信網絡例如是通用移動通信系統(UMTS)網絡，所述接收器包括:配置成在滑動窗口期間，接收在所述裝置的操作頻率處所執行的第一組信號測量值的單元；
[0010]配置成將所述第一組信號測量值與第一閾值比較且根據所述第一組信號測量值與所述第一閾值比較的結果選擇性地將所述PLL頻率從第一值切換到第二值的單元；在所述PLL頻率已經從所述第一值變化到第二值之后，配置成重新設置滑動窗口且進一步配置用于在滑動窗口期間接收在所述裝置的操作頻率處所執行的第二組信號測量值；和，配置成將所述第二組信號測量值與不同于所述第一閾值的第二閾值比較，以及根據所述第二組信號測量值與所述第二閾值比較的結果，選擇性地將所述PLL頻率從第二值切換到所述第一值的單元。
[0011]另一方面涉及一種包括第二方面的接收器的無線裝置，例如，智能電話、平板電腦或者計算機。
[0012]因此，在體現該頻率回避方案的原理的接收器中，對于PLL頻率從一個給定值到至少一個不同值的交替變化，利用兩個不同的信號閾值，基于多個信號測量值，觸發PLL頻率變化決策，因此具有滯后效應。該用于改變PLL頻率的控制方案具有的優勢是避免錯誤的變化的PLL頻率決策和“乒乓”效應。
[0013]在一個實施方式中，當第一組信號測量值中的所有信號測量值超出第一閾值時，通過基于在前的比較的事件，觸發PLL頻率從第一值變化到第二值。PLL頻率默認設置成第一值。PLL頻率的第二值可以選自給定的頻率的列表。例如，這允許使用分別關聯于各個頻率的一組離散控制值容易地實現，該控制值可以存儲在數據寄存器中。
[0014]第一閾值可以是這樣的信號電平:低于該信號電平，大量的雜散信號將最終導致不可接受的接收器的性能變差。這具有的優點是保證，僅當接收器在對雜散信號最敏感的操作范圍內操作時，進行PLL頻率變化。因此，可以減小錯誤的PLL頻率變化的可能性。
[0015]在另一實施方式中，當至少三分之一的第二組信號測量值超出第二閾值時，通過基于在前的比較的事件，觸發PLL頻率從第二值變化到第一值。第二閾值可以是這樣的信號電平:高于該信號電平，大量的雜散信號將對接收器性能具有可以忽略的影響。這有助于保證，僅當接收器在認為對雜散信號最不敏感的操作范圍內操作時，進行PLL頻率變化。因此，可以限制從一個PLL頻率到另一 PLL頻率的頻繁的“乒乓”切換。
[0016]根據所提出的解決方案的特征，該組信號測量值被固定成對應于在滑動窗口上所收集的N個信號測量值，其中，N是大于I的整數。這有助于保證，在觸發PLL頻率變化之前，考慮充足的時段上的信號的可變性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]結合附圖，從以下說明的示例性考慮可以獲得所提出的解決方案的更透徹的理解，其中:
[0018]圖1a和圖1b是示出PLL技術的現有技術用法的框圖。
[0019]圖2和圖3是裝置的實施方式的框圖。
[0020]圖4是方法的實施方式的流程圖。

【具體實施方式】
[0021]在附圖中，同樣的附圖標記在不同的附圖中表示同樣的部件。當解釋說明書和其關聯的權利要求書時，諸如“包括”、“包含”、“并入”、“含有”、“是”和“具有”的表述應該以非排他的方式來理解，即，理解成允許存在沒有明確定義的其他項目或部件。單數的引用還可以理解成復數的引用，反之亦然。
[0022]圖1a是示出與混頻器100關聯的PLL技術的現有技術用法的框圖。在該示例中，PLL 200被配置成用于從一個或多個基準源在PLL的輸出端103處生成一個或多個精確的信號振蕩頻率，該信號振蕩頻率會與混頻器100的輸入端101組合。這將在混頻器100的輸出端102處生成混合的輸出信號。在該示例中，通過PLL 200的操作在PLL的輸出端103處所生成的振蕩頻率可到達混頻器100的輸入端101。該實現方式可對應于用于RF信號的解調操作的RF降頻轉換的操作，其中，PLL 100用來指定RF信號的采樣速率。
