CN101640932B - 用于时钟校准的方法及无线电信装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于时钟校准的方法及无线电信装置，其中，用于时钟校准的方法包含：由基站接收不连续接收周期的信息；根据所述不连续接收周期以及第一时钟的时钟容错，计算校准持续时间；以及所述校准被分解为多个可与寻呼信息撷取同时执行的校准部分，当接收到所述寻呼信息时，于所述校准持续时间用第二时钟校准所述第一时钟。本发明提供的用于时钟校准的方法及无线电信装置，通过计算校准持续时间，并于校准持续时间接收寻呼信息以及用第二时钟校准第一时钟，可有效地利用电力。

Description

用于时钟校准的方法及无线电信装置
技术领域
本发明是关于无线电信系统，特别是关于无线电信系统中用于时钟校准的方法及无线电信装置。
背景技术
无线电信系统在移动台(例如，移动电话，笔记本电脑，或个人数字助理)之间提供语音，视频，数据，以及信号通信服务。移动台使用便携式电力储能(power storage)单元(例如，电池)，但是便携式电力储能单元具有固有的储存容量限制，因此，需要有效率的电力管理解决方案。
在电力管理解决方案的一个例子中，当移动台不活动(称为电力节省模式)时，其运行于低时钟速率，当移动台为正常移动台操作(称为正常操作模式)时，其运行于高时钟速率。图1为移动电话在接收寻呼信道数据(paging channel data)之前以及接收寻呼信道数据期间的电力消耗波形示意图，其中，x轴表示时间，y轴表示以电压形式体现的电力的幅度。如波形的幅度所示，移动电话的电力消耗在不同的时间是不同的。在大部分时间，移动电话在闲置期间由电力节省模式切换至正常操作模式，用以接收寻呼信道数据，有时，模式的切换是通过上层软件(upper level software)的请求而引起的。图1显示了移动电话最初运作于电力节省模式，接着切换至正常操作模式以接收寻呼信道数据的示意图。第一波峰(peak)指示移动电话进入安定时间(settle time)以启动高速时钟的振荡，其中，此安定时间通常持续3至5毫秒(以下简称为ms)。第二波峰为指示移动电话进入正常操作模式的中断(interrupt)，且电力由电源输送(drawn)到微控制器、基频电路、以及射频电路，以接收并处理数据包。当移动电话离开正常操作模式，射频电路被关闭，且接着高速时钟也被关闭。可以通过以下方式来进一步减少移动台的电力使用：减少正常操作模式的持续时间(duration)，减少正常操作模式期间的电力消耗，以及电力节省模式期间由电流泄漏(current leakage)引起的电力消耗。
发明内容
为了提供有效率的电力管理解决方案，以有效地利用电力，本发明提供了一种用于时钟校准的方法及无线电信装置。
本发明提供了一种用于时钟校准的方法，包含：由基站接收不连续接收周期的信息；根据所述不连续接收周期以及第一时钟的时钟容错，计算校准持续时间；以及校准被分解为多个可与寻呼信息撷取同时执行的校准部分，当接收到所述寻呼信息时，于所述校准持续时间用第二时钟校准所述第一时钟。
本发明提供了一种无线电信装置，具有第一时钟以及第二时钟，且与所述第一时钟相比，所述第二时钟具有更快的时钟速率，所述无线电信装置包含：接收器，由基站接收不连续接收周期的信息；决定单元，根据所述不连续接收周期以及所述第一时钟的时钟容错，计算校准持续时间；以及校准单元，校准被分解为多个可与寻呼信息撷取同时执行的校准部分，当接收到所述寻呼信息时，于所述校准持续时间用第二时钟校准所述第一时钟。
本发明提供的用于时钟校准的方法及无线电信装置，通过计算校准持续时间，并于校准持续时间接收寻呼信息以及用第二时钟校准第一时钟，可有效地利用电力。
附图说明
图1为移动电话在接收寻呼信道数据之前以及接收寻呼信道数据期间的电力消耗波形示意图。
图2为一示例性无线电信系统的方框图。
图3为通信系统的时钟校准方案的示意图。
图4为依据本发明一实施例的移动装置的时钟校准方法的流程图。
具体实施方式
图2为一示例性无线电信系统的方框图，无线电信系统包含：公用交换电话网络(public switching telephone network，以下简称为PSTN)20，移动服务交换中心(Mobile Service Switching Centers，以下简称为MSC)22，以及基站覆盖区域24及基站覆盖区域26。PSTN 20耦接于MSC 22，并随后耦接于基站覆盖区域24及基站覆盖区域26。
