專利名稱：終端中的時間誤差補償裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在信號處理系統(tǒng)中生成時間信息，特別涉及，例如通信系統(tǒng)中，執(zhí)行時間校正的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
GSM(全球移動通信系統(tǒng))終端和其它遠程終端使用內(nèi)部包含的RTC(實時時鐘)電路，而不是使用來自基站的時間信息，來顯示時間。
如

圖1所示，傳統(tǒng)GSM終端包括RTC電路10，用于對32.768KHz的低頻時鐘信號進行計數(shù)，并產(chǎn)生時間信息(時，分，秒)；CPU(中央處理器)20，用于在LCD(液晶顯示器)30上顯示與13MHz的高頻時鐘信號同步產(chǎn)生的時間信息。現(xiàn)有技術中，低頻時鐘信號由晶體振蕩器產(chǎn)生，高頻時鐘信號是系統(tǒng)時鐘信號，由電壓控制溫度補償晶體振蕩器(VCTCXO)產(chǎn)生。
如上所述，為產(chǎn)生時間信息，RTC電路10對從晶體振蕩器中輸出的32.768KHz的低頻時鐘信號進行計數(shù)，并產(chǎn)生時間信息(時，分，秒)。若當前輸入的低頻時鐘信號的頻率正好是32.768KHz(X＝32768Hz，用于下述公式)時，當一個脈沖持續(xù)期間內(nèi)計數(shù)到32768個脈沖，則RTC電路10設定為1秒，同樣，當計數(shù)到32768×3600個脈沖，則RTC電路10設定為1小時。因此
其中，1/32768為一個脈沖持續(xù)期，32768是計數(shù)值。CPU 20接收從RTC電路10輸出的時間信息，并將其顯示在LCD 30上，因此，用戶通過觀看GSM終端就能夠知道準確的時間。
一般來說，為保持較低的功率消耗，用來產(chǎn)生32.768KHz低頻時鐘信號的晶體振蕩器以較小功率運作，并使用相對便宜的晶體。雖然晶體振蕩器能夠在很窄的溫度范圍內(nèi)維持精確時鐘定時，但若晶體暴露在預定范圍之外的溫度中時，頻率變化就變得很大，且定時誤差增大。因此，當由晶體振蕩器產(chǎn)生的低頻時鐘信號的頻率由于外部條件(例如溫度或電壓等)而改變時，RTC電路10所產(chǎn)生的時間信息(時，分，秒)的準確性降低。
例如，當時鐘信號的頻率(X)由于外部條件而大于32.768KHz(X＞32768KHz)時，1小時內(nèi)產(chǎn)生的時間誤差Terror可由下述公式(2)表達。Terror=(132768-1X)×32768×3600---(2)]]>其中，若時間誤差Terror被轉(zhuǎn)換為當前輸入頻率(X)的持續(xù)期，1小時內(nèi)產(chǎn)生的脈沖計數(shù)誤差可由下述公式(3)表示。Terror1X=3600(X-32768)---(3)]]>參照公式(3)，若低頻時鐘信號的頻率(X)大于32.768KHz，則1小時內(nèi)RTC電路10中另外多計數(shù)了3600(X-32768)個脈沖。因此，從RTC電路10中輸出的時間信息變快。
若低頻時鐘信號的頻率(X)小于32.768KHz(X＜32768)，1小時內(nèi)產(chǎn)生的時間誤差Terror和脈沖計數(shù)誤差可由公式(4)表示。Terror=(1X-132768)×32768×3600----(4)]]>Terror1X=3600(32768-X)---(5)]]>如公式(5)所示，若低頻時鐘信號的頻率(X)小于32.768KHz，則1小時內(nèi)RTC電路10將少計數(shù)3600(32768-X)個脈沖，RTC電路10所輸出的時間信息相對于真實時間變慢。
現(xiàn)有技術中時間的產(chǎn)生有許多問題。例如，如上所述，當從晶體振蕩器中產(chǎn)生的低頻時鐘信號的頻率由于外部條件(溫度或電壓)而改變時，在RTC電路10產(chǎn)生的時間信息(時，分，秒)中就會出現(xiàn)誤差。這使得用戶不可能從GSM或其它終端獲得精確的時間信息。