[0023]圖1b是示出與ADC 104關聯的PLL技術的現有技術用法的框圖。在該示例中，PLL200被配置成用于從一個或多個基準源在PLL的輸出端103處生成一個或多個精確的信號振蕩頻率，該信號振蕩頻率會與ADC 104的輸入端105組合。這將在ADC 104的輸出端106處生成離散時間數字信號。在該示例中，通過PLL 200的操作在PLL的輸出端103處所生成的振蕩頻率可到達ADC 104的輸入端105。該實現方式可對應于RF信號的模數轉換的操作，其中，PLL 100指定RF信號的采樣速率。
[0024]在以下說明中，將考慮以諸如通用移動通信系統(UMTS)網絡的無線通信網絡的無線接收器所呈現的提出方案。該接收器位于該網絡的服務小區中且使用用于降頻轉換和處理從服務小區所接收的RF信號的混頻器。然而，下文給出的實施例應該理解成僅僅是說明而決不是限制所提出的解決方案的范圍。
[0025]圖2是根據所提出的解決方案的實施方式的無線接收器的配置的框圖。其包括控制單元400、混頻器100、PLL 200和RF單元300。RF單元300包括濾波器301、低噪聲放大器302和RF信號處理器303。在該配置中，在天線500上從服務小區所接收的RF信號首先通過濾波器301進行濾波，以便在考慮的信道內僅保持RF信號。然后，LNA 302將濾波后的RF信號放大，這是由于所接收的RF信號由于在空氣中的傳播而通常是弱的。最后，處理器303對得到的RF信號執行一些操作，諸如，RF信號測量參數的計算。在UMTS網絡的情況中，這樣的參數可以是接收信號碼功率(RSCP)測量參數或者芯片能量與總功率的比(Ec/1)的測量參數。處理器303連接到控制單元400和混頻器100兩者。當處理器303連接到混頻器100時，其發送在RF單元300中已經濾波和放大的RF信號Srf。RF信號Srf然后在混頻器100中與通過PLL所生成的振蕩頻率PLLfrai組合。該組合得到中間IF信號Sif,該中間IF信號Sif進一步在無線接收器的其他部分中使用。
[0026]當處理器303連接到控制單元400時，其將RF信號測量參數S^arams (例如，RSCP或Ec/1測量參數)發送到控制單元400。這些測量參數通常在許多無線通信網絡中是必須的且主要用于評價所接收的RF信號的質量和強度。例如，在無線局域網(WLAN)中，接收信號強度指示(RSSI)等效于RSCP，以及信噪比(SNR)等效于Ec/1。因此，控制單元400可以將命令Cm發送到PLL200以基于信號測量參數Srt params指示PLL 200的頻率變化，以便避免在混頻器100的輸入端101處接收雜散信號。
[0027]現參考圖3將描述命令Cm的生成，圖3示出控制單元400的實現方式的實施例。控制單元400包括:接收信號測量單元410，開關420，比較器430、440，與RF信號測量閾值450,460關聯的決策塊470。例如，閾值450、460可以是存儲在裝置的任一合適的數據寄存器中的參數。
[0028]在該實施方式中，在給定滑動窗口期間，在信號測量單元410處接收信號測量參數Srfj)arams。所收集的信號測量參數Srtparans可優選是非連續的。如本文所使用的，術語“非連續的”是指在大于一個時刻處所獲得的信號測量參數Srf params，其中，這些時刻通過至少是傳播信道的延遲擴展的2倍大的時間量分開。非連續的要求有助于保證考慮RF信號的可變性(即，在天線500上從服務小區所接收的RF信號隨時間波動的事實)。因此，僅采用連續的信號測量參數Srf params在評價RF信號的質量和/或強度的真實性質中會產生誤導，因此導致由命令Cm表征的錯誤的PLL頻率變化決策。因此，不連續的信號測量參數Srt paMS是評價充足的時段上的RF信號行為的良好方式。
[0029]因此，已經采集的一組信號測量參數Srt paMS被發送到開關420，其決定哪個比較器430、440可以用于與關聯閾值450、關聯閾值460的比較。在將該組信號測量參數Srt paMS與關聯閾值450、關聯閾值460比較時，各個比較器450、比較器460具有不同的標準。各個閾值450、460可以是信號質量閾值(例如，Ec/1閾值或SNR閾值)且可以是信號強度閾值，例如，RSCP閾值或者RSSI閾值。通過決策塊470控制開關420的行為。
