CN101534577B - 无线终端系统、电子设备连接电路结构及其供电控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无线终端系统、电子设备连接电路结构及其供电控制方法，在无线终端系统中，第三代及第三代以上的高速无线通信装置上设置有与第二代移动通信终端设备上的第一数据通信接口相兼容的第二数据通信接口，第二数据通信接口与第一数据通信接口间相连接；在实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构中，第一数据通信接口和第二数据通信接口均为SDIO接口；该实现供电控制的方法主要在该无线数据通信装置中设定最小下行链路接收功率门限值和最大上行链路发送功率门限值。本发明能够满足无线通信前向兼容，结构简单实用，兼容性强，灵活性高，节省成本，经济实用，工作性能稳定可靠，适用范围广泛。
Description
技术领域
本发明涉及移动通信领域，特别涉及第二代、第三代及以上的移动通信系统平滑过渡技术领域，具体是指一种无线终端系统、电子设备连接电路结构及其供电控制方法。
背景技术
目前，随着第三代移动通信(3G)技术的日益成熟，3G商业化的进程不断加快。根据3GPP的协议规范，可以得知不断演进中的3G技术相对于以往的GSM等2G技术的最大优势就在于它的传输带宽大大增加，因此在无线数据业务方面具有2G技术不可比拟的优势。
现有技术中，标准的3G手机的系统架构图请参阅图1所示。虽然3G无线通讯技术在高速数据传输方面优势明显，但是，各国运营商出于对移动通信网络设备升级平滑性等因素的考虑，使得3G技术在其开发阶段之初就考虑到了与2G技术的前向兼容性。在无线终端侧，目前大量流行的做法是重新设计3G无线终端，但在硬件架构和协议栈的设计上都考虑了兼容2G技术，请参阅图2所示，其为2G、3G双模手机的内部架构图。由于现在2G技术在语音以及一些不需要很大带宽的业务方面已经做到足够成熟与稳定，3G技术在这些方面相对2G技术来说几乎没有任何优势，所以目前通信领域内流行的上述无线终端设计方案在语音等不需要很大带宽的业务方面基本上就是在重复2G技术。
这种做法有两个最大的缺点，一是无端增加了3G终端产品的成本和系统复杂性；二是在商业上要求目前广大的2G用户如果要使用3G服务的话就必须抛弃他们现有的无线终端设备，重新购买3G无线终端设备。
另一方面，目前市场上存在多种接口的3G数据卡，如USB、PCMCIA等接口，请参阅图3所示，这些数据卡通常只能在笔记本电脑上使用，而能够用SDIO标准接口并能直接在手机上使用的3G数据卡目前还没有，原因在于SDIO接口的供电能力十分有限，而3G数据卡的功耗比较大，这样SDIO的供电能力很难满足3G数据卡的功耗要求。
在这种情况下，就大大限制了第三代移动通信技术的推广，提高了无线终端设备提供商的生产成本，给第三代及后续的更先进的移动通信业务的普及应用造成了很大的障碍，给人们的工作效率和生活质量的提高也带来了很大的不便。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种能够使现有的移动通信终端设备用户直接享受第三代及第三代以上的高速无线数据业务服务、满足无线通信技术前向兼容性、系统简化、节省成本、经济实用、工作性能稳定可靠、适用范围较为广泛的无线终端系统。
本发明的另一个目的是提供一种能够直接使电子设备应用第三代及第三代以上高速无线数据通信业务、结构简单实用、兼容性较强、灵活性较高、系统稳定可靠、具有普遍适用性的实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构。
本发明的又一个目的是提供一种对实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构进行供电控制的方法，能够在电子设备的SDIO接口上直接使用高功率的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置。
为了实现上述的目的，本发明的无线终端系统、电子设备连接电路结构及其供电控制方法如下：
该无线终端系统，包括第二代移动通信终端设备以及该设备上的第一数据通信接口，其主要特点是，所述的无线终端系统中还包括第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置，所述的第三代及第三代以上的高速无线通信装置上设置有与第二代移动通信终端设备上的第一数据通信接口相兼容的第二数据通信接口，所述的第二数据通信接口与第一数据通信接口之间相通信连接，且该第一数据通信接口和第二数据通信接口均为SDIO接口，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中还包括有电压转换单元，所述的第二数据通信接口中的输入电压端与所述的电压转换单元的第一输入端相连接，所述的电压转换单元的第二输入端还连接有第一RC网络电路。
该无线终端系统中的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置为第三代及第三代以上的高速无线数据通信卡。
该无线终端系统中的第三代及第三代以上的高速无线数据通信卡包括数字基带处理模块、第三代及第三代以上的无线收发模块、第三代及第三代以上的调制解调模块和存储模块，所述的存储模块中内置有第三代及第三代以上的协议栈软件包，所述的数字基带处理模块分别与所述的第二数据通信接口、第三代及第三代以上的调制解调模块和存储模块相连接，且所述的第三代及第三代以上的调制解调模块与所述的第三代及第三代以上的无线收发模块相连接。
该无线终端系统中的第三代及第三代以上的无线收发模块可以包括3G/3.5G/4G无线射频收发芯片单元和3G/3.5G/4G天线单元，所述的第三代及第三代以上的调制解调模块可以为3G/3.5G/4G调制解调芯片，所述的3G/3.5G/4G调制解调芯片可以通过3G/3.5G/4G无线射频收发芯片单元与3G/3.5G/4G天线单元相连接。