為補償現(xiàn)有技術的缺點，提出了一種使用具有更少缺陷的晶體來實現(xiàn)晶體振蕩器的方法。然而，這種晶體與更初級的便宜晶體相比相對昂貴。此外，即使使用更穩(wěn)定的晶體，獲得好于3～5ppm(0.26～0.43秒/天)的時間精度也很困難。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種時間誤差補償系統(tǒng)和方法，其能夠精確補償信號處理系統(tǒng)(包括GSM或其它通信終端)中的時間誤差。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種上述類型的時間誤差補償系統(tǒng)和方法，其能夠補償由外部條件，如溫度和/或電壓變化而特別引起的時間誤差。
為達到本發(fā)明的上述和其它目的，本發(fā)明提供了一種時間誤差補償裝置，該裝置包括頻率計數(shù)單元，用于對高頻時鐘信號和第一低頻時鐘信號進行計數(shù)；時間補償單元，用于比較計數(shù)值并計算第一低頻時鐘信號的計數(shù)補償值；RTC(實時時鐘)電路，用于根據(jù)計算出的計數(shù)補償值更新第一低頻時鐘信號的計數(shù)值，還用于產(chǎn)生時間信息。
為至少達到上述全部或部分目的，根據(jù)本發(fā)明的目的，如所體現(xiàn)和廣泛描述的那樣，本發(fā)明提供了一種時間誤差補償方法，該方法包括計算高頻時鐘信號和輸入到RTC電路的第一低頻時鐘信號之間的頻率比；根據(jù)計算出的頻率比而計算第二低頻時鐘信號；比較計算出的第二低頻時鐘信號的脈沖計數(shù)值和參考脈沖計數(shù)值；計算第一低頻時鐘信號的脈沖計數(shù)補償值；向RTC電路輸出計算出的補償值；以及更新第一低頻時鐘信號的脈沖計數(shù)值。
本發(fā)明也包括時間誤差補償裝置，該裝置包括用于對高頻時鐘信號和第一低頻時鐘信號進行計數(shù)的裝置；用于比較該計數(shù)值并計算第一低頻時鐘信號的計數(shù)補償值的裝置；以及根據(jù)計算出的計數(shù)補償值更新第一低頻時鐘信號的計數(shù)值，并產(chǎn)生時間信息的裝置。
本發(fā)明也提供了一種時間誤差補償裝置，該裝置包括高頻和低頻輸入信號接口；實時時鐘電路，用于由低頻輸入信號產(chǎn)生時間信息；補償電路，用于檢測低頻信號相對于高頻信號的改變，并向?qū)崟r時鐘輸出低頻補償值。
本發(fā)明還包括時間誤差補償方法，該方法包括比較高頻時鐘信號和向RTC(實時時鐘)電路輸出的第一低頻時鐘信號；計算第一低頻時鐘信號的計數(shù)補償值；周期性地向RTC電路輸出計算出的計數(shù)補償值；補償?shù)谝坏皖l時鐘信號的脈沖計數(shù)值。
本發(fā)明的其它優(yōu)點、目的和特征有一部分將在以下的說明書中進行闡述，有一部分則對于本領域的技術人員經(jīng)過對以下內(nèi)容的檢驗后會變得明了，或者通過本發(fā)明的實踐而體驗到。所附的權利要求書具體指出了本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
優(yōu)選實施例說明GSM或其它終端可包括系統(tǒng)時鐘，其產(chǎn)生高頻時鐘信號，例如10MHz或13MHz，用于驅(qū)動終端的主芯片組。該高頻時鐘信號可從VCTCXO(電壓控制溫度補償晶體振蕩器)中產(chǎn)生，該振蕩器已被證明能夠抵抗溫度變化并具有低于0.15ppm的精度。根據(jù)本發(fā)明，使用這種精確的高頻時鐘信號來計算低頻時鐘信號的補償計數(shù)值，然后使用這個計算出的補償計數(shù)值作為基礎來修正如終端的實時時鐘中的時間誤差。
