專利名稱：無線電系統(tǒng)的電路、應用以及運行方法
技術領域：
本發(fā)明涉及無線電系統(tǒng)的電路、應用以及用于運行無線電系統(tǒng)的電路的方法。
背景技術：
無線電系統(tǒng)例如是根據工業(yè)標準——例如IEEE 802. 15. 4的無線電網絡。在無線 電系統(tǒng)內，無線電系統(tǒng)的所有用戶、尤其是無線電網絡的所有節(jié)點的系統(tǒng)時間的同步是值 得期望的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務在于盡可能地改進無線電系統(tǒng)的電路。 所述任務通過具有獨立權利要求1的特征的電路解決。有利的改進方案是從屬權 利要求的主題并且被包含在說明書中。 因此設置有無線電系統(tǒng)的電路。在該無線電系統(tǒng)中，系統(tǒng)時間被劃分成作為時間 單位的符號。該電路具有符號計數器。該符號計數器被構造用于根據所計數的符號的數目 在其輸出端上為電路提供系統(tǒng)時間。 系統(tǒng)時鐘發(fā)生器可以例如借助于門電路、半導體開關或者硬布線 (Festverdraht皿g)與符號計數器相連接。系統(tǒng)時鐘發(fā)生器具有第一石英單元，該第一石英 單元的頻率是符號頻率的整數倍。符號頻率是由每秒鐘的符號數目來定義的。系統(tǒng)時鐘發(fā) 生器具有用于在運行模式中輸出待計數的符號的分頻器。為此，分頻器被構造用于對第一 石英單元的頻率進行分頻并且分頻器與第一石英單元相連接。 所述電路具有休眠時鐘發(fā)生器(Ruhetaktgenerator)，該休眠時鐘發(fā)生器具有第 二石英單元。休眠時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號的輸出頻率是符號頻率的非整數倍。因此， 該輸出頻率高于符號頻率。但是，不能通過輸出時鐘信號的整除來獲得符號頻率。
所述電路具有開關裝置，該開關裝置被構造用于在休眠模式中通過休眠時鐘發(fā)生 器的輸出時鐘信號的消隱(Austastimg)來形成待計數的符號。在此，所述電路被構造成相 對于運行模式中的電流消耗降低休眠模式中的電流消耗。為此優(yōu)選的是，所述電路的一些 運行模式的功能在休眠模式中被禁用。所述消隱導致輸出時鐘信號的時鐘的減少。例如， 休眠時鐘信號的輸出時鐘信號具有形式為具有上升沿和下降沿的矩形信號的時鐘。為了所 述消隱，例如隱沒單個矩形信號。因此，借助于所述消隱，為了確定系統(tǒng)時間而未對輸出時 鐘信號的時鐘一起計數。開關裝置例如是邏輯單元——例如與門或者例如是傳輸門或者例 如是晶體管形式的半導體開關。 所述電路具有模數除法器(Modulo-Teiler)，該模數除法器與休眠時鐘發(fā)生器的 輸出端相連接。該模數除法器可以在至少兩個整數除數值之間改變。優(yōu)選地，該模數除法 器可以在恰好兩個值、例如20與21之間改變。模數除法器總是在達到其除數值時在其輸 出端上產生一信號，利用該信號，對時鐘的計數被抑制。例如，休眠時鐘發(fā)生器的每二十個 或者每二十一個時鐘未被計數。
模數除法器的輸出端與開關裝置的控制輸入端相連接，以便借助模數除法器的輸 出信號來消隱輸出時鐘信號。在此，模數除法器的輸出值控制開關裝置的開關狀態(tài)。
所述電路具有邏輯單元，該邏輯單元與模數除法器的控制輸入端相連接。該邏輯 單元被構造用于通過改變模數除法器的除數值來控制模數除法器的除數因子。為了至少兩 個整數除數值的改變，模數除法器被優(yōu)選地構造用于通過其控制輸入端從邏輯單元加載除 數值。可替換地，為了除數值的改變，模數除法器可被這樣構造，使得可以通過借助于控制 輸入端上邏輯單元的控制信號的切換來選擇固定地或者可編程地存儲在模數除法器中的 除數值。 此外，本發(fā)明的任務還在于說明一種盡可能改進的運行方法。 所述任務通過具有獨立權利要求8的特征的方法解決。有利的改進方案是從屬權 利要求的主題并且被包含在說明書中。 因此設置有一種用于運行無線電系統(tǒng)的電路的方法。在該無線電系統(tǒng)中，系統(tǒng)時 間被劃分成作為時間單位的符號。 在運行模式中，系統(tǒng)時鐘發(fā)生器被激活。在運行模式中，根據系統(tǒng)時鐘發(fā)生器的輸
