作 者:电信科学 戴凌龙
从表1可以看出,当TD-SCDMA多媒体终端在提供视频业务的时候,采用动态功耗管理将使数字基带处理芯片的功耗节省20%以上,而在提供数据处理量较小的传统语音业务时节省功耗30%以上,从而大幅延长了终端的连续工作时间。
4.4TD-SCDMA终端功放的动态功耗管理
射频收发信机中的功放是TD-SCDMA终端中最耗电单元之一。TD-SCDMA终端的线性功放有别于2G系统中普遍采用的非线性功放。线性功放非常适用于采用非恒定包络调制方式(如QPSK)的系统,可减小失真和邻道干扰[3,4],但其最大的缺点是效率低,通常在30%左右。如何提高功放的实际平均效率以延长终端的连续工作时间呢?
根据统计分析可知,在绝大多数情况下,TD-SCDMA终端的发射功率都远低于其最大发射功率24dBm,90%左右的发射功率都低于16dBm,这得益于TD-SCDMA系统精确快速的功率控制,不仅克服了“远近效应”,而且提高了系统容量。因此,结合线性功放的结构特性,区别于传统的电池直接供电方式,TD-SCDMA终端功放的一种改进控制方案如图3所示,功放的供电电压由基带处理芯片通过数模转换器(DAC)的输出来控制。不同发射功率和其对应的供电电压以满足系统ACLR(邻信道泄漏功率比)要求为原则来确定,对于TD-SCDMA系统,要求在距中心频率±1.6MHz处的ACLR为-33 dBc(ACLR1),在距中心频率±3.2 MHz处的ACLR为-43 dBc(ACLR2)[5]。
以终端方案中采用的MAXIM2507中的集成功放为例,其ACLR1=-38.3dBc、ACLR2=-53.5dBc,与标准规定的值相比,分别提供了5.3 dB和10.5 dB的余量。采用如图3所示方案和传统电池直接供应方案所得的测试结果如表2所示。

图3 TD-SCDMA功放的可调电压供电方式
表2 电压可调方式和电池直接供电方式的功耗对比

由此可见,电压可调方案对于TD-SCDMA终端很少使用的最大发射功率情况下的功耗节省效果并不明显,但对于其最常用的低发射功率情况,可使功放平均省电60%以上。
4.5软件和算法的省电措施
软件和算法对于系统功耗同样有很大的影响。通过对软件代码和算法的优化,减小指令总线上的翻转概率和对存储器的访问量,也可以达到减小功耗的目的。高的代码密度不但可以降低功耗,而且可以提高性能,因为它使得完成同一功能所需的机器周期个数变得更少。
通过算法的优化缩短TD-SCDMA物理层测量的时间和小区初搜等过程的持续时间,把工作状态下最常调用的函数置入基带处理器的高速缓冲存储器中以提高MIPS(每秒指令数),把对外部存储器的读写方式由正常方式改为突发方式以提高存取效率等,这些软件优化的途径都可以达到省电的目的。在实践的过程中得出,通过上述的软件优化方法可使TD-SCDMA多媒体终端的耗电直接减小40mA。
5、省电方案的效果测评
按照第三代移动通信技术试验专家组制定的《TD-SCDMA研究开发和产业化项目——终端耗电性能测试规范》[5],通过测量终端连续工作时的耗电电流,然后根据终端电池的标称容量可折算出连续工作时长。采用Agilent的移动终端快速响应直流电源对本文终端在视频业务下的耗电情况进行测试,结果如图4所示。其中接收信号电平为-92dBm。
从图4可以看出,TD-SCDMA多媒体终端在视频业务下的平均电流为195mA,所用锂电池的标称容量为1000mAh,即该终端在视频业务下可连续工作5 h。