專利名稱：便攜式通信設(shè)備及其耗電量的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與一種便攜式通信設(shè)備有關(guān)，這種便攜式通信設(shè)備包括多個電子電路、一個為這些電路供電的電池、一個控制器和一個存儲器，其中所述控制器配置成通過提供控制信號使至少一些電路響應(yīng)對這些電路進行控制。本發(fā)明還與一種確定諸如一個便攜式通信設(shè)備的耗電量的方法有關(guān)。
背景技術(shù)：
電池供電的便攜式通信設(shè)備的用戶都依賴于設(shè)備的良好的工作狀態(tài)。具體地說，這些用戶需要確切知道到電池所存儲的電能消耗掉、必須對電池充電之前他們的設(shè)備還有多長時間可以工作。特別是對于移動電話機的用戶來說更是這樣。因此，本文件在非限制性的意義上以移動電話機為例說明本發(fā)明的便攜式通信設(shè)備和方法。
為了得到移動電話機的剩余工作時間的確切估計，用戶需要一個精確和好用的電池容量指示器或“燃料計”。

圖1例示了具有一個上面顯示有一個作為電池容量指示的圖標(biāo)13的顯示屏6的移動電話機1的示意圖。如圖1所示，電池圖標(biāo)13指示了大致還剩下電池初始電量的25％。移動電話機1還可以有其它顯示措施來確定和指示所估計的剩余工作時間，即到必須對電池再充電之前還剩下的時間的估計。
確定剩余電池容量基本上包括兩種獨立的電流測量測量流入電池(充電)的電流和測量電池消耗(放電)的電流。
充電電流通常比較容易測量。微處理器(CPU)可以讀取一個與流過一個小電阻的電流成正比的經(jīng)A/D變換的信號。由于微處理器控制充電過程，因此它還可以得到所有有關(guān)計算在一段時間內(nèi)可以提供給電池的總電流的數(shù)據(jù)。
相反，測量放電電流或電流消耗就難得多，特別是對于具有復(fù)雜功能和許多工作模式的高級電話機來說。歷來，通過計算在電話機處在不同工作模式時的期望電流消耗來測量放電電流。較早的移動電話機基本上只有兩個工作模式交談模式和待機模式。對于這樣的移動電話機，在交談模式和待機模式的電流消耗分別在實驗室環(huán)境測量好后就存儲在電話機的存儲器內(nèi)作為相應(yīng)的預(yù)定耗電值。在工作中，電話機會跟蹤分別花費在交談模式和待機模式的時間，然后將相應(yīng)的工作時間乘以預(yù)定耗電值計算出從電池消耗的總電量。
在美國A-5 248 929中公開了這樣的方法，移動電話機內(nèi)的微處理器定時地執(zhí)行一個由中斷驅(qū)動的軟件例行程序(每100ms一次)，在這期間確定當(dāng)時的工作模式。從存儲器讀取預(yù)定耗電值后，將得到的耗電量值加到一個累加值上，就可以確定剩余的電池電量和在交談模式和待機模式的工作時間。
雖然以上說明的這種現(xiàn)有技術(shù)的方法對于只有兩個工作模式的簡化情況提供了一個可接受的耗電量估計，但這并不適用于具有多個工作模式的更為先進的電話機。例如，現(xiàn)代的TDMA(時分多址)電話機的耗電量不只取決于電話機是處在待機模式還是交談模式；耗電量在待機模式和交談模式分別至少受下列狀態(tài)的影響待機模式鄰近基站數(shù)尋呼頻率背光LCD圖標(biāo)模式接通/斷開位置更新頻率頂部指示燈附件接/拆交談模式輸出功率背光頻帶(900/1800/1900 MHz)HR/FR/EFR(半速率/全速率/增強全速率)，即語音編碼方式HF算法DTX/非DTX(數(shù)據(jù)傳輸)DRX/非DRX(數(shù)據(jù)接收)附件接/折從以上各個狀態(tài)的不同組合可以產(chǎn)生大量的不同工作模式，因此除了以上說明的之外非常需要有另一種來確定電池的耗電量的技術(shù)。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是提供一種新的和有實質(zhì)性改進的方式，確定諸如移動電話機之類的便攜式通信設(shè)備對電池的耗電量。
概括地說，這個目的的實現(xiàn)是基于創(chuàng)造性地認(rèn)識到對于任何通信設(shè)備其中的各個電子電路都由中央控制器(諸如微處理器或CPU)給出的控制信號控制，因此預(yù)先存儲的對于各個電路的耗電值可以預(yù)先確定，供控制器以后使用。控制器對出現(xiàn)的各種控制信號進行計數(shù)，根據(jù)計數(shù)結(jié)果和預(yù)先確定的各個耗電值計算出總耗電量。
