专利名称：共享移动终端的温度补偿晶体振荡器的设备和方法
技术领域：
本发明总的来讲涉及一种全球定位系统(GPS)，更具体地讲，涉及一种在移动通信系统中共享具有GPS功能的移动终端的温度补偿晶体振荡器(TCXO)的设备和方法。
背景技术：
全球定位系统(GPS)卫星在沿着指定轨道环绕地球的同时广播星历和系统时间信息。地面上的GPS接收器可根据广播的信息设置其位置。GPS接收器通过计算从至少四个GPS卫星同时接收的GPS信号的相对接收时间来设置确切的时间及其位置。另一方面，GPS接收器可使用辅助GPS(AGPS)模式和自治模式或孤立模式。具体地讲，在自治模式或孤立模式下，GPS接收器独立和直接地从每个GPS卫星获得卫星信号，而不从安装在移动通信基站中的辅助GPS服务器接收卫星信号捕获信息，并且GPS接收器对获得的信号执行耗时跟踪和解码处理，获得每个卫星的星历信息，并计算GPS接收器的位置。
这里，连接到码分多址(CDMA)网络的AGPS服务器为移动终端提供定位服务，并包括基准GPS接收器和操作装置。基准GPS接收器连续地跟踪和/或监控GPS卫星信号，提供移动终端的定位服务所需的信息，并提供与相对于从移动终端获得的测量值的位置有关的操作结果等。AGPS服务器和移动终端之间的通信协议遵循IS-801标准。
如上所述，当GPS接收器在自治模式或孤立模式下操作时，应该连续地保持接收的GPS信号的锁相，以对包括导航信息的导航数据解调。为了保持GPS信号的锁相，GPS接收器的温度补偿晶体振荡器(TCXO)不应该由于不同系统对预定义时间的影响而改变。
如果共享移动终端的TCXO的GPS操作单元和通信调制解调器在切换模式下操作，那么当GPS接收器在自治模式下操作时，通信调制解调器的TCXO控制操作，即，自动频率控制(AFC)操作应该停止。然而，传统技术的问题是对于通信调制解调器的正常操作，AFC功能不能被连续停止。
在国内GPS卫星信号中，通常以1ms周期的粗捕获(C/A)码对20ms周期的导航数据比特进行调制。图1是示出根据现有技术的使用GPS的移动终端中的接收器的结构的框图。参照图1，移动通信终端包括天线100，用于将数据信号发送给GPS卫星以及从GPS卫星接收数据信号；调制解调器TCXO101；码分多址(CDMA)射频(RF)处理器102，用于将CDMA RF信号的频率下变换为基带频率；GPS RF处理器103，用于将GPS RF信号的频率下变换为基带频率；GPS TCXO 104；自动频率控制(AFC)信号AFC 105；CDMA基带处理器106；GPS基带处理器107和存储器115。GPS基带处理器107包括载波数控振荡器(NCO)108、相关器109、代码产生器110和代码NCO 111。
在图1中，调制解调器TCXO1 01通过接收自动频率控制(AFC)信号AFC 105可控制频率值。如图1所示，移动终端的GPS接收器测量从至少四个GPS卫星接收的GPS卫星信号的相对到达时间，即，C/A码延迟值，并设置移动终端的确切的当前时间和位置。此时，GPS接收器应该具有星历信息(诸如每个卫星的当前位置和速度信息)以直接计算所述位置。
如上所述，当GPS接收器在自治模式或孤立模式下操作时，它通过对卫星信号携带的导航数据进行解调来直接获得星历信息。将描述通过对卫星信号携带的导航数据进行解调来直接获得星历信息的处理。
导航数据解调器114通过在大约30秒内连续地对与20ms周期的导航信息相应的导航数据比特解调和解码，从通过图1的信号检测器113检测的卫星信号获得每个卫星的星历信息。为了对GPS导航数据进行正确的解调，GPS接收器的载波相位跟踪环控制载波数控振荡器(NCO)108并保持接收的GPS信号的锁相。
使用共享的TCXO和CDMA系统的绝对时间，嵌入在移动终端中的GPS接收器可提高GPS信号的接收灵敏度。此外，可减少移动终端的部件的数量以及移动终端的成本和大小。然而，当在共享TCXO的情况下基于CDMA移动终端中接收的基站信号执行控制TCXO的AFC操作时，如图2的AFC操作间隔中所示，基准频率高速变化，其中，图2是示出温度补偿晶体振荡器(TCXO)的基准误差的曲线图。这影响了从GPS基带处理器107内的载波NCO 108产生的载波相位。由于载波相位被影响，所以在载波相位跟踪环中锁相不被保持，因此不能正确地对导航数据进行解调。
当在自治模式或孤立模式下执行GPS操作时，应该在30秒或更长时间内连续地对导航数据解调。在这种情况下，例如，当在共享TCXO的情况下TCXO的控制被停止30秒或更长时间时，如图2的AFC停止间隔中所示，TCXO的基准频率慢慢地漂移。结果，存在CDMA通信调制解调器不能正常操作的问题。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种当在移动通信系统中嵌入移动终端中的GPS操作单元在自治模式或孤立模式下操作时可与通信系统共享TCXO的设备和方法。