该无线终端系统中的存储模块包括Flash存储单元，所述的第三代及第三代以上的协议栈软件包为3G/3.5G/4G协议栈软件包，该3G/3.5G/4G协议栈软件包内置于所述的Flash存储单元中。
该无线终端系统中的存储模块还可以包括RAM存储单元。
该无线终端系统中的3G/3.5G/4G协议栈软件包中包括底层驱动程序、协议物理层程序、协议第二层和第三层程序以及应用程序。
该实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构，包括电子设备上的第一数据通信接口和第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置上的第二数据通信接口，所述的第一数据通信接口和第二数据通信接口之间相通信连接，其主要特点是，所述的第一数据通信接口和第二数据通信接口均为SDIO接口，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中还包括有电压转换单元，所述的第二数据通信接口中的输入电压端与所述的电压转换单元的第一输入端相连接，所述的电压转换单元的第二输入端还连接有第一RC网络电路。
该实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构中的第二数据通信接口中的输入电压端与地之间的总电容不超过10μF。
该实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构中的第一RC网络电路包括依次串连并接地的第一电阻和第一电容，所述的电压转换单元的第二输入端接于该第一电阻和第一电容之间。
该实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构中的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中还包括有场效应晶体管，该场效应晶体管的漏极连接于所述的第二数据通信接口中的输入电压端，该场效应晶体管的源极连接于该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中的射频功放功能电路的电压输入端，且其源极与地之间跨接有第三电容，该场效应晶体管的栅极连接于第二RC网络电路。
该实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构中的第二RC网络电路包括依次串连并接地的第二电阻和第二电容，所述的场效应晶体管的栅极接于该第二电阻和第二电容之间。
该实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构中的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中还包括有场效应晶体管，该场效应晶体管的漏极连接于所述的第二数据通信接口中的输入电压端，该场效应晶体管的源极连接于该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中的射频功放功能电路的电压输入端，且其源极与地之间跨接有第三电容，该场效应晶体管的栅极连接于第二RC网络电路。
该实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构中的第二RC网络电路包括依次串连并接地的第二电阻和第二电容，所述的场效应晶体管的栅极接于该第二电阻和第二电容之间。
该对上述的连接电路结构实现供电控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：
(1)所述的电子设备和第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置分别进行SDIO接口连接上电初始化处理；
(2)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进行启动运行处理；
(3)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置设定最小下行链路接收功率门限值和最大上行链路发送功率门限值；
(4)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入省电休眠模式；
(5)系统持续检测用户是否通过电子设备启动了第三代及第三代以上的无线数据业务服务；
(6)如果是，则该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入正常工作状态；
(7)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置根据系统预设的功率检测时间间隔周期性地检测下行链路的信号平均功率是否大于所述的最小下行链路接收功率门限值；
(8)如果是，则继续保持正常工作状态；
(9)如果否，则该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置向电子设备发送告警信息，并通过电子设备向用户显示相应的告警选择信息；
(10)系统根据用户的选择输入操作进行后续的操作处理。
该实现供电控制的方法中的电子设备和第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置分别进行SDIO接口连接上电初始化处理，包括以下步骤：
(11)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置将初始工作状态设置为睡眠状态，并以睡眠时钟工作，将正常工作时钟和所有射频电路均保持于关闭状态；