在此示例性实施例中，无线电信系统为全球移动通信系统(GlobalSystem for Mobile communications，以下简称为GSM)，基站覆盖区域24及基站覆盖区域26是通过基站240及基站260提供，以为移动台242及移动台244提供电信服务。MSC 22为电话呼叫确定路径，电话呼叫可为通过PSTN 20由呼叫源至呼叫目的地的语音或数据信息。基站240及基站260被分配用于提供呼叫服务至覆盖区域(即，基站覆盖区域24及基站覆盖区域26)内的移动电话的上行链路或下行链路射频信道。基站240及基站260通过寻呼信道(Paging channel，以下简称为PCH)广播寻呼信息，寻呼信息指示移动台242及移动台244的待接的(standby)呼入呼叫(incoming call)或信息。寻呼信息是通过基站于固定间隔(fixed interval)在基站覆盖区域内广播，其中，固定间隔是通过不连续接收周期(discontinuous reception period，以下简称为DRX周期)信息来定义。DRX周期的信息由基站通过广播控制信道(Broadcast Control Channel，以下简称为BCCH)传送至所有的移动台，且DRX周期范围在GSM标准内，为0.5秒至2秒，DRX周期通过网络来决定。例如，基站240通过BCCH广播DRX周期的信息至移动台242及移动台244，其中，举例来说，DRX周期可为0.5秒，因此，通知(informing)寻呼信息将通过PCH传送至移动台242及移动台244。
在DRX周期期间，移动台242及移动台244在电力节省模式保持不活动，因为移动台242及移动台244进入电力节省模式，所以其通过32768Hz(32KHz)的低速时钟运作以计时，其中，“Hz”为“赫兹”，“KHz”为“千赫兹”。当累积时间达到DRX周期，移动台242及移动台244进入正常操作模式以接收并处理寻呼信息，其通过高速GSM时钟运作。当低速时钟慢于32768Hz时，移动台太晚醒来(wake up)，并且错过(miss)了呼入寻呼信息，将导致错过的呼叫或错过的信息。相反的，当低速时钟快于32768Hz时，移动台太早醒来，因此会消耗过多的电力，导致待机时间更少以及电池寿命更短。因此，移动台在电力节省模式之前对低速时钟执行时钟校准，以使低速时钟的时钟误差小于预设时钟容错(tolerance)。
图2所示的移动台可以运作于第二代(以下简称为2G)或第三代(以下简称为3G)蜂窝电信网络(cellular telecom network)。2G蜂窝电信网络包括：GSM，临时标准95(Interim Standard，IS-95)，集成数字增强网络(Integrated Digital Enhanced Network，iDEN)，个人数字电话(Personal Digital Cellular，PDC)，以及数字先进移动电话服务(DigitalAMPS，D-AMPS)网络。3G蜂窝电信网络是通过国际移动通信-2000(IMT-2000)定义，3G蜂窝电信网络包含：宽带码分多址(WidebandCode Division Multiple Access，W-CDMA)，码分多址2000(CodeDivision Multiple Access，以下简称为CDMA2000)，时分-码分多址(TD-CDMA)，通用无线通信(Universal Wireless Communications，UWC)，数字增强无线电信(Digital Enhanced CordlessTelecommunications，DECT)，以及微波存取全球互通(WorldwideInteroperability for Microwave Access，WiMAX)标准。
