[发明专利]检测由于振荡器老化引起的频偏的电路和方法

说明书

本发明一般涉及振荡信号生成电路。更具体地，本发明涉及用于检测由于振荡器老化而引起的由振荡器生成的时钟信号的频偏的设备及其相关方法。测量振荡器生成的时钟信号相对基准时钟信号的频偏。所测量的频偏包括来自不同源的频偏。从所测量的频偏中估算由于振荡器老化引起的频偏。

在振荡器形成无线电基站一部分的实施例中，测量振荡器生成的信号相对基准信号的频偏。甚至在所测量的值包括由于基准信号的保存引起的频偏成分时，也从一组测量值中估算振荡器老化引起的频偏。由于振荡器老化引起的频偏的估算使振荡器自动进行重新校准来抵消这样的频偏。

在电信系统中，将无线电基站用于发送信息给移动站并用于从移动站接收信息，将所发送或接收的信息调制到载波信号上。载波信号是其上定义用于在基站与一个或多个移动站之间传送信息的一个或多个信道的特定标称频率的信号。在其他标称频率的其他载波信号上定义其他信道。对于能接收在信道上发送的信息的移动站来说，重要的是基站以预期频率发送。对于能通过特定载频信道接收从移动站中发送的信息的基站来说，它必须以预期频率接收。而且，对于相互不干扰的不同信道来说，重要的是载波偏离其中心频率不超过容许量。

根据IS-54空中接口标准，要求基站生成的载波信号的中心频率至多变化0.25PPm。

可以在无线电基站的合成器模块中生成载波信号。为了满足根据例如IS-54的稳定性要求，可将所生成振荡信号的中心频率的偏差或漂移量的高稳定性振荡器用作合成器基准，从此合成载波信号。关键因素是如何使此合成器基准足够稳定。合成器模块合成所选频率的载波信号。由于振荡器生成的振荡信号形成合成器基准，所以该载波信号的稳定性取决于振荡器的稳定性。

提供在当今系统中使用的合成器基准的一种方法是使用自由旋转(或自由运行)模式中的振荡器。然而，这样的解决方案有几个缺点。或者振荡器(铷)变得非常昂贵、耗电、巨大和笨重并且只可操作在有限的温度范围内，或者该振荡器(OCXO)易于老化，这意味着得定期(人工地，除非能提供稳定的基准信号)进行校准。

另一个现有方案是以锁相关系将振荡器锁定到长期稳定的基准时钟信号上，如图1所示。在图1中，利用时钟提取器2将PCM链路时钟信号馈送到普通锁相环的鉴相器1中。该鉴相器检测PCM链路时钟信号与反馈连接中振荡器3生成的输出信号之间的相位差。将该鉴相器的输出馈送到低通滤波器4中，低通滤波器4滤波提供给它的鉴相器输出的低频成分。将此滤波器形成的滤波输出作为基准时钟信号馈送给振荡器3，振荡器从此信号中生成随后由无线电部分用作合成器基准时钟信号的输出信号，这里利用调制器与合成器5来表示。如上所述，此输出信号在反馈连接中也反馈给鉴相器1。

在一些常规系统中使用的这个解决方案通过将此振荡器设计为运行锁定到长期稳定到基准时钟信号的相位上来避免由于老化而校准振荡器的需求。可从分布在用于移动网络中基站与移动交换中心(MSC)之间信息传输的PCM链路上的长期稳定时钟信号中提取基准时钟信号。此信号容易抖动、漂动和保持。

在PCM链路上提供的长期稳定时钟信号在信号链中从例如原子钟中生成。例如，由于链中交换机(例如，MSC)重新启动而在PCM链路上原子时钟信号与长期稳定时钟信号之间的信号链断裂时，出现保持。当此发生时，PCM链路时钟信号的中心频率可能与标称中心频率偏离某个数量。注意，这意味着，虽然信号链断开一段时间，但PCM链路时钟信号仍存在，尽管可能不能获得。在相对短的时间期间(例如，一般小于1小时)出现保持。

在图2中，表示经历抖动6(＞1Hz)、漂动7(＜1Hz)和保持8的PCM链路时钟信号，<D>表示由于保持8引起的中心频率偏移。

当对这样的信号进行锁相时，常规锁相环将生成图3所示的输出信号9(将用作合成器基准信号)，从中能看出，出现在PCM链路上的由于漂动与保持引起的某种影响通过该锁相环传播出去。<X>表示合成器基准信号的最大频偏，要求此最大频偏保持在满足空中接口标准稳定性要求的某个极限(0.25ppm，对于IS-54来说)内。