(12)所述的电子设备配置SDIO接口的输出电压为3.5V～3.6V。
该实现供电控制的方法中的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进行启动运行处理，包括以下步骤：
(21)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置启动正常工作时钟；
(22)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置从存储模块中读取该第三代及第三代以上的协议栈软件包并运行，同时将所有射频电路均保持于关闭状态。
该实现供电控制的方法中的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置设定最小下行链路接收功率门限值和最大上行链路发送功率门限值，包括以下步骤：
(31)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置检测所述的电子设备是否支 持SDIO卡高功率模式；
(32)如果是，则配置该电子设备的SDIO接口最大电流输出能力为200mA，并据此设定最小下行接收功率门限值和最大上行发送功率门限值，存储于所述的存储模块中；
(33)如果否，则配置该电子设备的SDIO接口最大电流输出能力为500mA，并据此设定最小下行接收功率门限值和最大上行发送功率门限值，存储于所述的存储模块中。
该实现供电控制的方法中的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入省电休眠模式，包括以下步骤：
(41)将正常工作时钟和所有射频电路均关闭；
(42)将所述的存储模块设置于自我刷新保持模式中。
该实现供电控制的方法中的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入正常工作状态，包括以下步骤：
(51)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置启动正常工作时钟；
(52)将所述的存储模块设置于运行状态；
(53)运行第三代及第三代以上的协议栈软件包；
(54)将所有射频电路按照系统预设的缺省配置开启。
该实现供电控制的方法中的告警选择信息包括以下选择项目：
(A)退出该第三代及第三代以上的无线数据业务服务，并转入电子设备本身的数据业务服务；
(B)直接结束该第三代及第三代以上的无线数据业务服务；
(C)继续保持该第三代及第三代以上的无线数据业务服务。
该实现供电控制的方法中的根据用户的选择输入操作进行后续的操作处理，包括以下步骤：
(61)系统判断用户的输入选择；
(62)如果用户的输入选择信息为(A)，则配置该电子设备内部本身的数据业务服务，并返回步骤(4)；
(63)如果用户的输入选择信息为(B)，则返回步骤(4)；
(64)如果用户的输入选择信息为(C)，则该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入最大功耗间歇发送工作模式。
该实现供电控制的方法中的进入最大功耗间歇发送工作模式，包括以下步骤：
(71)系统初始化间歇发送工作模式定时器，并开启该定时器；
(72)系统将上行链路发送功率设置为最大上行链路发送功率门限值，同时保持下行链路接收处于正常状态；
(73)系统每在上行链路上发送一个时隙，则根据系统预设的间歇时隙数在后续的相应时隙中停止发送；
(74)系统根据所述的功率检测时间间隔周期性地检测下行链路的信号平均功率是否小于等于所述的最小下行链路接收功率门限值；
(75)如果是，则系统判断所述的间歇发送工作模式定时器是否超过系统预设的间歇发送工作模式最长时间，如果超过，则返回步骤(9)，否则返回步骤(73)；
(76)如果否，则返回步骤(8)。
采用了该发明的无线终端系统、电子设备连接电路结构及其供电控制方法，能够节省成本，简化系统，并方便广大的移动通信终端设备用户无须抛弃目前已有的手机就可直接享受第三代移动通信及以上的数据业务服务，并利用3G的带宽比较大的优势，能够开发出完全用于高速数据业务的3G无线终端，可以尽可能简化并提高集成度，并成为具有通用外接接口(如USB接口、SDIO接口、miniPCI接口等)的无线数据通信卡，直接插在手机相应的插槽上便可以使用；当用户需要用语音或低带宽业务时，可以直接使用原来的手机；而当用户需要使用高带宽业务时，只要插上本发明的支持3G高速无线数据业务的无线数据通信卡就可以享受3G数据业务，而且系统升级非常方便便宜；同时，由于其中将对第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置的功耗做出较为精确的分析和估算，并结合SDIO接口的供电特点，巧妙解决了电源供电问题，从而克服在SDIO接口上实现第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置的技术瓶颈，加上SDIO接口在手机及各种电子设备上运用地越来越广泛和普遍，因此能够广泛地在市场上得到应用，并极大地拓展了3G数据卡的商业领地；同时使得现有的移动通信终端设备用户和各种电子设备能够直接应用第三代及第三代以上的高速无线数据业务服务，满足了无线通信技术前向兼容性，系统简化，结构简单实用，兼容性较强，灵活性较高，节省成本，经济实用，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，为移动通信技术的进一步普及和应用奠定了坚实的基础。
附图说明
图1为现有技术中的3G手机内部架构图。
图2为现有技术中的2G、3G双模手机内部架构图。
图3为现有技术中的和笔记本电脑相连接的3G无线通信数据卡的功能模块架构示意图。
图4为本发明的无线终端系统功能模块架构示意图。