图3为通信系统的时钟校准方案的示意图，使用高频时钟来校准32KHz的低频时钟。典型的高频时钟为运作于正常操作模式的2G时钟(例如：26MHz)或3G时钟(例如：30.72MHz)，其中，“MHz”为“百万赫兹”。在时钟校准期间，于校准持续时间Tcal，通信系统计数高频时钟的时钟脉冲的第一预设数目，且当高频时钟计数此时钟脉冲的第一预设数目时，通过计数时钟脉冲的第二预设数目来调整低频时钟(例如，32KHz的低频时钟)的时钟周期。因为增加校准持续时间Tcal，高频时钟的取样误差会减少，所以也会增加校准的精确度。以3G/3.5代(3.5G)系统为例，高频时钟为30.72MHz，且DRX周期范围为0.64秒至5.12秒。当移动电话使用500ms的校准持续时间Tcal来校准32KHz的时钟时，时钟误差为(1/30.72×106)/(500×10-3)＝0.065×10-6。当移动电话使用11个3G槽(slot)(也就是7.333ms)的校准持续时间Tcal来校准32KHz的时钟时，时钟误差为(1/30.72×106)/(7.333×10-3)＝4.439×10-6。3G移动电话可于±128码元(chip)，或少于±128码元(决定于移动电话的性能)范围内搜寻3G数据。每个码元具有0.2604微秒(以下简称为μs)的时间间隔(time interval)，因此，对于5.12秒的DRX周期来说，3G移动电话具有(128*0.2604×106)/5.12＝6.51×10-6的时钟容错。
由量化引起的32KHz时钟的时钟误差是累积的(accumulative)，并且其与进入电力节省模式的时间成比例，因此，DRX周期越大，低速时钟的精确度越高。当累积的时钟误差小于系统的时钟容错时，移动台可以接收寻呼信道数据。例如，对于搜寻窗(search window)大小为128码元，以及DRX周期为5.12秒的情形，如果累积的时钟误差小于6.51×10-6，则移动台可以撷取(retrieve)3G数据，也就是，11个3G槽的校准持续时间Tcal的时钟误差(4.439×10-6)充分满足用于3G数据撷取(时钟误差＜6.51×10-6)。最长的DRX周期对32KHz时钟精确度具有最精确(strictest)的要求，且一般会使用最大校准持续时间来提供所需的时钟精确度。在一些实施例中，通信系统对任何DRX周期都使用最大校准持续时间来校准32KHz时钟，以此来满足最精确的时钟误差要求，并提供具有实质上相同的时钟误差的32KHz时钟，以使用于任何DRX周期上。然而，最大校准持续时间通常比用于接收寻呼信息所需的时间长很多，因此，移动电话在时钟校准上消耗了相当大(considerable)的电量(amount of power)。
在2G/2.75代(2.75G)系统中，移动电话会花费大致20m s以接收每个寻呼信息，并且会花费大致500ms用于32KHz时钟的时钟校准，因此，与仅撷取寻呼信息相比，会消耗96％以上的电力。在3G/3.5G系统中，移动电话花费大致10ms来撷取寻呼信息。因此，当提供高的32KHz时钟精确度时，长的校准持续时间组成了移动电话的总的电力使用的相当大的部分。
图4为依据本发明一实施例的移动装置的时钟校准方法的流程图。此移动装置包括接收器，决定单元，以及校准单元。需要注意的是，由于32KHz时钟校准，电力的使用减少了。
时钟校准方法开始(步骤S400)，移动装置重设所有的校准参数，并且移动装置的接收器由基站接收DRX周期的信息(步骤S402)。DRX周期范围在2G系统中为0.5秒至2秒，在3G系统中为0.64秒至5.12秒。校准参数包括校准的次数(number of times)，校准的次数被重设为0。
在步骤S404中，移动装置的决定单元根据DRX周期以及32KHz(第一时钟)的时钟容错计算校准持续时间Tcal。校准持续时间Tcal的计算包含根据DRX周期以及预设次数计算校准持续时间Tcal，也就是说，移动装置是根据DRX周期、预设校准次数、以及32KHz(第一时钟)的时钟容错计算校准持续时间Tcal。这样一来，所有校准持续时间的和Tcal_sum小于预设持续时间限度(duration limit)，例如，15秒。对于短的DRX周期，校准可以通过平均多个校准部分(calibrationsegment)的校准结果来完成，且可根据以下方程计算用于所有校准部分的所有校准持续时间的和Tcal_sum：
E＝(Rchip*Tslp*√N)/(fcal*Tcal_sum)    方程[1]
其中，E为时钟误差，根据码元的数目；
Rchip为码元速率(chip rate)；
Tslp为DRX周期；
N为校准的次数；
fcal为高频时钟的频率；以及
Tcal_sum为所有校准持续时间的和。
