CN104135758A - Dmr终端降低电路功耗的方法及实现电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种DMR终端降低电路功耗的方法及实现电路，该方法包括：终端数字信号处理器DSP监听射频信号场强数据，若射频信号场强数据值超出节电场强门限上限值时，处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换到PFM模式；若低于节电场强门限下限值时，处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换回到PWM模式。本发明提供的降低DMR终端电路功耗的方法，不依赖***基站的休眠唤醒省电机制，每个终端在特定的模式下可以动态调整电源效率，可以在较大程度上节省电池消耗，以有效降低DMR终端电路平均功耗，延长DMR终端电池的待机续航时间；同时也降低无线通信设备的电磁环境污染。
Description
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种DMR终端降低电路功耗的方法及实现电路。
背景技术
DMR(Digital Mobile Radio)终端是符合欧洲电信标准协会(ETSI)的DMR技术规范的一种新型数字化手持无线终端(俗称DMR数字对讲机)，电路方案大多基于嵌入式平台，软硬件功能比传统模拟对讲机强大，当然基带和射频电路也都比传统模拟对讲机复杂，使用高速处理器和大容量存储器，电路功耗也大大增加，对提高电池支持时间的设计带来了更大的挑战。
手持无线终端一般采用大容量充电电池供电，对电池的容量以及待机时间和工作时间有较高的要求。受制于手持无线终端的体积和重量、便携性等因素，在有限的电池容量下，发射功率大小对电池容量和支持时间有决定性的影响。尽可能降低发射机消耗的电流，提高手持无线终端的电池待机时间和续航能力，延长电池寿命有很现实的意义。
现有的，电池节电策略是通过优化终端设备的休眠时间和唤醒时间比例，不定时地关闭部分功能电路模块，增加呼叫建立额外时间等等一些牺牲性能的方法实现。或者需要基站***支持才能实现。
发明内容
本发明的目的在于提供一种DMR终端降低电路功耗的方法及实现电路，以提高DMR终端的电池待机时间和续航能力。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种DMR终端降低电路功耗的方法，包括：
终端数字信号处理器DSP监听射频信号场强数据，若射频信号场强数据值超出节电场强门限上限值时，处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换到PFM模式；若低于节电场强门限下限值时，处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换回到PWM模式。
进一步优选地，还包括对终端初始化，设定节电场强门限值。
进一步优选地，所述节电场强门限值为使终端接收的信号场强在这个门限值范围内时有足够的余量能够获得满足需要的通话质量。
进一步优选地，还包括设置一门限基准值，所述节电场强门限下限值总是高于所述门限基准值一个适当的偏移量；所述节电场强门限上限值总是高于节电场强门限下限值一个适当的迟滞偏移量。
一种DMR终端降低电路功耗的实现电路，包括：电源变换器DCDC模块、电源管理器PMU模块、处理器、基带电路、射频收发机、电池，所述处理器包括一数字信号处理器DSP；
所述数字信号处理器DSP用于从射频收发机接收并解析射频信号场强RSSI数据；
所述处理器根据数字信号处理器DSP解析的射频信号场强数据发送控制指令给电源管理器PMU模块；
所述电源管理器PMU模块用于根据接收的控制指令发送工作模式切换指令给电源变换器DCDC模块；
所述电源变换器DCDC模块用于根据工作模式切换指令切换到相应的工作模式。
进一步优选地，若数字信号处理器DSP解析的射频信号场强数据值超出节电场强门限上限值时，处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换到PFM模式；若低于节电场强门限下限值时，处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换回到PWM模式。
进一步优选地，所述处理器通过IO接口或控制接口输出控制信号到电源管理器PMU模块。
本发明与现有技术相比，有益效果在于：本发明提供的降低DMR终端电路功耗的方法及实现电路，不依赖***基站的休眠唤醒省电机制，每个终端在特定的模式下可以动态调整电源效率，可以在较大程度上节省电池消耗，以有效降低DMR终端电路平均功耗，延长DMR终端电池的待机续航时间；同时也降低无线通信设备的电磁环境污染。