图5为本发明的实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构功能模块架构示意图。
图6为本发明的实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构中避免浪涌电流的电路原理图。
图7为本发明的对实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构实现供电控制的方法的工作流程图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
请参阅图4所示，该无线终端系统，包括第二代移动通信终端设备以及该设备上的第一数据通信接口，其中，所述的无线终端系统中还包括第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置，所述的第三代及第三代以上的高速无线通信装置上设置有与第二代移动通信终端设备上的第一数据通信接口相兼容的第二数据通信接口，在本实施例中，该第一数据通信接口可以为SDIO接口、USB接口或者miniPCI接口，所述的第二数据通信接口也对应可以为SDIO接口、USB接口或者miniPCI接口；所述的第二数据通信接口与第一数据通信接口之间相通信连接。
其中，该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置为第三代及第三代以上的高速无线数据通信卡，其中包括数字基带处理模块、第三代及第三代以上的无线收发模块、第三代及第三代以上的调制解调模块和存储模块，所述的存储模块中内置有第三代及第三代以上的协议栈软件包，在本实施例中，该存储模块包括Flash存储单元，同时，该存储模块还可以包括RAM存储单元；所述的第三代及第三代以上的协议栈软件包为3G/3.5G/4G协议栈软件包，该3G/3.5G/4G协议栈软件包内置于所述的Flash存储单元中，该3G/3.5G/4G协议栈软件包中可以包括底层驱动程序、协议物理层程序、协议第二层和第三层程序以及应用程序。
所述的数字基带处理模块分别与所述的第二数据通信接口、第三代及第三代以上的调制解调模块和存储模块相连接，且所述的第三代及第三代以上的调制解调模块与所述的第三代及第三代以上的无线收发模块相连接。
同时，所述的第三代及第三代以上的无线收发模块可以包括3G/3.5G/4G无线射频收发芯片单元和3G/3.5G/4G天线单元，所述的第三代及第三代以上的调制解调模块可以为3G/3.5G/4G调制解调芯片，所述的3G/3.5G/4G调制解调芯片可以通过3G/3.5G/4G无线射频 收发芯片单元与3G/3.5G/4G天线单元相连接。
在实际使用当中，可以根据手机来选择相应的数据通信接口，也可以根据接口来定制2G手机，并根据所选定接口和是否定制2G手机等情况来确定所设计3G无线通信数据卡的大小，接着根据该3G无线通信数据卡的大小和所选接口的情况完成3G无线收发模块、基带数字处理器、3G调制解调芯片和存储模块(包括Flash存储单元和RAM存储单元)等器件的选型。在选型时，应该优先考虑选择集成度高或能使系统硬件结构简化的芯片，如优先选择无线收发一体芯片，优先选择集成3G调制解调功能的基带数字处理器芯片等，优先选择具备所选接口的数字基带处理器芯片(这样就可节省一块接口转换芯片)等，以减少卡的面积。选型时另外一个重点考虑的方面是功耗，应该尽量选择功耗小的芯片；接下来需要完成3G无线通信数据卡的外形结构设计，从而使得3G无线通信数据卡可以正好插入2G手机对应的接口插槽中，并且空间正好合适；最后根据要求完成3G无线通信数据卡的电路设计和调试，将设计并调试好的3G协议栈软件包(包括底层驱动程序，协议物理层程序，协议L2、L3程序以及应用程序)烧入到Flash当中。
再请参阅图5和图6所示，该实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构，包括电子设备上的第一数据通信接口和第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置上的第二数据通信接口，所述的第一数据通信接口和第二数据通信接口之间相通信连接，其主要特点是，所述的第一数据通信接口和第二数据通信接口均为SDIO接口。
其中，EN1和En3均为使能信号，该使能信号EN1、EN3的作用是电源输出使能；所述的第二数据通信接口中的输入电压端与地之间的总电容C1不应该超过10μF；该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中还包括有电压转换单元，所述的第二数据通信接口中的输入电压端与所述的电压转换单元的第一输入端相连接，所述的电压转换单元的第二输入端还连接有第一RC网络电路，该第一RC网络电路包括依次串连并接地的第一电阻和第一电容，所述的电压转换单元的第二输入端接于该第一电阻和第一电容之间。
同时，该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中还包括有场效应晶体管，该场效应晶体管的漏极D1连接于所述的第二数据通信接口中的输入电压端，该场效应晶体管的源极S1连接于该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中的射频功放功能电路的电压输入端，且其源极与地之间跨接有第三电容，该场效应晶体管的栅极G1连接于第二RC网络电路，该第二RC网络电路包括依次串连并接地的第二电阻和第二电容，所述的场效应晶体管的栅极G1接于该第二电阻和第二电容之间。
在具体实现过程中，3G数据卡通过SDIO接口插在2G手机上使用，这种情况下，2G手机是SDIO host，而3G数据卡是作为SDIO slave。考虑到SDIO接口的电气特性，当SDIO slave刚插入的时候，SDIO host允许的输出电压在2.0V～3.6V之间，输出电流在15mA以下，此时必须重点考虑由于插入引起的浪涌电流的问题。