校准的次数N(例如，8)小于预设数目限度，也就是，校准可被分解为8个校准部分。每个校准部分具有超过最小持续时间限度的校准持续时间Tcal，例如，最小持续时间限度可为3G系统的11个槽。在一些实施例中，校准持续时间是通过搜寻至少一查找表(lookup table)来计算。
根据方程[1]，表1提供用于5.12秒的DRX周期(DRX＝9)的码元的时钟误差E，其中，高频时钟的频率为30.72MHz。表1是通过校准部分的数目N(第一列)以及校准持续时间Tcal(单位为：秒)(第一行)来排序。
  0.01   0.015   0.02   0.025   0.03   0.035   0.04   0.045   0.05   0.055   0.06
  1   151.24   100.82   75.618   60.495   50.412   43.211   37.809   33.608   30.247   27.498   25.206
  2   106.94   71.294   53.47   42.776   35.648   30.544   26.735   23.765   21.388   19.444   17.823
  3   87.317   58.211   43.658   34.927   29.106   24.948   21.829   19.404   17.463   15.876   14.553
  4   75.618   50.412   37.809   30.247   25.206   21.605   18.905   16.804   15.124   13.749   12.603
  5   67.635   45.09   33.818   27.054   22.545   19.324   16.909   15.03   13.527   12.297   11.273
  6   61.742   41.161   30.871   24.697   20.581   17.641   15.436   13.721   12.348   11.226   10.29
  7   57.162   38.108   28.581   22.865   19.054   16.332   14.291   12.703   11.432   10.393   9.527
  8   53.47   35.647   26.735   21.388   17.823   15.277   13.368   11.882   10.694   9.7219   8.9117
表1
移动装置可根据表1选择校准部分的数目N以及校准持续时间Tcal，以实现所期望的时钟容错。对于20码元的时钟容错的情况，移动装置可选择为2的校准部分的数目N，其中，每个校准部分的校准持续时间Tcal为0.055秒，以提供如表1黑体部分所示的19.444码元的时钟误差E，来满足20码元的时钟容错的需要。在另一种情况下，移动装置可选择为8的校准部分的数目N，其中，每个校准部分的校准持续时间Tcal为0.03秒，以提供如表1黑体部分所示的17.823码元的时钟误差E，也可满足20码元的时钟容错的需要。
在步骤S406中，移动装置进入正常操作模式以检查是否接收到寻呼信息，此寻呼信息是通知呼入呼叫以及信息的。如果是，时钟校准方法接着进行至步骤S408以进行32KHz时钟校准，如果否，移动装置返回步骤S406以接收呼入的寻呼信息。
在步骤S408中，移动装置判断校准的次数是否小于预设校准次数，如果校准的次数小于预设校准次数，则进行至步骤S410继续进行时钟校准程序，如果校准的次数不小于预设校准次数，则退出(结束)时钟校准程序(步骤S416)。移动装置执行预设校准次数的第一时钟校准。当DRX周期超过或等于DRX周期限度时，预设校准次数为1。例如，DRX周期限度可为2.56秒，因此，对于任何超过2.56秒的DRX周期，32KHz时钟校准仅于1个校准持续时间被执行。当DRX周期小于DRX周期限度时，校准可被分为多个校准部分，其中，每一校准部分具有相同或不同的校准持续时间，且所有校准持续时间的和为Tcal_sum。
在步骤S410中，移动装置将校准的次数加1。