圖2顯示了時間誤差補償裝置，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，該裝置能夠用于，例如，GSM或其它通信終端中。該裝置包括CPU 100，定標單元(scaling unit)110，頻率計數(shù)單元120，時間補償單元130，和RTC電路140。CPU顯示時間信息并控制時間補償操作。定標單元110對13MHz的高頻時鐘信號進行定標。頻率計數(shù)單元120對定標單元110輸出的高頻時鐘信號，如65MHz，與同時輸入的低頻時鐘信號進行計數(shù)。時間補償單元130比較頻率計數(shù)單元120輸出的計數(shù)值(Hc，Lc)，并計算低頻時鐘信號的補償計數(shù)值。RTC電路140根據(jù)時間補償單元130輸出的計數(shù)補償值而補償?shù)皖l時鐘信號的計數(shù)值。
頻率計數(shù)單元120包括計數(shù)器21，用于在預定持續(xù)期間內(nèi)對從定標單元輸出的高頻信號(如65MHz)進行計數(shù)；低頻信號計數(shù)器22，用于對同時輸入的低頻信號進行計數(shù)。
時間補償單元130包括頻率比計算單元31，低頻信號計算單元32，補償值計算單元33，以及補償值更新單元34。頻率比計算單元31比較從頻率計數(shù)單元120輸出的計數(shù)值(Hc，Lc)并計算低頻時鐘信號與高頻時鐘信號的頻率比(Y)。低頻信號計算單元32根據(jù)計算出的頻率比(Y)計算當前輸入的低頻時鐘信號。補償值計算單元33比較計算出的低頻時鐘信號的計數(shù)值和理想低頻時鐘信號的計數(shù)值，并計算計數(shù)補償值(Nc)。補償值更新單元34以預定的周期使用補償值計算單元產(chǎn)生的計數(shù)補償值(Nc)更新RTC電路。
以下參考圖2和3描述根據(jù)本發(fā)明的時間誤差補償裝置的操作。在備用狀態(tài)，RTC電路140對晶體振蕩器輸出的32.768KHz的低頻時鐘信號進行計數(shù)，并產(chǎn)生時間信息(如時，分，秒等)。CPU在顯示單元，如液晶顯示器(未顯示)上顯示由RTC電路產(chǎn)生的時間信息。
這種情況下，判斷補償操作是否已經(jīng)啟動(步驟S10)。補償操作可根據(jù)定期時間表而啟動，或在檢測到特定外部條件(溫度，電壓等)的情況下而啟動。當補償操作開始后，CPU向頻率計數(shù)單元輸出補償開始信號和時鐘計數(shù)持續(xù)期。
頻率計數(shù)單元120接收補償開始信號，在輸入的時鐘計數(shù)持續(xù)期內(nèi)對高頻和低頻時鐘信號進行計數(shù)，并向時間補償單元130輸出相應計數(shù)值(Hc，Lc)(步驟S11)。
在時鐘計數(shù)持續(xù)期間，高頻計數(shù)器21對已由定標單元按預定比例(如1∶5)定標的高頻時鐘信號(如65MHz)進行計數(shù)，并輸出計數(shù)值(Hc)。低頻信號計數(shù)器22對低頻時鐘信號(X)進行計數(shù)，并輸出計數(shù)值(Lc)。
時間補償單元130比較計數(shù)值Hc和Lc，計算低頻時鐘信號對高頻時鐘信號的頻率比(Y)，然后根據(jù)計算出的頻率比(Y)計算低頻時鐘信號的頻率。
計算低頻時鐘信號后，比較相應低頻時鐘信號的計數(shù)值和理想低頻時鐘信號的計數(shù)值(32768)，然后以一定的周期(如每小時)計算將用于補償?shù)牡皖l時鐘計數(shù)補償值(Nc)。
因此，當?shù)皖l時鐘信號的頻率(X)由于外部條件(如溫度或電壓)而改變時，下面的公式(6)適于定義每小時內(nèi)將要補償?shù)牡皖l時鐘信號的計數(shù)值(Nc)。
Nc＝3600(X-32768) (6)為計算低頻時鐘信號的計數(shù)值(Nc)，頻率比計算單元31首先計算定標的高頻時鐘信號和當前輸入的低頻時鐘信號之間的頻率比(Y)，如公式(7)所示(步驟S12)。
Y＝15914-F (7)其中F是65536×Hc15×Lc]]>計算出的分數(shù)。
計算出頻率比(Y)后，低頻信號計算單元32把計算出的頻率比代入公式(8)并計算當前輸入的低頻時鐘信號的頻率(X)(步驟S13)。X=13×65536×10626×106-3Y---(8)]]>計算出低頻時鐘信號的頻率(X)后，補償值計算單元33比較計算出的低頻時鐘信號的計數(shù)值和理想低頻時鐘信號的計數(shù)值，然后計算低頻時鐘信號的計數(shù)補償值(Nc)，該補償值用來以預定的周期根據(jù)公式(6)執(zhí)行時間修正(步驟S14)。