附图说明
图1为本发明DMR终端降低电路功耗的实现电路原理框图；
图2为设定触发节电切换门限值示意图；
图3为电源变换器工作在PWM模式下的效率曲线图；
图4为电源变换器工作在PFM模式下的效率曲线图；
图5为DMR终端降低电路功耗的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明设计理念：DMR终端中的基带电路是耗电大户。一般比较完善的终端电源方案电路上采用两级电源结构，第一级电源降压变换使用DCDC降压电源电路；第二级使用多组电压输出的电源管理器PMU，经过二次电源变换输出多组不同的电压分别供给各个电路模块。其中二次电源变换的大负载的电源一般都采用DCDC降压电源方式实现。
目前，DMR终端设备硬件电路对电源的要求多种多样，基带电路对电源质量要求不高，但有些电路模块特别是射频收发机电路对电源有较高要求，要求低噪声，低纹波。一般DMR终端大多数时间处于待机接收工作状态，对接收机电路的电源要求比较严格，以提高接收机的灵敏度，保证良好的接收性能指标，延长呼叫的有效距离。
但是终端整机各个电路模块不是总是需要低噪声纹波的电源，或者说很多时候某些电源是可以降低要求的，包括基带电路和部分射频电路的电源要求都可以降低。比如在终端设备之间距离较近或者对方发射功率较大的情况下，接收机能够收到的信号功率较高，信号质量很好，这时部分电路的电源噪声纹波的轻微变化对性能几乎没有影响。
鉴于此，本发明核心思想：通过数字信号处理器DSP实时跟踪监听终端接收机收到的信号强度RSSI信息，动态调整终端内部电源转换器(包括DCDC降压转换器或PMU电源管理器)的工作模式，适当牺牲一些电源性能，在保证信号有效接收可靠通信的同时，可以在大多数应用场景下提高电源的转换效率，有效降低平均电流消耗，进一步挖掘降低电路功耗的空间，达到节省电池，有效延长电池续航时间的目的。
DCDC电源变换器使用开关电源技术，开关频率一般在几百千赫兹到几兆赫兹。转换效率以及电源纹波性能跟变换器的工作模式有关。一般较好的变换器芯片都有脉冲宽度调制PWM(Pulse Width Modulte)和脉冲频率调制PFM(Pulse Frequency Modulte)两种工作模式。后面的描述把这两种模式简称PWM模式和PFM模式。
简单对比说，PWM模式下转换器的开关频率固定，输出电源噪声小，纹波小；PFM模式下转换器的开关频率可以根据负载动态变化的，输出电源纹波稍大些，但是转换效率比PWM模式高。
电源变换器或者电源管理芯片通常会有一个外部模式选择引脚进行模式选择，或者通过特定的接口(比如I2C)读写操作内部寄存器，改变工作模式。
如图1所示，本发明DMR终端降低电路功耗的实现电路，包括：
电源变换器DCDC模块、电源管理器PMU模块、处理器、基带电路、射频收发机、电池，所述处理器包括一数字信号处理器DSP，
数字信号处理器DSP用于从射频收发机接收并解析射频信号场强RSSI数据；
处理器根据数字信号处理器DSP解析的射频信号场强数据发送控制指令给电源管理器PMU模块；
具体地，根据DMR协议的LBT(Listen Before Transmit)信道接入规则，终端试图接入一个信道之前，要先确定在信道上是否有活动。无论在模拟模式还是数字模式下，终端内部数字信号处理器DSP持续监听获取接收机收到的信号场强RSSI值，跟配置的门限N RssiLo比对，判定信道活动状态。
DMR终端根据不同的信道接入策略，采用不同的N RssiLo值。终端可以根据不同信道接入策略选择灵活的电源控制，实现电源的最佳效率。
如图2所示，以信道活动门限N RssiLo为基准，设定触发节电切换门限值，上限N RssiPH，下限N RssiPL。节电切换门限上下限值跟随N RssiLo浮动。下限值N RssiPL总是高于N RssiLo一个适当的偏移量S1。上限值N RssiPH总是高于下限值N RssiPL一个适当的迟滞偏移量S2。
当终端监听到当前信号场强RSSI值超过预定节电门限上限值N RssiPH时，意味着当前信道质量良好，超出了活动信道识别和实现同步的预期要求，即可启动电源电路的工作模式切换，转换到PFM模式，换取更高的电源变换效率，降低电池消耗的电流。
当终端监听到当前信号场强RSSI低于预定节电门限下限值N RssiPL时，意味着当前信道质量劣化到了下限临界状态，可能无法满足活动信道识别和实现同步的预期要求，即可启动电源电路的工作模式切换，转换到PWM模式，提升电源质量，提高射频收发机性能，以获得更好的接收灵敏度和发射信噪比指标。
电源管理器PMU模块用于根据接收的控制指令发送工作模式切换指令给电源变换器DCDC模块；
电源变换器DCDC模块用于根据工作模式切换指令切换到相应的工作模式。