出時鐘信號通過優(yōu)選地對系統(tǒng)時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號的時鐘進行計數來確定系統(tǒng)時
間。優(yōu)選地，系統(tǒng)時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號的時鐘對應于系統(tǒng)時間的符號。 在休眠模式中，系統(tǒng)時鐘發(fā)生器被禁用。在休眠模式中，根據模數除法器的輸出信
號來消隱休眠時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號。優(yōu)選地通過對休眠時鐘發(fā)生器的經消隱的輸出
時鐘信號的剩余時鐘進行計數來確定系統(tǒng)時間。 在此，休眠時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號的輸出頻率是符號頻率的非整數倍。因此， 休眠時鐘發(fā)生器的輸出頻率高于符號頻率。但是，不能通過輸出時鐘信號的整除獲得符號頻率。 模數除法器根據除數因子和休眠時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號在輸出端上提供用 于消隱的信號。通過在至少兩個整數除數值之間改變來形成模數除法器的除數因子。優(yōu)選 的是，模數除法器可以例如通過切換在恰好兩個值之間改變。
此外，本發(fā)明的任務在于說明一種應用。 所述任務通過具有獨立權利要求9的特征的方法來解決。有利的改進方案是從屬 權利要求的主題并且在說明書中對其進行說明。 因此設置有將實時鐘(RTC-Real Time Clock)的石英單元用于在無線電系統(tǒng)中在 休眠模式期間提供被劃分成符號的系統(tǒng)時間的應用。與系統(tǒng)時鐘發(fā)生器的(更高頻率的) 石英單元相比，實時鐘的石英單元優(yōu)選地具有更小的電流消耗。實時鐘的石英單元有利地 具有32. 768kHz的石英頻率或者這個頻率的多倍。 倍頻器被構造用于整數倍地倍頻實時鐘的石英單元的石英頻率。例如，通過倍頻 器使石英頻率增加一倍。 開關裝置被構造用于根據模數除法器的輸出信號來消隱石英單元的經倍頻的石 英頻率。 通過在至少兩個整數除數值之間改變來形成模數除法器的除數因子。通過借助于 模數除法器的輸出信號消隱休眠時鐘發(fā)生器的個別時鐘而平均得出休眠時鐘發(fā)生器的輸
出頻率與符號計數器的計數頻率之間的非整數的除數比(Teilerveri^ltnis)。該除數比例
5如是1 : 1. 048576。 邏輯單元被構造用于——例如通過在兩個除數值之間的切換——來改變模數除 法器的整數除數值。在此，邏輯單元被這樣構造，使得通過消隱以及改變整數除數值使符號 計數器的輸入端上的輸入頻率逼近于預先確定的符號頻率。符號計數器被構造用于根據所 計數的符號的數目來提供系統(tǒng)時間。于是，系統(tǒng)時間可以由于所述逼近而具有小的計數誤差。 以下所述的改進方案不僅涉及所述電路而且涉及所述應用，也涉及所述方法。