因此，當在RTC電路140中發(fā)生時間事件時，補償值更新單元34每小時向RTC電路140輸出計數(shù)補償值(Nc) (步驟S15)，因此更新當前輸入的低頻時鐘信號的計數(shù)值(步驟S16)。
在本發(fā)明的上述敘述中，為達到補償?shù)哪康?，每小時都計算并使用計數(shù)補償值(Nc)。然而，本發(fā)明并不局限于這里的示例性應用。若需要，可在每1分鐘或其它時間單位內(nèi)計算計數(shù)補償值(Nc)。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的計數(shù)元件相比具有許多優(yōu)點。例如，當用于修正RTC(實時時鐘)電路的時間時，本發(fā)明能夠修正低頻時鐘信號中因為外部條件(如溫度和/或電壓波動)變化而可能出現(xiàn)的計數(shù)誤差。在至少一個實施例中，本發(fā)明使用已被證明在那些條件下具有高精度的高頻時鐘信號來執(zhí)行這種操作。因此，使用廉價的晶體產(chǎn)生低頻信號也能夠獲得更加精確的時間。
上述的實施例和優(yōu)點僅僅是示例性的，并不對本發(fā)明構成限制。本發(fā)明可以容易地應用于其它類型的裝置。本發(fā)明的說明書是用于進行說明，不限制權利要求的范圍。對于本領域的技術人員，很顯然可以有很多的替換、改進和變化。在權利要求書中，裝置加功能的語句旨在涵蓋實現(xiàn)所述功能的結(jié)構，其不僅包括結(jié)構的等同，也包括等同的結(jié)構。例如，以上把本發(fā)明描述為計數(shù)32768KHz的低頻時鐘信號，但本領域的技術人員能夠理解，在采用其它時鐘頻率值的系統(tǒng)中也可以使用本發(fā)明來修正時間。
權利要求
1.一種時間誤差補償裝置，包括頻率計數(shù)單元，其對第一時鐘信號和第二時鐘信號進行計數(shù)，其中，第一時鐘信號的頻率高于第二時鐘信號；以及時間補償單元，其包括(a)比較單元，用于比較第一時鐘信號和第二時鐘信號的計數(shù)值；以及(b)計算單元，用于根據(jù)所述比較單元的輸出而計算計數(shù)補償值。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，還包括時鐘，其根據(jù)時間補償單元計算出的計數(shù)補償值修正時間信息。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，時間補償單元根據(jù)時間事件向時鐘輸出計數(shù)補償值。
4.根據(jù)權利要求3所述的裝置，其中，時間補償單元周期性地向時鐘輸出計數(shù)補償值。
5.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，頻率計數(shù)單元包括第一計數(shù)器，其對第一時鐘信號進行計數(shù)；以及第二計數(shù)器，其對第二時鐘信號進行計數(shù)。
6.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，時間補償單元包括頻率比計算單元，其根據(jù)所述計數(shù)值而計算第一時鐘信號和第二時鐘信號的頻率比；信號發(fā)生單元，其根據(jù)所述頻率比計算第二時鐘信號的頻率；補償值計算單元，其比較第二時鐘信號的所述計數(shù)值和預期值的計數(shù)值，并根據(jù)所述比較結(jié)果而產(chǎn)生所述計數(shù)補償值；以及補償值更新單元，其以預定的時間間隔輸出第二時鐘信號的計數(shù)值。
7.根據(jù)權利要求6所述的裝置，其中頻率比計算單元根據(jù)下述公式計算頻率比頻率比＝15914-F其中F是65536×Hc15×Lc,]]>其中Hc和Lc分別是第一和第二時鐘信號的計數(shù)值。
8.根據(jù)權利要求2所述的裝置，還包括顯示單元，用于顯示時間信息。