而当SDIO host发出CMD5或ACMD41初始化指令并且SDIO slave收到后，这时SDIOhost允许的输出电流平均值(400μS内)在50mA以下；当SDIO slave进入到正常工作模式时，SDIO host允许的输出电压在2.7V～3.6V之间，输出电流在200mA以下，对浪涌电流的要求是决不能超过300mA，且每lmS时间内超过200mA的时间不能大于100μS。
如果SDIO slave进入到高功率模式下，SDIO host允许的输出电流在500mA以下。由于不是所有的SDIO host都支持高功率模式，因此作为SDIO slave的3G数据卡必须针对不同情况来调整功耗策略。
在本具体实施例中，本发明的实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构，在硬件上包括以下几点：
(1)为提高效率，尽量用SDIO接口的输入电压(以下称之为VDD)直接对3G数据卡进行供电，以下两种情况例外：
●某部分电路需要的输入电压范围与VDD不一致，必须进行电压转换，此时要使用LDO或者DC/DC来完成电压转换的功能，而且对噪声要求不严格的电路，要首选DC/DC，以提高效率；
●射频功放电路的输入电压可以选用带软启动功能(通过RC网络来实现软启动)的FET(场效应晶体管)(如图6中所示)，这样可以在该FET的输出端放置一个到地的大电容(如附图6中所示的C2)，以帮助提供功放所需的浪涌电流，从而减少对前级VDD的影响。
由于SDIO卡的体积很小，因此该大电容的选择必须受到高度、体积的限制，即要求高度低、体积小、电容大。
(2)为了减小3G数据卡插入手机时带来的浪涌电流，必须将整个3G数据卡的VDD电源线的对地总电容(包括滤波电容、分布电容等，请参阅图6中的C1)控制在10μF以下；对于不是用VDD直接供电的电路(请参阅图6中的VDD-1和VDD-3)，其电压转换电路必须带有软启动功能(通过RC网络来实现软启动)，以抑制上电时的浪涌电流对前级输入电压VDD的影响。
再请参阅图7所示，该对上述的连接电路结构实现供电控制的方法，其主要特点是，所 述的方法包括以下步骤：
(1)所述的电子设备和第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置分别进行SDIO接口连接上电初始化处理，包括以下步骤：
(a)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置将初始工作状态设置为睡眠状态，并以睡眠时钟工作，将正常工作时钟和所有射频电路均保持于关闭状态；
(b)所述的电子设备配置SDIO接口的输出电压为3.5V～3.6V；
(2)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进行启动运行处理，包括以下步骤：
(a)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置启动正常工作时钟；
(b)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置从存储模块中读取该第三代及第三代以上的协议栈软件包并运行，同时将所有射频电路均保持于关闭状态；
(3)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置设定最小下行链路接收功率门限值和最大上行链路发送功率门限值，包括以下步骤：
(a)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置检测所述的电子设备是否支持SDIO卡高功率模式；
(b)如果是，则配置该电子设备的SDIO接口最大电流输出能力为200mA，并据此设定最小下行接收功率门限值和最大上行发送功率门限值，存储于所述的存储模块中；
(c)如果否，则配置该电子设备的SDIO接口最大电流输出能力为500mA，并据此设定最小下行接收功率门限值和最大上行发送功率门限值，存储于所述的存储模块中；
(4)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入省电休眠模式，包括以下步骤：
(a)将正常工作时钟和所有射频电路均关闭；
(b)将所述的存储模块设置于自我刷新保持模式中；
(5)系统持续检测用户是否通过电子设备启动了第三代及第三代以上的无线数据业务服务；
(6)如果是，则该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入正常工作状态，包括以下步骤：
(a)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置启动正常工作时钟；
(b)将所述的存储模块设置于运行状态；
(c)运行第三代及第三代以上的协议栈软件包；
(d)将所有射频电路按照系统预设的缺省配置开启；
(7)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置根据系统预设的功率检测时间间隔周期性地检测下行链路的信号平均功率是否大于所述的最小下行链路接收功率门限值；
(8)如果是，则继续保持正常工作状态；
(9)如果否，则该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置向电子设备发送告警信息，并通过电子设备向用户显示相应的告警选择信息，包括以下选择项目：
(A)退出该第三代及第三代以上的无线数据业务服务，并转入电子设备本身的数据业务服务；
(B)直接结束该第三代及第三代以上的无线数据业务服务；
(C)继续保持该第三代及第三代以上的无线数据业务服务。
(10)系统根据用户的选择输入操作进行后续的操作处理，包括以下步骤：
(a)系统判断用户的输入选择；