在步骤S412中，当接收到通知可能发送传输的寻呼信息时，移动装置的校准单元于校准持续时间用高频时钟(第二时钟)校准第一时钟(32KHz)。在DRX周期期间，32KHz时钟是活动(active)的，以利用正常模式的原始唤醒的持续时间，且于DRX周期期间，高频时钟(例如，2G或3G时钟)不活动。
在步骤S414中，移动装置于由DRX信息定义的周期进入电力节省模式，接着，醒来至正常操作模式，以检查下一寻呼信息(即，进入步骤S406)，直到校准程序完成。
因为校准被分解为多个可与寻呼信息撷取同时执行的校准部分，就可以避免用于一次校准的长周期。因为寻呼信息是以正规的基础(regular basis)来撷取，其独立于校准程序，寻呼信息撷取的电力使用是固定的。当撷取寻呼信息时，通过将校准分解为多个短的可执行的校准部分，移动装置的电力消耗不会因为校准程序而增加，因此，这是一个执行32KHz时钟校准的有效利用电力的方法。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的范围内，可以做一些改动，因此本发明的保护范围应与权利要求所界定的范围为准。

Claims (17)

1.一种用于时钟校准的方法，包含：
由基站接收不连续接收周期的信息；
根据所述不连续接收周期以及第一时钟的时钟容错，计算校准持续时间；以及
校准被分解为多个可与寻呼信息撷取同时执行的校准部分，当接收到所述寻呼信息时，于所述校准持续时间用第二时钟校准所述第一时钟，所述第二时钟为高频时钟。
2.根据权利要求1所述的用于时钟校准的方法，其特征在于，进一步包含：
执行预设校准次数的校准步骤，
其中，所述校准持续时间的所述计算包含：根据所述不连续接收周期，所述第一时钟的所述时钟容错，以及所述预设校准次数计算所述校准持续时间，以使所有校准持续时间的和小于预设持续时间限度。
3.根据权利要求2所述的用于时钟校准的方法，其特征在于，当所述不连续接收周期超过不连续接收周期周期限度时，所述预设校准次数为1。
4.根据权利要求2所述的用于时钟校准的方法，其特征在于，所述预设校准次数小于预设数目限度。
5.根据权利要求2所述的用于时钟校准的方法，其特征在于，进一步包含，平均所述时钟校准的结果。
6.根据权利要求1所述的用于时钟校准的方法，其特征在于，在所述不连续接收周期期间，所述第一时钟活动，且在所述不连续接收周期期间，所述第二时钟不活动。
7.根据权利要求1所述的用于时钟校准的方法，其特征在于，所述校准持续时间超过最小持续时间限度。
8.根据权利要求1所述的用于时钟校准的方法，其特征在于，所述校准持续时间是通过查找表来计算。
9.根据权利要求1所述的用于时钟校准的方法，其特征在于，所述第二时钟的时钟速率大于所述第一时钟的时钟速率。
10.一种无线电信装置，具有第一时钟以及第二时钟，且与所述第一时钟相比，所述第二时钟具有更快的时钟速率，所述无线电信装置包含：
接收器，由基站接收不连续接收周期的信息；
决定单元，根据所述不连续接收周期以及所述第一时钟的时钟容错，计算校准持续时间；以及
校准单元，校准被分解为多个可与寻呼信息撷取同时执行的校准部分，当接收到所述寻呼信息时，于所述校准持续时间用所述第二时钟校准所述第一时钟。
11.根据权利要求10所述的无线电信装置，其特征在于，所述校准单元执行预设校准次数的校准步骤，且所述校准持续时间的所述计算包含：根据所述不连续接收周期，所述第一时钟的所述时钟容错，以及所述预设校准次数计算所述校准持续时间，以使所有校准持续时间的和小于预设持续时间限度。
12.根据权利要求11所述的无线电信装置，其特征在于，当所述不连续接收周期超过不连续接收周期周期限度时，所述预设校准次数为1。
13.根据权利要求11所述的无线电信装置，其特征在于，所述预设校准次数小于预设数目限度。
14.根据权利要求11所述的无线电信装置，其特征在于，所述校准单元平均时钟校准的结果。
15.根据权利要求10所述的无线电信装置，其特征在于，在所述不连续接收周期期间，所述第一时钟活动，且在所述不连续接收周期期间，所述第二时钟不活动。
16.根据权利要求10所述的无线电信装置，其特征在于，所述校准持续时间超过最小持续时间限度。
17.根据权利要求10所述的无线电信装置，其特征在于，所述校准持续时间是通过查找表来计算。
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