9.根據(jù)權利要求8所述的裝置，其中，顯示單元包括液晶顯示器。
10.根據(jù)權利要求6所述的裝置，該裝置還包括控制單元，用于產(chǎn)生時鐘計數(shù)持續(xù)期信號和計數(shù)開始信號，所述頻率計數(shù)單元根據(jù)所述計數(shù)開始信號在所述時鐘計數(shù)持續(xù)期內(nèi)對第一時鐘信號和第二時鐘信號進行計數(shù)。
11.一種產(chǎn)生時間的方法，包括在預定時間內(nèi)對第一時鐘信號和第二時鐘信號進行計數(shù)，所述第一時鐘信號的頻率高于第二時鐘信號；根據(jù)所述計數(shù)步驟中產(chǎn)生的計數(shù)值計算第二時鐘信號的補償值；以及根據(jù)所述補償值修正由時鐘輸出的時間信息。
12.根據(jù)權利要求11所示的方法，還包括根據(jù)所述補償值補償所述第二時鐘信號的脈沖計數(shù)值。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，該方法還包括根據(jù)預定比率對系統(tǒng)時鐘信號進行定標從而產(chǎn)生所述第一時鐘信號。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，所述計算步驟包括根據(jù)所述計數(shù)值計算第一時鐘信號對第二時鐘信號的頻率比；根據(jù)所述頻率比計算所述第二時鐘信號的頻率；比較所述第二時鐘信號的所述頻率和一個預期值；以及根據(jù)所述比較步驟計算第二時鐘信號的脈沖計數(shù)補償值。
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，由下式計算所述頻率比頻率比＝15914-F其中F是65536×Hc15×Lc,]]>其中Hc和Lc分別是第一和第二時鐘信號的計數(shù)值。
16.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，所述第二時鐘信號的頻率由下式計算X=13×65536×10626×106-3Y]]>其中Y是頻率比。
17.根據(jù)權利要求14所述的方法，其中，脈沖計數(shù)補償值由下式獲得脈沖計數(shù)補償＝3600(X-32768)
18.一種時間誤差補償方法，該方法包括計算第一時鐘信號和第二時鐘信號之間的頻率比，其中第一時鐘信號的頻率高于第二時鐘信號；根據(jù)所述頻率比計算第二時鐘信號的頻率；比較所述脈沖計數(shù)值和一個參考脈沖計數(shù)值；以及為第二時鐘信號計算脈沖計數(shù)補償值。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，該方法還包括根據(jù)所述脈沖計數(shù)補償值修正時鐘的時間誤差。
20.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，參考脈沖計數(shù)值是第二時鐘信號的預期脈沖計數(shù)值。
21.根據(jù)權利要求18所述的方法，其中，脈沖計數(shù)補償值由下式獲得脈沖計數(shù)補償＝3600(X-32768)其中X是第二時鐘信號的頻率。
全文摘要
公開了一種在實時時鐘中修正由于溫度波動或其它外部影響而引起的誤差的時間誤差補償裝置及方法。該裝置包括頻率計數(shù)單元，用于對高頻時鐘信號和低頻時鐘信號進行計數(shù)；時間補償單元，其根據(jù)低頻和高頻時鐘信號計數(shù)值的比較結(jié)果而計算時鐘計數(shù)補償值。由于高頻率類型的時鐘已被證明在外部高應力條件下仍很精確，使用這種時鐘來修正時間誤差的效果非常令人滿意。利用這種時鐘也允許把實時時鐘實施為廉價的低頻時鐘。這種方法和裝置非常適于在移動通信系統(tǒng)的終端或需要時間跟蹤的系統(tǒng)或裝置中修正時間信息。
文檔編號G04G3/02GK1413054SQ0214800
公開日2003年4月23日 申請日期2002年10月18日 優(yōu)先權日2001年10月19日
發(fā)明者鄭東洙 申請人:Lg電子株式會社