(b)如果用户的输入选择信息为(A)，则配置该电子设备内部本身的数据业务服务，并返回步骤(4)；
(c)如果用户的输入选择信息为(B)，则返回步骤(4)；
(d)如果用户的输入选择信息为(C)，则该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入最大功耗间歇发送工作模式，包括以下步骤：
(i)系统初始化间歇发送工作模式定时器，并开启该定时器；
(ii)系统将上行链路发送功率设置为最大上行链路发送功率门限值，同时保持下行链路接收处于正常状态；
(iii)系统每在上行链路上发送一个时隙，则根据系统预设的间歇时隙数在后续的相应时隙中停止发送；
(iv)系统根据所述的功率检测时间间隔周期性地检测下行链路的信号平均功率是否小于等于所述的最小下行链路接收功率门限值；
(v)如果是，则系统判断所述的间歇发送工作模式定时器是否超过系统预设的间歇发送工作模式最长时间，如果超过，则返回步骤(9)，否则返回步骤(iii)；
(vi)如果否，则返回步骤(8)。
在实际使用当中，本发明的供电控制方法包括下列步骤：
(1)3G数据卡插入手机的SDIO接口上电，上电后3G数据卡的初始工作状态是睡眠状 态，以睡眠时钟工作，此时正常工作时钟和所有射频电路关闭。刚上电时SDIO最大电流输出电流在15mA以下。
(2)手机和3G数据卡进行SDIO接口的初始化工作，并且配置手机SDIO输出电压VDD为3.5V～3.6V。此时SDIO电流输出能力平均在50mA以下。
(3)手机和3G数据卡完成SDIO接口的初始化工作，此时SDIO最大能输出200mA电流。
(4)3G数据卡启动正常工作时钟，并且从Flash中导入完整的3G协议栈程序，并在SDRAM中运行。此时所有射频电路仍处于关闭状态。
(5)3G数据卡检测手机是否支持SDIO高功率模式，如果不是，则转向步骤(6)，如果是则转向(7)。
(6)3G数据卡配置手机SDIO接口最大电流输出能力为200mA，设定最小下行接收功率门限值Pramin和最大上行发送功率门限值Ptamax。Pramin的作用是：当程序测量到的下行功率小于或等于Pramin时会警告当前的无线通信环境已不适合3G高速数据传输，继续按正常模式使用可能会导致上行发送功率大于Ptamax从而引起系统电流过载，产生数据传输错误。Ptamax 的作用是：保证实际上行发送功率决不能超过该值，使得3G数据卡的总耗电电流不可能超过200mA(实际要留些裕量，如规定不可能超过170mA)。Pramin和Ptamax的具体值可以通过系统测试取经验值得到。完成后转到步骤(8)。
(7)3G数据卡配置手机SDIO接口最大电流输出能力为500mA，设定最小下行接收功率门限值Prbmin和最大上行发送功率门限值Ptbmax。Prbmin的作用是：当程序测量到的下行功率小于或等于Prbmin时会警告当前的无线通信环境已不适合3G高速数据传输，继续按正常模式使用可能会导致上行发送功率大于Ptbmax从而引起系统电流过载，产生数据传输错误。Ptbmax的作用是：保证实际上行发送功率决不能超过该值，使得3G数据卡的总耗电电流不可能超过500mA(实际要留些裕量，如规定不可能超过450mA)。Prbmin和Ptbmax的具体值可以通过系统测试取经验值得到。完成后转到步骤(8)。
(8)3G数据卡进入省电休眠模式，此时正常工作时钟和所有射频电路均关闭。SDRAM进入自我刷新保持模式，用以保存程序数据。在用户启动3G数据业务之前，3G数据卡将一直处于这个状态。
(9)如果用户启动了3G数据服务，则3G数据卡启动正常工作时钟，SDRAM回到运行状态，协议栈程序包括测量3G下行信号功率的程序都开始运行，所有射频电路按缺省配置打开。
(10)如果在设定的时间内(具体设定时间可由系统测试取经验值得到)，测量到的3G下行信号的平均功率大于步骤(6)或(7)所设定的门限值，则认为无线环境能在SDIO的最大电流输出能力范围内满足3G数据传输的要求，继续按正常模式进行数据收发和保持连接。在用户关闭3G数据服务之前或在收到“测量到的3G下行信号的平均功率小于等于步骤(6)或(7)所设定的门限值”的中断之前，3G数据卡将一直处于正常数据传输状态。
(11)如果测量到的3G下行信号的平均功率小于等于步骤(6)或(7)所设定的门限值，则3G数据卡将输出告警给手机，并通过手机屏幕显示告警，让用户选择：
(A)：退出3G数据卡的服务并转入手机本身的数据服务，用户选(A)后直接转步骤(12)；
(B)：直接结束3G数据卡的服务，用户选(B)后直接转步骤(8)；
(C)：继续保持3G数据卡的服务，用户选(C)后直接转步骤(13)。
(12)手机内部配置本身的数据服务，同时3G数据卡的状态转步骤(8)。
(13)3G数据卡继续保持和重复连接，但为了满足SDIO的功耗要求，将上行发送模式改为按Ptamax(200mA工作模式)或Ptbmax(500mA工作模式)的上行发送功率每发一个时隙休息N个时隙(N的具体取值可由系统测试取经验值得到)。下行接收模式正常，如此继续保持收发。在一段设定的时间内(设定时间的具体取值可由系统测试取经验值得到)，如测量到的3G下行信号的平均功率一直小于等于步骤6或7所设定的门限值，且用户未关闭3G数据卡服务，则3G数据卡将一直处于这种数据传输状态，不再重复告警。超过这段设定时间后系统将重新告警，转步骤(11)。如用户关闭数据卡服务，则转步骤(8)，如测量到的3G下行信号的平均功率大于步骤(6)或(7)所设定的门限值，则转步骤(10)。