[0030]默認情況下，決策塊470指示開關420選擇與較不嚴格的閾值450、閾值460關聯的比較器450、比較器460。較不嚴格的閾值是基于信號測量參數Srt paMS較不困難地改變PLL頻率的閾值。決策塊470的另一能力是當與閾值450、閾值460關聯的比較器430、比較器440的結果不成功時，向接收信號測量單元410請求另一組信號測量參數Srt params。這意味著，在PLL 200上不需要PLL頻率變化。決策塊的另一能力是將命令C1^發送到PLL 200以基于與閾值450、閾值460關聯的比較器430、比較器440的結果來指示PLL 200的頻率變化。下文描述Cm命令的生成。將考慮示例:閾值450是第一閾值，且閾值460是第二閾值。然而，重要的是記住這一點，其可以轉換而不脫離所提出的解決方案的范圍。
[0031]當PLL 200在設定成第一值的頻率下操作時且當所有組第一 RF信號測量參數Srfparams超出第一閾值450時，決策塊470發送命令Cm，該命令Cm指示PLL 200以將PLL頻率從第一值切換到第二值。如果上文陳述的介詞“超出”被理解成介詞“低于”，則第一給定的信號閾值將優選是這樣的信號電平:低于該信號電平，大量的雜散信號將最終導致不可接受的接收器變差。另一方面，如果上文陳述的介詞“超出”被理解成介詞“高于”，則第一給定的信號閾值將優選是這樣的信號電平:高于該信號電平，大量的雜散信號將最終導致不可接受的接收器變差。在一些變型中，可以將介詞“超出”理解成對應于介詞“低于”，這取決于考慮的測量值的定義。在這兩種情況中，這有助于保證，僅當接收器被考慮為對雜散信號最敏感時，做出PLL頻率變化。因此，可以減小錯誤的PLL頻率變化的可能性。
[0032]當PLL 200在設置為第一值的頻率下操作時且當不是所有組第一 RF信號測量參數Srtjjaraiis都超出第一給定閾值450時，決策塊470將命令發送到接收信號測量單元410，其指示接收新的一組RF信號測量參數
[0033]當PLL 200在設置為第二值的頻率下操作時且當一組第二 RF信號測量參數Srfparams中的至少三分之一超出第二給定閾值460時，決策塊470發送命令Cm，其指示PLL 200以將PLL頻率從第二值切換到第一值。如果上文陳述的介詞“超出”被理解成介詞“高于”，則第二給定信號閾值將優選是這樣的信號電平:高于該信號電平，大量的雜散信號將對接收器變差產生可以忽略的影響。另一方面，如果上文陳述的介詞“超出”被理解成介詞“低于”，則第二給定的信號閾值將優選是這樣的信號電平:低于該信號電平，大量的雜散信號將對接收器變差產生可以忽略的影響。一個實施方式將考慮介詞“超出”被視為介詞“高于”。在這兩種情況中，這有助于保證，僅當接收器被考慮為對雜散信號最不敏感時，做出PLL頻率變化。因此，可以限制到另一 PLL頻率變化的頻繁的“乒乓”切換。
[0034]當PLL 200在設置為第二值的頻率下操作時且當不是所有的第一 RF信號測量參數Srtjjaraiis都超出第二給定閾值460時，決策塊470將命令發送到接收信號測量單元410，指示接收新的一組RF信號測量參數S,f_paMms。
[0035]參考圖4，在步驟S500中，默認的PLL頻率被設置成PLL_fl。在步驟S510中，滑動窗口被重置使得其不含有信號測量參數Srtjjarams (例如，RSCP測量參數)。滑動窗口在重置之后在步驟S520中被進一步使用以收集信號測量參數Srfjjarams (例如，RSCP測量參數)。在步驟S530中，執行測試以確認在滑動窗口中是否已經收集至少N個信號測量參數SrfP_>s (例如，RSCP測量參數)。