符號是系統(tǒng)時間的時間單位。而傳輸符號是通信技術的信息單位。傳輸符號優(yōu)選 地總是長度相同，但是根據傳輸速率包含不同數目的數據位。用于傳輸的編碼方法的多個 所定義的傳輸符號可被稱為星座。由符號計數器計數的符號的持續(xù)時間可以與傳輸符號的 持續(xù)時間不同。例如，系統(tǒng)時間的符號持續(xù)時間是傳輸符號的持續(xù)時間的整數倍或者是傳 輸符號的持續(xù)時間的N分之一，其中N為整數。在一個優(yōu)選的改進方案中，傳輸符號的持續(xù) 時間與系統(tǒng)時間的符號持續(xù)時間一致。 根據一個有利的改進方案，無線電系統(tǒng)的電路具有控制電路，該控制電路被構造 用于為運行模式激活系統(tǒng)時鐘發(fā)生器并且用于為休眠模式禁用系統(tǒng)時鐘發(fā)生器。為此，該 控制電路有利地具有計算單元——例如微控制器核心。如果符號計數器在達到所編程的計 數器狀態(tài)時產生中斷信號(英語interrupt)并且因此喚醒計算單元(Controller)以及 電路，則優(yōu)選地離開休眠模式。 根據一個構型，控制電路具有用于在系統(tǒng)時鐘發(fā)生器的輸出信號與休眠時鐘發(fā)生 器的輸出信號之間進行切換的另外的開關裝置。這個另外的開關裝置例如是門電路、傳輸 門和/或半導體開關。 根據一個有利的改進方案，休眠時鐘發(fā)生器具有用于對休眠時鐘發(fā)生器的第二石 英單元的頻率進行倍頻的倍頻器以形成輸出時鐘信號。 優(yōu)選的是，通過消隱來分配休眠時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號的被隱沒(被減去)
的時鐘，以便使電路的系統(tǒng)時間在休眠模式中逼近于無線電系統(tǒng)的系統(tǒng)時間。
為此，在一個優(yōu)選的改進方案中設置邏輯單元被構造用于分配休眠時鐘發(fā)生器
的輸出時鐘信號的被消隱的時鐘。優(yōu)選地，邏輯單元具有環(huán)形計數器和用于根據環(huán)形計數
器的計數值而輸出一個值的選擇電路。優(yōu)選的是，這些值為二進制的并且有利地僅僅具有
值"0"和"1"。 在一個有利的改進方案中設置邏輯單元被構造用于將所述值與一個常系數—— 尤其是20——相加并且將相加的結果作為至少兩個整數除數值輸出到模數除法器的控制 輸入端上。為了將系數20與僅僅一個唯一的位相加，僅僅需要針對這個位改變系數的最低 的二進制位。 根據一個有利的構型，選擇電路具有多路復用器和通過硬布線形成的向量 (Vektor)?？商鎿Q地，可以通過子電路或者外部的其它電路生成所述向量。
前面所述的改進方案不僅單個是特別有利的，而且以組合的形式也是特別有利 的。在此，全部的改進方案都可以彼此組合。在附圖的實施例的說明中闡述一些可能的組 合。但是，這些在那里所述的將改進方案進行組合的可能性并未窮盡。


以下通過實施例參照附圖進一步闡述本發(fā)明。
在此，附圖示出無線電系統(tǒng)的電路的框圖。
具體實施例方式
用于根據工業(yè)標準IEEE 802. 15. 4的無線電系統(tǒng)的符號周期是16 y s。如果無線 電系統(tǒng)處于運行模式(激活狀態(tài))中，則可以將16MHz系統(tǒng)時鐘用作系統(tǒng)時間的時基。在休 眠模式(未激活狀態(tài))中，系統(tǒng)時鐘發(fā)生器被關閉并且僅僅具有32. 768kHz的時鐘頻率的 時鐘石英(RTC :Real Time Clock——實時鐘)仍然可用。在將這個頻率倍頻到65. 536kHz 的情況下產生15. 258iis的周期，其明顯偏離所期望的無線電系統(tǒng)的系統(tǒng)時間的符號周 期。 附圖中所示的框圖使與符號計數器的運行時間無關地將最大計數誤差限制到一 個符號周期成為可能。在此，時鐘石英當然也不是理想的并且可能由于頻率偏差而導致附 加的誤差。此外，由于所述誤差以及其它的誤差源——比如系統(tǒng)時鐘，在無線電系統(tǒng)中需要 進行同步。 在附圖中通過框圖示意性地示出了無線電系統(tǒng)的電路。 根據附圖的電路具有邏輯單元500。邏輯單元500具有計數器510，該計數器510 作為環(huán)形計數器在0與758之間計數。選擇電路由邏輯單元500的硬布線的向量520和多 路復用器530構成。通過環(huán)形計數器510從向量520中選出一位。如果這個位具有值"l"， 則模數除法器400的除數值k被設置為值"21"。如果這個位具有值"0"，則模數除法器400 的除數值k被設置為值"20"。為此，所述位借助于加法器550被加到常系數540 "20"上。 為此，例如通過相應的布線來改變系數540的最低的二進制位就足夠了。