采用了上述的无线终端系统、电子设备连接电路结构及其供电控制方法，能够节省成本，简化系统，并方便广大的移动通信终端设备用户无须抛弃目前已有的手机就可直接享受第三代移动通信及以上的数据业务服务，并利用3G的带宽比较大的优势，能够开发出完全用于高速数据业务的3G无线终端，可以尽可能简化并提高集成度，并成为具有通用外接接口(如USB接口、SDIO接口、miniPCI接口等)的无线数据通信卡，直接插在手机相应的插槽上便可以使用；当用户需要用语音或低带宽业务时，可以直接使用原来的手机；而当用户需要使用高带宽业务时，只要插上本发明的支持3G高速无线数据业务的无线数据通信卡就可以享受3G数据业务，而且系统升级非常方便便宜；同时，由于其中将对第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置的功耗做出较为精确的分析和估算，并结合SDIO接口的供电特点，巧妙解决了电源供电问题，从而克服在SDIO接口上实现第三代及第三代以上的高速无线数 据通信装置的技术瓶颈，加上SDIO接口在手机及各种电子设备上运用地越来越广泛和普遍，因此能够广泛地在市场上得到应用，并极大地拓展了3G数据卡的商业领地；同时使得现有的移动通信终端设备用户和各种电子设备能够直接应用第三代及第三代以上的高速无线数据业务服务，满足了无线通信技术前向兼容性，系统简化，结构简单实用，兼容性较强，灵活性较高，节省成本，经济实用，工作性能稳定可靠，适用范围较为广泛，为移动通信技术的进一步普及和应用奠定了坚实的基础。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。
Claims (21)
1.一种无线终端系统，包括第二代移动通信终端设备以及该设备上的第一数据通信接口，其特征在于，所述的无线终端系统中还包括第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置上设置有与第二代移动通信终端设备上的第一数据通信接口相兼容的第二数据通信接口，所述的第二数据通信接口与第一数据通信接口之间相通信连接，且该第一数据通信接口和第二数据通信接口均为安全数字输入输出SDIO接口，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中还包括有电压转换单元，所述的第二数据通信接口中的输入电压端与所述的电压转换单元的第一输入端相连接，所述的电压转换单元的第二输入端还连接有第一电阻电容RC网络电路。
2.根据权利要求1所述的无线终端系统，其特征在于，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置为第三代及第三代以上的高速无线数据通信卡。
3.根据权利要求2所述的无线终端系统，其特征在于，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信卡包括数字基带处理模块、第三代及第三代以上的无线收发模块、第三代及第三代以上的调制解调模块和存储模块，所述的存储模块中内置有第三代及第三代以上的协议栈软件包，所述的数字基带处理模块分别与所述的第二数据通信接口、第三代及第三代以上的调制解调模块和存储模块相连接，且所述的第三代及第三代以上的调制解调模块与所述的第三代及第三代以上的无线收发模块相连接。
4.根据权利要求3所述的无线终端系统，其特征在于，所述的第三代及第三代以上的无线收发模块包括3G/3.5G/4G无线射频收发芯片单元和3G/3.5G/4G天线单元，所述的第三代及第三代以上的调制解调模块为3G/3.5G/4G调制解调芯片，所述的3G/3.5G/4G调制解调芯片通过3G/3.5G/4G无线射频收发芯片单元与3G/3.5G/4G天线单元相连接。
5.根据权利要求4所述的无线终端系统，其特征在于，所述的存储模块包括Flash存储单元，所述的第三代及第三代以上的协议栈软件包为3G/3.5G/4G协议栈软件包，该3G/3.5G/4G协议栈软件包内置于所述的Flash存储单元中。
6.根据权利要求5所述的无线终端系统，其特征在于，所述的存储模块还包括RAM存储单元。
7.根据权利要求5所述的无线终端系统，其特征在于，所述的3G/3.5G/4G协议栈软件包中包括底层驱动程序、协议物理层程序、协议第二层和第三层程序以及应用程序。
8.一种实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构，包括电子设备上的第一数据通信接口和第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置上的第二数据通信接口，所述的第一数据通信接口和第二数据通信接口之间相通信连接，其特征在于，所述的第一数据通信接口和第二数据通信接口均为安全数字输入输出SDIO接口，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中还包括有电压转换单元，所述的第二数据通信接口中的输入电压端与所述的电压转换单元的第一输入端相连接，所述的电压转换单元的第二输入端还连接有第一电阻电容RC网络电路。
9.根据权利要求8所述的实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构，其特征在于，所述的第二数据通信接口中的输入电压端与地之间的总电容不超过10μF。
10.根据权利要求8所述的实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构，其特征在于，所述的第一电阻电容RC网络电路包括依次串连并接地的第一电阻和第一电容，所述的电压转换单元的第二输入端接于该第一电阻和第一电容之间。
11.根据权利要求9所述的实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构，其特征在于，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中还包括有场效应晶体管，该场效应晶体管的漏极连接于所述的第二数据通信接口中的输入电压端，该场效应晶体管的源极连接于该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中的射频功放功能电路的电压输入端，且其源极与地之间跨接有第三电容，该场效应晶体管的栅极连接于第二电阻电容RC网络电路。