本發(fā)明特別適合用不同的控制脈沖或“選通脈沖”接通和斷開不同的無線電電路(例如功率放大器、濾波器和合成器，以及其他電子電路，例如D/A變換器)的TDMA電話機。這些選通脈沖都完全受微處理器的控制，使得電話機可以在正確的時隙內(nèi)進行發(fā)送和接收。
具體地說，以上目的由按照所附這些獨立專利權(quán)利要求設(shè)計的便攜式通信設(shè)備和確定它的耗電量的方法實現(xiàn)。本發(fā)明的其他目的、特色和優(yōu)點可以從以下詳細(xì)說明、附圖和從屬權(quán)利要求中清楚地看出。
附圖簡要說明下面將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，在這些附圖中圖1為具有剩余電池電量圖形標(biāo)志的移動電話機的正視示意圖；圖2為圖1所示的移動電話機的主要電子和電氣器件的原理方框圖；圖3示意性地例示了這個優(yōu)選實施例的部分功能的硬件實現(xiàn)；以及圖4為這個優(yōu)選實施例的另一部分功能的軟件實現(xiàn)的流程圖。
優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明下面將參照圖1所示的移動電話機1詳細(xì)說明本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。然而，如已經(jīng)提到的那樣，本發(fā)明同樣適用于所有在獨立權(quán)利要求中明確的其他便攜式通信設(shè)備。
移動電話機1是一個蜂窩GSM TDMA電話機，包括一個天線2，一個指示工作狀態(tài)的頂部指示燈3，一個揚聲器4，一些音量調(diào)整按鈕5，一個圖形顯示器6，一組在一個小鍵盤7內(nèi)的按鍵，以及一個通過鉸鏈12按樞軸安裝在電話機外殼11上的翻蓋8。翻蓋8有一個用來接收電話機用戶的嗓音聲能的語音開口9。聲能通過翻蓋8經(jīng)一個圖中未示出的內(nèi)部導(dǎo)聲道傳送到一個電話機外殼外殼11內(nèi)的內(nèi)置麥克風(fēng)(未示出)。
顯示屏6顯示有一個信號強度指示14，一個話務(wù)員指示，一個日歷指示15，以及一個剩余電池電量指示13。
圖2例示了移動電話機的主要電子線路。從全局來看，這個電路包括一個天線200，一個無線電部件210，一個信道編碼/解碼部件220，一個語音編碼/解碼部件230，一個控制部件240，一個麥克風(fēng)250，一個揚聲器260，以及一個電池270。除了控制部件240，所有部件200、210、220、230、250、260和270都具有與市場上通常可買到的TDMA電話機相同的眾所周知的典型結(jié)構(gòu)。因此，下面只對這些部件作簡要說明，詳細(xì)情況對于熟悉的人員來說是眾所周知的。
語音編碼/解碼部件230包括一個語音編碼器232，一個與麥克風(fēng)250的輸出端連接的輸入端，以及一個與部件220內(nèi)的信道編碼器222的輸入端連接的輸出端。信道編碼器222的輸出端與是無線電部件210的一部分的發(fā)射機212的輸入端連接。發(fā)射機212的輸出端連接到天線200上。因此，以眾所周知的方式，麥克風(fēng)250接收用戶所說的語音輸入，將它變換成相應(yīng)的電信號，提供給語音編碼器232。語音編碼器232用HR、FR或EFR對信號語音編碼后，將結(jié)果提供給信道編碼器222，按照GSM TDMA標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行信道編碼。信道編碼器222的輸出送給包括諸如功率放大器、濾波器和混頻器之類的各種電子電路的發(fā)射機212。發(fā)射機212的輸出是一個在例如900 MHz頻帶內(nèi)的高頻TDMA信號，提供給天線200發(fā)射，成為從天線200向外界傳播的電磁波。
相應(yīng)，一個進入的TDMA信號被天線200接收后，由無線電部件210內(nèi)的接收機214處理。接收機214的工作情況基本上是發(fā)射機212的工作情況的倒置。接收機214的輸出在部件220的信道解碼器224內(nèi)解碼后，再由部件230的語音解碼器234解碼。所得到的輸出提供給揚聲器260，將電信號變換成聲音的聲波，發(fā)射給用戶。
電池270配置成為模塊化部件210、220、230和240內(nèi)的各個電子電路供電。更可取的是，電池270可以是任何市售的可充電電池，諸如鋰離子電池或鎳鎘電池之類。