[0036]如果不是這樣的情況，則在步驟S520中信號測量參數Srfjjarams (例如，RSCP測量參數)的收集將繼續。相反，如果在步驟S520中，在滑動窗口中已經收集至少N個信號測量參數SrfJ)aMms(例如，RSCP測量參數)，則算法繼續進行步驟S540。在步驟S540中，滑動窗口的所有的信號測量參數Srfjjaraiis (例如，RSCP測量參數)與第一閾值THl比較。
[0037]如果滑動窗口的至少一個信號測量參數Srt paMS (例如，RSCP測量參數)大于閾值TH1，則在步驟S520中信號測量參數Srfjjarams (例如，RSCP測量參數)的收集將繼續。相反，如果滑動窗口的所有的信號測量參數Srt paMS (例如，RSCP測量參數)都低于閾值THl，則算法繼續進行步驟S550。在步驟S550中，PLL頻率從PLL_fl變化到PLL_f2。
[0038]在步驟S560中，滑動窗口被重置使得其不含有信號測量參數Srfjjarams (例如，RSCP測量參數)。滑動窗口在重置后在步驟S570中被進一步使用以收集信號測量參數Srt paMS，例如RSCP測量參數。在步驟S580中，執行測試以確認是否至少N/3的信號測量參數SrfparafflS (例如，RSCP測量參數)已經在滑動窗口中被收集，其中，N是信號測量參數Srfjjarams的數目。
[0039]如果不是這樣的情況，則在步驟S570中信號測量參數Srfjjarams (例如，RSCP測量參數)的收集將繼續。相反，如果在步驟S570期間在滑動窗口中已經收集至少N/3的信號測量參數Srf paramsHf^n, RSCP測量參數)，則算法繼續進行步驟S580。在步驟S580中，滑動窗口的所有的信號測量參數(例如，RSCP測量參數)與第二閾值TH2比較。
[0040]如果滑動窗口的至少一個信號測量參數Srt paMS (例如，RSCP測量參數)低于閾值TH2，則在步驟570中信號測量參數Srt paraiis (例如，RSCP測量參數)的收集將繼續。相反，如果滑動窗口的所有的信號測量參數Srt paMS (例如，RSCP測量參數)大于閾值TH2，則算法繼續返回到步驟S510，在步驟S510處，PLL頻率從PLL_f2變回到PLL_fl。
[0041]所提出的解決方案不僅可應用于在混頻器中所用的PLL，而且也可應用于ADC，例如，更一般地可應用于無線裝置內的所有類型的PLL，其中，從PLL的操作產生的雜散信號會影響裝置的效率。
[0042]雖然在附圖和前述說明中已經具體說明和描述所提出的解決方案時，但應該理解，該上述說明和描述應該僅被視為說明性的和示例性的，所提出的解決方案不限于所公開的實施方式。在實施所要求保護的提出的解決方案中，從附圖、公開內容和所附的權利要求書的研讀中，本領域的技術人員可以理解和實現所公開的實施方式的其他變型。因此，希望將這些變型包括在權利要求書的范圍內。
[0043]在權利要求書中，詞語“包括”不排除其他的元件或步驟，不定冠詞“一”或“一個”不排除多個。單一處理器或其他單元可實現在權利要求書中所記載的多個項目的功能。僅僅在互相不同的從屬權利要求中記載不同特征的事實不表示，這些特征的組合不可以被有利地使用。在權利要求書中的任何附圖標記不應該理解成限制所提出的解決方案的范圍。
【權利要求】
1.一種控制PLL的頻率選擇的方法，所述PLL與無線通信網絡的裝置配合使用，且所述無線通信網絡例如是通用移動通信系統(UMTS)網絡，所述方法包括: -在滑動窗口期間，接收在所述裝置的操作頻率處所執行的第一組信號測量值； -將所述第一組信號測量值與第一閾值比較，且根據所述第一組信號測量值與所述第一閾值比較的結果，選擇性地將所述PLL頻率從第一值切換到第二值； -在所述PLL頻率已經從所述第一值變化到所述第二值之后，重新設置所述滑動窗口且進一步在所述滑動窗口期間接收在所述裝置的操作頻率處所執行的第二組信號測量值；和 -將所述第二組信號測量值與不同于所述第一閾值的第二閾值比較，以及根據所述第二組信號測量值與所述第二閾值比較的結果，選擇性地將所述PLL頻率從所述第二值切換到所述第一值。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述滑動窗口的寬度被固定成對應于N個非連續的信號測量值，其中，N是大于I的整數。