邏輯單元500的用于輸出除數值k的輸出端與模數除法器400的控制輸入端420 相連接。而邏輯單元500的環(huán)形計數器510的輸入端與模數除法器400的輸出端相連接。
總是在模數除法器400的輸出端等于零的時刻，由符號計數器300進行的計數被 抑制。根據所計數的符號的數目，符號計數器300的輸出端將所計數的系統(tǒng)時間td乍為32 位寬的數據值輸出。系統(tǒng)時間^被劃分成符號。為了抑制計數，邏輯0到達開關裝置700 的控制輸入端en上。同時，環(huán)形計數器510被增量并且因此向量520中的下一位被選擇。 開關裝置700和計數器300可以被構造在一個電路單元中，該電路單元包括開關和計數兩 種功能。 系統(tǒng)時鐘發(fā)生器100可以通過開關裝置610與符號計數器300相連接。系統(tǒng)時鐘 發(fā)生器100具有石英單元IIO，該石英單元110具有16MHz的石英頻率&，該石英頻率&在 輸出端102上輸出用于運行模式中的數字電路的定時。石英單元110的頻率fs是符號頻 率的整數倍。因此，系統(tǒng)時鐘發(fā)生器IOO還具有用于在運行模式中輸出待計數的符號的分 頻器120，其中，分頻器120將石英單元110的頻率fs除以因子256。因此，在系統(tǒng)時鐘發(fā) 生器100的輸出端101上輸出具有16y s的符號周期的待計數的符號。
此外，附圖的實施例的電路具有休眠時鐘發(fā)生器200 ，休眠時鐘發(fā)生器200具 有一個另外的石英單元210。這一另外的石英單元210的石英頻率是32. 768kHz，從而 15. 2587 ii s的周期偏離無線電系統(tǒng)的符號周期16ii s。因此，休眠時鐘發(fā)生器200的輸出時鐘信號的輸出頻率fK是符號頻率的非整數倍。最小公倍數是250000 ys(l/4秒)。在 250ms內不對休眠時鐘發(fā)生器的759個時鐘進行計數，因此符號計數器300在休眠模式中在 250ms之后具有與運行模式中系統(tǒng)時鐘發(fā)生器100的更精確的系統(tǒng)時鐘相同的計數器狀態(tài) (系統(tǒng)時間ts)。 休眠時鐘發(fā)生器的所述需消隱的時鐘在250ms的持續(xù)時間內的均勻分布意味著 理論上必須總是在20. 586個時鐘之后去掉一個時鐘。但因為僅僅能夠對整數個時鐘進行 計數，所以這意味著必須在445次21個時鐘以后以及在314次20個時鐘以后略去一個時 鐘。由模數除法器400提供除以除數值20和21的除法。在此，除數值k的選擇通過邏輯 單元500進行。由此，符號計數器中的最大計數誤差不大于一個符號周期。總是在250ms 之后計數誤差減小到零。由此獲得意想不到的效果由于計數誤差而產生的總偏差在無窮 大的運行時間內不超過一個符號周期。 為了略去休眠時鐘發(fā)生器的時鐘而設置有開關裝置700，開關裝置700被構造用 于在休眠模式中通過消隱休眠時鐘發(fā)生器200的輸出時鐘信號來形成待計數的符號。
為了除以除數值k，模數除法器400的輸入端410與休眠時鐘發(fā)生器200的輸出 端201相連接。模數除法器400的輸出端與開關裝置700的控制輸入端en相連接以便借 助于模數除法器400的輸出信號進行所述消隱。 利用附圖的實施例的解決方案可以在更長的時間間隔內將無線電系統(tǒng)的電路置 于休眠模式(sle印)中。為了運行符號計數器僅僅需要時鐘石英210(RTC)，由此可以明顯 地減少電流消耗。在休眠模式結束后，可以近似精確到符號地喚醒電路。