本发明的另一目的是提供一种当在移动通信系统中嵌入移动终端中的GPS操作单元在自治模式或孤立模式下操作时通过与通信系统共享TCXO可提高GPS性能并减少制造成本的设备和方法。
根据本发明的一方面，提供了一种共享使用GPS的移动终端的TCXO的设备，该设备包括通信系统处理器，用于执行移动通信系统的处理，根据频率改变计算频率变化，并将计算的频率变化的值输出到系统TCXO和GPS处理器；和GPS处理器，用于接收和处理GPS信号，从通信系统处理器接收计算的频率变化的值，并根据接收的值执行频率补偿操作。
根据本发明的另一方面，提供了一种共享使用GPS的移动终端的TCXO的方法，该方法包括检测通信系统的频率变化，并将所述频率变化与预定基准值进行比较；根据比较结果来调节系统TCXO的频率值；和根据自动频率控制操作将TCXO与基站信号同步。
通过下面参照附图所进行的详细描述，将会更加清楚地理解本发明的以上和其它特点和优点，其中图1是示出根据现有技术的具有全球定位系统(GPS)接收器的传统移动终端的结构的框图；图2是示出根据现有技术的传统移动终端中TCXO的基准频率误差的曲线图；
图3是示出根据本发明的具有GPS接收器的移动终端的结构的框图；图4是示出图3的主要部件的框图；图5是示出根据本发明的移动终端中TCXO的基准频率误差的曲线图；图6是示出根据本发明的共享移动终端中的TCXO的操作的流程图。
具体实施例方式
以下将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。为了更好地理解本发明，将描述具体的部件。本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。
图3是示出根据本发明的包括GPS接收器的移动通信终端的结构的框图。参照图3，移动通信终端包括天线200，用于将数据信号发送给GPS卫星以及从GPS卫星接收数据信号；码分多址(CDMA)射频(RF)处理器201；GPS RF处理器202；系统TCXO 203，用于产生基准频率和/或将基准频率提供给移动通信终端中的各个部件；自动频率控制(AFC)204，由频率差检测器(FDD)、环路滤波器和数模转换器(DAC)(未示出)实现。根据本发明，移动通信终端可包括用于处理CDMA信号的CDMA基带处理器205。如图4所示，CDMA基带处理器205包括数模转换器(DAC)500和脉冲密度调制(PDM)信号计数器501。从CDMA基带处理器205中的PDM信号产生器产生的PDM信号被设置为PDM信号计数器501的预定的比特输出。CDMA基带处理器205预先计算计数器501的增加的值。因而，可预先预测将改变的系统TCXO 203的频率。或者，可从特定寄存器读取系统TCXO 203的频率。
根据本发明，GPS基带处理器206包括频率补偿器207。GPS基带处理器206包括载波数控振荡器(NCO)208、相关器209、代码产生器210和代码NCO 211。具体地讲，如图4所示，载波NCO 208包括缓冲寄存器502、加法器503和相位解码器504。具体地讲，缓冲寄存器502可存储将被加法器503相加的值作为预定的比特值。因而，可改变产生的时钟的频率。此外，相位解码器504执行将从加法器503产生的值改变为相应的正弦或余弦值的操作。
将参照图3、图4和图6来详细描述根据本发明的共享系统TCXO的操作。根据本发明，设置任意值并且该任意值可根据状态信息被动态改变。假设在锁状态下保持GPS载波跟踪环的PDM计数器值为2000，系统TCXO的输出频率为20MHz，对应于PDM计数器与预定比特的1比特变化的频率变化ΔfTCXO为0.02MHz。此外，假设当GPS载波跟踪环保持在锁状态时，GPS载波NCO208的缓冲寄存器值为400，系统TCXO的输出频率为5MHz。
参照图6，当在步骤600GPS载波跟踪环保持在锁状态时，在操作605，检测由于用户运动而导致的输入到移动通信终端的CDMA信号的频率改变。如果在步骤605检测到频率改变，那么执行步骤610。在步骤610，为了同步获取，根据输入到移动通信终端的CDMA信号的频率改变，执行增加PDM计数器的值的操作。在步骤615，执行根据PDM计数器的增加的值计算频率变化的操作。例如，假设PDM计数器的值从2000增加到2100，那么映射到差值100的频率变化变为2MHz。在步骤620，根据计算的频率变化来执行改变系统TCXO的输出频率的操作。因而，可根据系统TCXO的输出频率改变和CDMA信号的频率改变来执行稳定操作。