控制塊240包括一個與存儲器244雙向連接的微處理器或CPU(中央處理單元)242。除了其他一些功能，CPU 242還通過一些如圖2中的單向箭頭所示的控制信號對部件210、220和230內(nèi)的各個器件以及A/D變換器248進行控制。具體地說，消耗電池270的大部分電能的無線電部件210的各組成部分由CPU 242和所配合的定時信號產(chǎn)生器246通過相應(yīng)的脈沖控制信號或“選通脈沖(strobe)”進行控制。因此，在CPU 242控制下，選通脈沖“TX str”由定時產(chǎn)生器246提供給發(fā)射機212。類似，選通脈沖“RX str”控制接收機214，而選通脈沖“Synthstr”控制合成器216。A/D變換器248由獨立的選通脈沖控制。
至此，控制部件240的體系結(jié)構(gòu)和在各選通脈沖控制下的工作情況基本上與一個標(biāo)準(zhǔn)的GSM TDMA電話機相同。
按照這個優(yōu)選實施例，控制部件240配置有一個選通脈沖檢測器247，用來檢測定時產(chǎn)生器246加到接在定時產(chǎn)生器246與無線電部件210的發(fā)射機212、接收機214和合成器216之間的各個控制線上的選通脈沖(即，使特定電路通、斷的控制脈沖)。選通脈沖檢測器247用來對TX選通脈沖、RX選通脈沖和Synth選通脈沖進行計數(shù)。如下面將要詳細(xì)說明的那樣，CPU 242將利用這些計數(shù)值確定從電池270消耗的總耗電量。
在對確定上述總耗電量的選通脈沖檢測器247和CPU 242的功能進行詳細(xì)說明前，將先討論這種利用控制脈沖或選通脈沖確定耗電量的創(chuàng)造性構(gòu)思。
如已經(jīng)提到的那樣，TDMA電話機利用一系列控制脈沖或選通脈沖接通和斷開各個無線電電路。這些選通脈沖都完全受CPU242的控制，使得電話機能在正確的TDMA時隙內(nèi)進行發(fā)送和接收。例如，TX選通脈沖至少每個TDMA幀激活一次，以便接通發(fā)射機212和其中的一些器件，諸如功率放大器(PA)之類。發(fā)射機由TX選通脈沖就在正確的時隙前激活，而在這個時隙后立即去活，例如通過使TX選通脈沖從一個高邏輯值切換為一個低邏輯值。在標(biāo)準(zhǔn)的交談模式，即對于一個語音呼叫來說，TX選通脈沖由CPU 242和定時產(chǎn)生器246嚴(yán)格地按每個TDMA幀一個產(chǎn)生，直到電話通話結(jié)束。另一方面，在數(shù)據(jù)呼叫(DTX)的情況下，TX選通脈沖數(shù)可以是每個TDMA幀兩個或更多個(多時隙)。
這樣，由于TX選通脈沖對發(fā)射機212內(nèi)的一組明確的電子電路激活/去活，而且這些電路各自的耗電量是很清楚的和/或可以在實驗室環(huán)境內(nèi)一次性精確測定的，因此，按照本發(fā)明，TX選通脈沖與一個表示由于一個TX選通脈沖激活所有有關(guān)的發(fā)射機電路消耗的電流的預(yù)定比電流耗電值對應(yīng)。
因此，通過對出現(xiàn)的TX選通脈沖進行計數(shù)，可以方便地通過將計數(shù)結(jié)果乘以每個TX選通脈沖的預(yù)定耗電量計算出在給定的一段時間內(nèi)這些TX選通脈沖所引起的總耗電量。
作為一個重要的優(yōu)點，以上說明的創(chuàng)造性的方案將完全與電話機用來進行語音呼叫(每個TDMA幀就一個TX選通脈沖)還是數(shù)據(jù)呼叫(多時隙，每個TDMA幀可能有一個以上的TX選通脈沖)無關(guān)。檢測器247只是跟蹤所有的TX選通脈沖，不論它們是在什么幀內(nèi)出現(xiàn)的。
以上情況也可以用于RX選通脈沖和Synth選通脈沖。此外，這還可以應(yīng)用于其他控制脈沖或選通脈沖，諸如控制A/D變換器248的A/D選通脈沖之類。
再來看這個優(yōu)選實施例的詳細(xì)說明，選通脈沖檢測器247包括一個如圖3所示的脈沖計數(shù)器寄存器300。由于在一個TX選通脈沖期間的耗電量取決于傳輸?shù)乃矔r功率，因此脈沖計數(shù)器寄存器300包括多個或者說n個存儲單元TxStrobe
、TxStrobe[1]、TX選通脈沖[2]、…、TxStrobe[n-1]。此外，脈沖計數(shù)器寄存器300還包括一個存儲單元RxStrobe和一個存儲單元SynthStrobe，分別用于給接收機214的控制脈沖(RX str)和給合成器216的控制脈沖(Synthstr)。