3.根據權利要求1至2中任一項所述的方法，其中，所述第一組信號測量值和所述第二組信號測量值包括信號質量測量值，例如，芯片能量與總功率(Ec/1)的比值測量值和/或信號強度測量值，例如，接收信號碼功率(RSCP)測量值；其中，所述第一閾值和所述第二閾值分別是信號質量閾值，例如Ec/1閾值和/或信號強度閾值，例如RSCP閾值。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的方法，其中，當所述第一組信號測量值中的所有信號測量值超出所述第一閾值時，執行將所述PLL頻率從所述第一值變化到所述第二值。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法，其中，當所述第二組信號測量值的至少約三分之一的信號測量值超出所述第二閾值時，執行將所述PLL頻率從所述第二值變化到所述第一值。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述第二PLL頻率值選自給定的PLL頻率的列表。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其中，所述第一閾值沒有所述第二閾值嚴格。
8.一種接收器，包括用于控制PLL的頻率選擇的機制，所述PLL與無線通信網絡的裝置配合使用，且所述無線通信網絡例如是通用移動通信系統(UMTS)網絡，所述接收器包括: -配置成在滑動窗口期間，接收在所述裝置的操作頻率處所執行的第一組信號測量值的單元； -配置成將所述第一組信號測量值與第一閾值比較，且根據所述第一組信號測量值與所述第一閾值比較的結果，選擇性地將所述PLL頻率從第一值切換到第二值的單元； -在所述PLL頻率已經從所述第一值變化到所述第二值之后，配置成用于重新設置所述滑動窗口且進一步配置成在所述滑動窗口期間接收在所述裝置的操作頻率處所執行的第二組信號測量值的單元；和 -配置成將所述第二組信號測量值與不同于所述第一閾值的第二閾值比較，以及根據所述第二組信號測量值與所述第二閾值比較的結果，選擇性地將所述PLL頻率從所述第二值切換到所述第一值的單元。
9.根據權利要求8所述的接收器，其中，所述滑動窗口的寬度被固定成對應于N個非連續的信號測量值，其中，N是大于I的整數。
10.根據權利要求8至9中任一項所述的接收器，其中，所述第一組信號測量值和所述第二組信號測量值包括信號質量測量值，例如，芯片能量與總功率(Ec/1)的比值測量值和/或信號強度測量值，例如，接收信號碼功率(RSCP)測量值，其中，所述第一閾值和所述第二閾值分別是信號質量閾值，例如Ec/1閾值和/或信號強度閾值，例如RSCP閾值。
11.根據權利要求8至10中任一項所述的接收器，其中，當所述第一組信號測量值中的所有信號測量值超出所述第一閾值時，執行將所述PLL頻率從所述第一值變化到所述第二值。
12.根據權利要求8至11中任一項所述的接收器，其中，當所述第二組信號測量值的至少約三分之一的信號測量值超出所述第二閾值時，執行將所述PLL頻率從所述第二值變化到所述第一值。
13.根據權利要求8至12中任一項所述的接收器，其中，所述第二PLL頻率值選自給定的PLL頻率的列表。
14.根據權利要求8至13中任一項所述的接收器，其中，所述第一閾值沒有所述第二閾值嚴格。
15.一種用于無線通信網絡的諸如智能電話、平板電腦或者計算機的無線裝置，包括根據權利要求8至14中任一項所述的接收器。
【文檔編號】H04B1/10GK104137425SQ201380010247
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2013年2月11日 優先權日:2012年2月21日
【發明者】皮埃爾·德瑪耶, 法布里奇奧·托馬蒂斯 申請人:意法愛立信有限公司