為了在休眠模式與運行模式之間轉換，可以設置控制電路600，此外在附圖的實施 例中，控制電路600具有用于在系統(tǒng)時鐘發(fā)生器的輸出信號與休眠時鐘發(fā)生器的輸出信號 之間進行切換的開關裝置610、620和640。在一個可替換的構型方案中，使用多路復用器進 行切換，該多路復用器與系統(tǒng)時鐘發(fā)生器100的輸出端101和休眠時鐘發(fā)生器200的輸出 端201相連接。 本發(fā)明并不限于所示的附圖的構型方案。例如，也可以例如根據其它的工業(yè)標準、 如IEEE 802. 11為其它的無線電網絡設置系統(tǒng)時間。附圖標號表100系統(tǒng)時鐘發(fā)生器101輸出端102系統(tǒng)時鐘輸出端110石英單元120整數除法器200休眠時鐘發(fā)生器210石英單元220倍頻器300計數器400模數除法器410除法器輸入端420控制輸入端
8
500邏輯單元510計數器，環(huán)形計數器520硬布線的向量530多路復用器540系數"20"550加法器、相加器600控制電路610,620,640開關裝置700開關裝置6n控制輸入端fK輸出頻率fs石英頻率k除數值ts系統(tǒng)時間
權利要求
一無線電系統(tǒng)的電路，其中，系統(tǒng)時間被劃分成符號，所述電路具有一符號計數器(300)，所述符號計數器(300)用于根據所計數的符號的數目提供系統(tǒng)時間(tS)，具有一可與所述符號計數器(300)連接的系統(tǒng)時鐘發(fā)生器(100)，所述系統(tǒng)時鐘發(fā)生器(100)具有一第一石英單元(110)，所述第一石英單元(110)的頻率(fS)是一符號頻率的整數倍并且大于所述符號頻率，并且所述系統(tǒng)時鐘發(fā)生器(100)具有一分頻器(120)，所述分頻器(120)用于在運行模式中通過對所述第一石英單元(110)的頻率(fS)的分頻來輸出待計數的符號，具有一休眠時鐘發(fā)生器(200)，所述休眠時鐘發(fā)生器(200)具有一第二石英單元(210)，其中，所述休眠時鐘發(fā)生器(200)的輸出時鐘信號的輸出頻率(fR)是所述符號頻率的非整數倍并且大于所述符號頻率，具有一開關裝置(700)，所述開關裝置(700)被構造用于在休眠模式中通過所述休眠時鐘發(fā)生器(200)的輸出時鐘信號的消隱來形成所述待計數的符號，具有一模數除法器(400)，所述模數除法器(400)與所述休眠時鐘發(fā)生器(200)的一輸出端(201)相連接，所述模數除法器(400)可在至少兩個整數除數值(k)之間改變，并且所述模數除法器(400)的輸出端與所述開關裝置(700)的一控制輸入端(en)相連接以便借助于所述模數除法器(400)的輸出信號進行所述消隱，以及具有一邏輯單元(500)，所述邏輯單元(500)與所述模數除法器(400)的一控制輸入端(420)相連接，并且所述邏輯單元(500)被構造用于通過改變所述模數除法器(400)的除數值(k)來控制所述模數除法器(400)的除數因子。
2. 根據權利要求l所述的電路，具有一控制電路(600)，所述控制電路(600)被構造用于為所述運行模式激活所述系 統(tǒng)時鐘發(fā)生器(100)并且用于為所述休眠模式禁用所述系統(tǒng)時鐘發(fā)生器(100)。
3. 根據權利要求2所述的電路，其中，所述控制電路(600)具有用于在所述系統(tǒng)時鐘發(fā)生器(100)的輸出信號與所述 休眠時鐘發(fā)生器(200)的輸出信號之間切換的另外的開關裝置(610,620)。
4. 根據以上權利要求之一所述的電路，其中，所述休眠時鐘發(fā)生器(200)具有一倍頻器(220)，所述倍頻器(220)用于使所述 休眠時鐘發(fā)生器(200)的第二石英單元(210)的頻率倍頻，以便形成所述輸出時鐘信號。