在上述示例中，为了稳定操作，根据CDMA信号的频率改变，系统TCXO的输出频率从20MHz变为22MHz。因而，CDMA基带处理器205的PDM信号计数器501将改变的频率值输出到GPS基带处理器206的频率补偿器207。此时，在GPS基带处理器206中保持载波锁相的同时，系统TCXO的频率被改变。也就是说，随着系统TCXO的频率增加2MHz并被设置为22MHz，GPS中频(IF)值被改变。然而，由于GPS载波NCO 208的缓冲寄存器502的值被设置为400(5MHz)，所以GPS载波跟踪环没有保持在锁状态。因而，当系统TCXO的频率增加2MHz时，在步骤630，根据等式(1)执行计算GPS载波NCO208的缓冲寄存器502的值的操作。
Δf＝(根据系统TCXO的频率变化的GPS IF变化)×ΔfTCXO等式(1)例如，当通过等式(1)计算的GPS载波NCO的频率变化Δf为0.006MHz时，GPS载波NCO 208的缓冲寄存器502的值增加0.006MHz。因而，在步骤635，根据GPS载波NCO 208的缓冲寄存器502的增加的值保持锁状态，而不管CDMA基带处理器的AFC操作。如果频率变化减小，那么不保持锁相状态，因此不能正确地对导航数据进行解调。
图5是示出根据本发明的根据共享的系统TCXO的基准频率变化的曲线图。如图5中的(a)所示，通过根据PDM信号变化时间进行的频率调整，通过AFC，移动通信终端将系统TCXO频率和CDMA响应频率保持在预定义的范围内。图5中的(b)示出GPS载波NCO频率的变化。如果在连接到CDMA基带处理器的AFC改变系统TCXO频率时频率变化值没有被补偿，那么如标号50所指示的，GPS载波NCO频率超出频率误差范围。当GPS基带处理器和CDMA基带处理器同时操作并共享TCXO频率时，频率补偿器207根据PDM信号计数器501的改变的值执行频率补偿操作。在这种情况下，GPS载波NCO208的缓冲寄存器502的值被改变，从而GPS载波相位跟踪环能够连续保持在锁状态。
在GPS处理器和CDMA处理器使用它们各自的TCXO或共享一个TCXO的状态下，当GPS操作被限制或者CDMA基带的AFC操作在GPS操作中被交替执行时，通常GPS信号的接收性能会降低。然而，本发明可减小GPS信号的接收性能的降低，并可减小移动终端的大小。
尽管已为示例性的目的公开了本发明的示例性实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行各种修改、添加和替换。因此，本发明不限于上述实施例，而是由权利要求及其等同物的全部范围来限定。
权利要求
1.一种共享使用GPS的移动终端的温度补偿晶体振荡器的设备，包括通信系统处理器，用于执行移动通信系统的处理，根据频率改变计算频率变化，并将计算的频率变化的值输出到系统温度补偿晶体振荡器和GPS处理器；和GPS处理器，用于接收和处理GPS信号，从通信系统处理器接收计算的频率变化的值，并根据所述值执行频率补偿操作。
2.如权利要求1所述的设备，其中，通信系统处理器包括脉冲密度调制信号控制器，用于计算频率变化，并将计算的频率变化的值输出到系统温度补偿晶体振荡器。
3.如权利要求1所述的设备，其中，GPS处理器包括载波数控振荡器，用于根据从通信系统处理器接收的值来执行频率补偿操作；和频率补偿器，用于根据载波数控振荡器计算的值来补偿频率。
4.如权利要求3所述的设备，其中，载波数控振荡器包括加法器，用于根据频率改变执行操作；和缓冲寄存器，用于存储用于所述操作的预定的值。
5.一种共享使用GPS的移动终端的温度补偿晶体振荡器的方法，该方法包括以下步骤检测通信系统的频率变化，并将所述频率变化的值与预定基准值进行比较；根据比较结果来调节系统温度补偿晶体振荡器的频率值；和根据自动频率控制操作将温度补偿晶体振荡器与基站信号同步。
全文摘要
提供了一种共享使用全球定位系统(GPS)的移动终端的温度补偿晶体振荡器(TCXO)的设备和方法。通信系统处理器执行移动通信系统的处理，根据频率改变计算频率变化，并将对应于计算的频率变化的值输出到系统TCXO和GPS处理器。GPS处理器接收和处理GPS信号，从通信系统处理器接收计算的频率变化的值，并根据所述值执行频率补偿操作。
文档编号H03B5/04GK101034909SQ20071007919
公开日2007年9月12日 申请日期2007年2月15日 优先权日2006年2月15日
发明者裴亨镇 申请人:三星电子株式会社