具体地，处理器输出控制信号，可以通过一个IO接口输出控制电平作为切换控制信号；或者通过一个控制接口如I2C或SPI，控制电源管理器内部寄存器读写，切换电源变换器器的工作模式。
电源变换器DCDC模块通过SYNC接口状态转换工作模式，SYNC＝1高电平，PWM模式，DCDC工作在固定开关频率，电源纹波小。SYNC＝0低电平，PFM模式，DCDC进入PFM模式，降低开关频率，保持高的转换效率。
实施例
以一款典型DCDC电源降压变换器芯片手册提供的参数曲线为例，在相同的负载电流下，比较PWM和PFM两种工作模式的转换效率差异。
下面是电源电路在输入电压8.4V输出电压5.0V条件下的一组数据曲线。
图3是电源变换器工作在PWM模式下的效率曲线。
图4是电源变换器工作在PFM模式下的效率曲线。
在0.1A电流条件下对比，PWM模式下的转换效率为90％；PFM模式下的转换效率为95％，转换效率可以提高5％。
在20mA电流条件下对比，PWM模式下的转换效率为67％；PFM模式下的转换效率为92％，转换效率可以提高25％。
请参阅图5所示，DMR终端降低电路功耗的方法，包括：
步骤501：对终端初始化，设定节电场强门限值；
终端设备上电开复位机后，初始化过程中先设置一个合理的场强RSSI限值范围，保证终端接收的信号强度RSSI在这个限值范围内时有足够的余量能够获得满足需要的通话质量。
步骤502：选择是否启用省电模式，如果是，进入步骤503；
步骤503：终端数字信号处理器DSP监听射频信号场强数据RSSI，若射频信号场强数据值超出节电场强门限上限值时，进入步骤504；若低于节电场强门限下限值时，进入步骤505；
步骤504：处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换到PFM模式；
步骤505：处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换回到PWM模式；
步骤506：选择是否退出省电模式，如果否，返回步骤503；如果是，结束。
本发明提供的降低DMR终端电路功耗的方法，不依赖***基站的休眠唤醒省电机制，每个终端在特定的模式下可以动态调整电源效率，可以在较大程度上节省电池消耗，以有效降低DMR终端电路平均功耗，延长DMR终端电池的待机续航时间；同时也降低无线通信设备的电磁环境污染。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种DMR终端降低电路功耗的方法，其特征在于，包括：
终端数字信号处理器DSP监听射频信号场强数据，若射频信号场强数据值超出节电场强门限上限值时，处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换到PFM模式；若低于节电场强门限下限值时，处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换回到PWM模式。
2.如权利要求1所述的DMR终端降低电路功耗的方法，其特征在于，还包括对终端初始化，设定节电场强门限值。
3.如权利要求2所述的DMR终端降低电路功耗的方法，其特征在于，所述节电场强门限值为使终端接收的信号场强在这个门限值范围内时有足够的余量能够获得满足需要的通话质量。
4.如权利要求3所述的DMR终端降低电路功耗的方法，其特征在于，还包括设置一门限基准值，所述节电场强门限下限值总是高于所述门限基准值一个适当的偏移量；所述节电场强门限上限值总是高于节电场强门限下限值一个适当的迟滞偏移量。
5.一种DMR终端降低电路功耗的实现电路，其特征在于，包括：电源变换器DCDC模块、电源管理器PMU模块、处理器、基带电路、射频收发机、电池，所述处理器包括一数字信号处理器DSP；
所述数字信号处理器DSP用于从射频收发机接收并解析射频信号场强RSSI数据；
所述处理器根据数字信号处理器DSP解析的射频信号场强数据发送控制指令给电源管理器PMU模块；
所述电源管理器PMU模块用于根据接收的控制指令发送工作模式切换指令给电源变换器DCDC模块；
所述电源变换器DCDC模块用于根据工作模式切换指令切换到相应的工作模式。
6.如权利要求5所述的DMR终端降低电路功耗的实现电路，其特征在于，若数字信号处理器DSP解析的射频信号场强数据值超出节电场强门限上限值时，处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换到PFM模式；若低于节电场强门限下限值时，处理器输出控制信号，将电源变换器的工作模式切换回到PWM模式。
7.如权利要求5所述的DMR终端降低电路功耗的实现电路，其特征在于，所述处理器通过IO接口或控制接口输出控制信号到电源管理器PMU模块。
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