5. 根據以上權利要求之一所述的電路，其中，所述邏輯單元(500)具有一環(huán)形計數器(510)和一選擇電路(520，530)，所述選 擇電路(520,530)用于根據所述環(huán)形計數器(510)的計數值(n)輸出一個值。
6. 根據權利要求5所述的電路，其中，邏輯單元(500)被構造用于將所述值與一常系數(540)相加并且將相加的結果 作為所述至少兩個整數除數值(k)輸出到所述模數除法器(400)的控制輸入端(420)上。
7. 根據權利要求5或6所述的電路，其中，所述選擇電路具有一多路復用器(530)和一通過硬布線形成的向量(520)。
8. 用于運行一無線電系統(tǒng)的電路的方法，其中，一系統(tǒng)時間(ts)被劃分成符號， 其中，在一運行模式中，激活一系統(tǒng)時鐘發(fā)生器(IOO)，使得由所述系統(tǒng)時鐘發(fā)生器(100)的一輸出時鐘信號通過計數來確定所述系統(tǒng)時間(ts)，其中，在一休眠模式中，禁用所述系統(tǒng)時鐘發(fā)生器(100)，其中，在所述休眠模式中，根據一模數除法器(400)的一輸出信號來消隱一休眠時鐘 發(fā)生器(200)的一輸出時鐘信號并且通過計數來確定所述系統(tǒng)時間(ts)，其中，所述休眠時鐘發(fā)生器(200)的所述輸出時鐘信號的一輸出頻率(fK)是一符號頻 率的非整數倍并且大于所述符號頻率，其中，所述模數除法器(400)將所述休眠時鐘發(fā)生器(200)的輸出時鐘信號除以一除 數因子，以及其中，通過在至少兩個整數除數值(k)之間的改變來形成所述模數除法器(400)的所 述除數因子。
9. 一實時鐘(RTC)的石英單元(210)的應用方法，用于在一無線電系統(tǒng)中在一休眠模 式期間提供一被劃分成符號的系統(tǒng)時間(ts)，其中，一倍頻器(220)被構造用于使所述石英單元(210)的石英頻率整數倍地倍頻，其中，一開關裝置(700)被構造用于根據一模數除法器(400)的輸出信號來消隱所述 石英單元(210)的經倍頻的石英頻率，其中，所述模數除法器(400)被構造用于對經倍頻的石英頻率(fK)進行除法運算，通 過在至少兩個整數除數值(k)之間的改變形成所述模數除法器(400)的除數因子，其中，一邏輯單元(500)被構造用于改變所述模數除法器(400)的整數除數值，其中，通過所述消隱以及所述整數除數值的改變使一符號計數器(300)的輸入端上的 輸入頻率逼近于一預先確定的符號頻率，其中，所述符號計數器(300)被構造用于由所計數的符號的數目來提供所述系統(tǒng)時間 (ts)。
全文摘要
無線電系統(tǒng)中的電路以其運行方法，其中系統(tǒng)時間被劃分成符號，其中，在運行模式中，激活系統(tǒng)時鐘發(fā)生器，使得由所述系統(tǒng)時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號通過計數來確定系統(tǒng)時間，其中，在休眠模式中，禁用系統(tǒng)時鐘發(fā)生器，其中，在休眠模式中，根據模數除法器的輸出信號來消隱休眠時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號并且通過計數來確定系統(tǒng)時間，其中，休眠時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號的輸出頻率是符號頻率的非整數倍，其中，模數除法器將休眠時鐘發(fā)生器的輸出時鐘信號除以除數因子，其中，通過在至少兩個整數除數值之間的改變來形成模數除法器的除數因子。
文檔編號H03K5/00GK101729489SQ20091020423
公開日2010年6月9日 申請日期2009年10月14日 優(yōu)先權日2008年10月14日
發(fā)明者D·亨切爾, L·達特 申請人:愛特梅爾汽車股份有限公司