首先，所有存儲單元都清零，即都設(shè)置為0。然后，定時產(chǎn)生器246每產(chǎn)生一個TxStrobe，選通脈沖檢測器247將增大存儲單元TxStrobe[i]的存儲內(nèi)容，其中i相應(yīng)于瞬時發(fā)射功率電平。相應(yīng)，存儲單元RxStrobe的存儲內(nèi)容和存儲單元Synthstrobe的存儲內(nèi)容分別在檢測到一個RX選通脈沖和一個Synth strobe時遞增。
如已經(jīng)提到的那樣，電流耗電值與選通脈沖的類型有關(guān)，或者具體地說與脈沖計數(shù)器寄存器300內(nèi)的存儲單元有關(guān)。這些電流耗電值表示了有關(guān)電子電路在這類選通脈沖的激活下所消耗的相應(yīng)電流量，存儲在所關(guān)聯(lián)的電流寄存器310內(nèi)。寄存器310可以設(shè)置在選通脈沖檢測器247內(nèi)，最好是用一個EEPROM存儲器，或者，所關(guān)聯(lián)的電流寄存器310可以設(shè)置在常規(guī)存儲器244內(nèi)。
圖4例示了一種利用選通脈沖檢測器247得到的選通脈沖計數(shù)結(jié)果確定從電池270消耗的總耗電量的算法。按照這個優(yōu)選實施例，這種算法用一個存儲在存儲器244內(nèi)由CPU 242執(zhí)行的軟件程序?qū)崿F(xiàn)。在第一步驟400，進行初始化初始化，將Total_Current(總電流)變量清零(設(shè)置為0)。然后，執(zhí)行包括步驟410、412和414的循環(huán)n次，掃描脈沖計數(shù)器寄存器300內(nèi)所有與TX選通脈沖有關(guān)的的存儲單元。在步驟410，讀取單元TxStrobe[i]的存儲內(nèi)容，其中為i從0到i的迭代。在步驟412，讀取寄存器TxCurrent[i]的相應(yīng)內(nèi)容，得到與功率電平的TX選通脈沖i關(guān)聯(lián)的預(yù)定耗電量值。接著地接著在步驟414，將變量Total_Current遞增TxStrobe[i]乘以TxCurrent[i]所得到的結(jié)果。如果i小于n-1，將i加1后，控制控制返回到步驟410。否則，控制轉(zhuǎn)到步驟420，讀取寄存器RxStrobe的存儲內(nèi)容，再在步驟422讀寄存器RxCurrent。在步驟424，將Total_Current遞增RxStrobe乘以RxCurrent所得的結(jié)果。
接著，在步驟430-434對寄存器SynthStrobe執(zhí)行相應(yīng)的操作，即讀寄存器Synthstrobe和SynthCurrent，再將相乘的結(jié)果加到Total_Current上。這樣，在步驟434結(jié)束后，變量Total_Current就保存有從電池270消耗的總功率。
從可得到的呈現(xiàn)為存儲在電池270內(nèi)的電能形式的總電池電流的初始值或先前值減去Total_Current的值，在步驟440就可以確定剩余的電池電量。然后，更新在移動電話機1的顯示屏6上的電池圖標(biāo)13(圖1)，反映計算出的剩余電池電量的改變。
以上相對于三種不同的選通脈沖(TX選通脈沖，RX選通脈沖和Synth選通脈沖)說明的過程可以推廣到其他選通脈沖和電路，例如A/D變換器248、信道編碼器222、信道解碼器224、語音編碼器232和語音解碼器234。以上說明的選通脈沖在時間上都具有固定的長度，因此可以如上所述存儲起來作為電流耗電值(用mAh表示)。然而，對于長度可變的選通脈沖，可以將預(yù)定耗電量值存儲為耗電值(mA)，而由CPU 242或選通脈沖檢測器247確定這種可變長度選通脈沖的逐個持續(xù)時間。例如，這樣的一種可變選通脈沖長度可以通過在各個選通脈沖期間在一個寄存器內(nèi)添加一個具有明確的頻率的信號來確定。根據(jù)執(zhí)行圖4所示的確定總耗電量的過程，這樣的寄存器的內(nèi)容直接表示了這種特定的選通脈沖激活的總時間。只要將這時間乘以所關(guān)聯(lián)的耗電值，就可以確定與這種選通脈沖有關(guān)的耗電量。
