工作模式下TD-SCDMA多媒体终端省电的研究

文章摘要：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24 dBm，90%左右的发射功率都低于16 dBm，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±1.6 MHz处的ACLR为-33 dBc（A

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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24 dBm，90%左右的发射功率都低于16 dBm，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±1.6 MHz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MAXIM 2507中的集成功放为例，其ACLR1=-38.3 dBc、ACLR2=-53.5 dBc，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40 mA。

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-92 dBm。

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195 mA，所用锂电池的标称容量为1 000 mAh，即该终端在视频业务下可连续工作5 h。

 
图4　TD-SCDMA多媒体终端在视频业务下的耗电测试结果

从测试结果中也可看出，由于TDD的工作方式，TD-SCDMA终端在工作模式下仅需在发射时隙打开发射通路并关闭接收通路，在接收时隙打开接收通路并关闭发射通路，而其他几个空闲时隙则完全关闭发射及接收通路，故同一子帧内最大电流和最小电流相差可达160 mA，从而大幅降低了平均功耗。

6、结语

工作模式下TD-SCDMA多媒体终端的省电技术是一个系统级的难题，必须从硬件特性和软件决策管理上双管齐下才能达到良好的效果。结合TD- SCDMA多媒体终端的具体特性和工作特点，采用本文所述的多种综合省电技术后，该终端在视频电话状态下的耗电电流从最初的400 mA降低到了目前的195 mA，功耗节省约50%，且工作稳定，较好地解决了困扰业界的TD-SCDMA终端功耗过大的难题，也为推动TD-SCDMA产业的发展尽了一份微薄之力。

参考文献

[1]　3GPP TS25.331.Radio resource control protocol specification，V5.13.0，2005
[2]　李世鹤.TD-SCDMA第三代移动通信系统标准.北京：人民邮电出版社，2003
[3]　Prokis J G.Digital communications，forth edition.北京：人民邮电出版社。2002
[4]　RITT.TD-SCDMA研究开发和产业化项目—终端耗电性能测试规范（V5.2），2005
[5]　3GPP TS25.945.RF requirements for 1.28Mcps UTRA TDD option，V5.1.0，2004

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