以上結(jié)合一個優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明。然而，本發(fā)明并不局限于以上的說明，本發(fā)明的范圍由所附各獨立權(quán)利要求明確。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，除以上說明的具體實施例外，其他實施例同樣也是可行的。例如，按照優(yōu)選實施例，確定總耗電量是用硬件(選通脈沖檢測器247)和軟件(CPU 242執(zhí)行的程序)實現(xiàn)的，但是這種方案也可以完全用硬件、完全用硬件或者部分用軟件和部分用硬件實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種包括多個電子電路(212，214，216)、一個為這些電路供電的電池(270)、一個配置成通過提供控制信號(TX str，RXstr，Synth str)使這些電路響應(yīng)來控制其中至少一些電路的工作的控制器(240)和一個存儲器(244，310)的便攜式通信設(shè)備(1)，其特征是所述存儲器(310)存儲有一組分別與所述電路(212，214，216)響應(yīng)相應(yīng)控制信號(TX str，RX str，Synth str)的各自耗電量有關(guān)的預(yù)定耗電估計(TxCurrent，RxCurrent，SynthCurrent)；以及所述便攜式通信設(shè)備(1)還包括對所述控制信號進行計數(shù)、利用所述這組預(yù)定耗電估計確定一個表示從電池(270)消耗的電能的值(Total_Current)的裝置(247，300)。
2.一種如在權(quán)利要求1中所述的便攜式通信設(shè)備，其特征是所述便攜式通信設(shè)備是一個移動電話機(1)，最好是一個TDMA電話機。
3.一種按照權(quán)利要求1或2所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述這些電路包括一個無線電發(fā)射機(212)。
4.按照任何以上權(quán)利要求所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述這些電路包括一個無線電接收機(214)。
5.按照任何以上權(quán)利要求所述的便攜式通信設(shè)備，其中所述這些電路包括一個合成器(216)。
6.一種確定一個便攜式電池供電的通信設(shè)備(1)的耗電量的方法，所述通信設(shè)備包括一個控制器(240)和一些電子電路(212，214，216)，其中至少有一些電路響應(yīng)來自所述控制器的控制信號(TXstr，RX str，Synth str)，所述方法的特征是它包括下列步驟確定所述控制信號(TX str，RX str，Synth str)各自出現(xiàn)數(shù)(TxStrobe，RxStrobe，Synthstrobe)；讀取與所述電子電路(212，214，216)響應(yīng)各自控制信號的耗電量有關(guān)的預(yù)定耗電值(TxCurrent，RxCurrent，SynthCurrent)；以及根據(jù)所述出現(xiàn)數(shù)和所述預(yù)定耗電值確定所述設(shè)備(1)的耗電量(Total_Current)。
7.一種按照權(quán)利要求6所述的方法，所述方法適用于移動電話機(1)。
全文摘要
便攜式通信設(shè)備(1)具有多個電子電路(212,214,216)、一個為這些電路供電的電池(270)、一個控制器(240)和一個存儲器(244,310)。控制通過提供控制信號(TXstr,RX str,Synth str)使這些電路響應(yīng)控制其中至少一些電路。存儲器(310)存儲有一組與這些電路(212,214,216)響應(yīng)各自控制信號的耗電量有關(guān)的預(yù)定耗電估計(TxCurrent,RxCurrent,SyntnCurrent)。這種設(shè)備還包括對這些控制信號(TX str,RX str,Synth str)進行計數(shù)、利用這組預(yù)定耗電估計確定表示從電池(270)消耗的電能的裝置(247,300)。
文檔編號H04M1/00GK1345505SQ00805500
公開日2002年4月17日 申請日期2000年1月21日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月27日
發(fā)明者J·烏格馬克, C·福斯貝里 申請人:艾利森電話股份有限公司