12.根据权利要求11所述的实现电子设备与第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置互连的连接电路结构，其特征在于，所述的第二电阻电容RC网络电路包括依次串连并接地的第二电阻和第二电容，所述的场效应晶体管的栅极接于该第二电阻和第二电容之间。
13.一种对权利要求8所述的连接电路结构实现供电控制的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
(1)电子设备和第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置分别进行安全数字输入输出SDIO接口连接上电初始化处理；
(2)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进行启动运行处理；
(3)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置设定最小下行链路接收功率门限值和最大上行链路发送功率门限值；
(4)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入省电休眠模式；
(5)系统持续检测用户是否通过电子设备启动了第三代及第三代以上的无线数据业务服务；
(6)如果是，则该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入正常工作状态；
(7)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置根据系统预设的功率检测时间间隔周期性地检测下行链路的信号平均功率是否大于所述的最小下行链路接收功率门限值；
(8)如果是，则继续保持正常工作状态；
(9)如果否，则该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置向电子设备发送告警信息，并通过电子设备向用户显示相应的告警选择信息；
(10)系统根据用户的选择输入操作进行后续的操作处理。
14.根据权利要求13所述的实现供电控制的方法，其特征在于，所述的电子设备和第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置分别进行安全数字输入输出SDIO接口连接上电初始化处理，包括以下步骤：
(11)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置将初始工作状态设置为睡眠状态，并以睡眠时钟工作，将正常工作时钟和所有射频电路均保持于关闭状态；
(12)所述的电子设备配置安全数字输入输出SDIO接口的输出电压为3.5V～3.6V。
15.根据权利要求14所述的实现供电控制的方法，其特征在于，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置中包括有存储模块，该存储模块中内置有第三代及第三代以上的协议栈软件包，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进行启动运行处理，包括以下步骤：
(21)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置启动正常工作时钟；
(22)该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置从存储模块中读取该第三代及第三代以上的协议栈软件包并运行，同时将所有射频电路均保持于关闭状态。
16.根据权利要求15所述的实现供电控制的方法，其特征在于，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置设定最小下行链路接收功率门限值和最大上行链路发送功率门限值，包括以下步骤：
(31)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置检测所述的电子设备是否支持安全数字输入输出SDIO卡高功率模式；
(32)如果是，则配置该电子设备的安全数字输入输出SDIO接口最大电流输出能力为200mA，并据此设定最小下行接收功率门限值和最大上行发送功率门限值，存储于所述的存储模块中；
(33)如果否，则配置该电子设备的安全数字输入输出SDIO接口最大电流输出能力为500mA，并据此设定最小下行接收功率门限值和最大上行发送功率门限值，存储于所述的存储模块中。
17.根据权利要求15所述的实现供电控制的方法，其特征在于，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入省电休眠模式，包括以下步骤：
(41)将正常工作时钟和所有射频电路均关闭；
(42)将所述的存储模块设置于自我刷新保持模式中。
18.根据权利要求15所述的实现供电控制的方法，其特征在于，所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入正常工作状态，包括以下步骤：
(51)所述的第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置启动正常工作时钟；
(52)将所述的存储模块设置于运行状态；
(53)运行第三代及第三代以上的协议栈软件包；
(54)将所有射频电路按照系统预设的缺省配置开启。
19.根据权利要求13所述的实现供电控制的方法，其特征在于，所述的告警选择信息包括以下选择项目：
(A)退出该第三代及第三代以上的无线数据业务服务，并转入电子设备本身的数据业务服务；
(B)直接结束该第三代及第三代以上的无线数据业务服务；
(C)继续保持该第三代及第三代以上的无线数据业务服务。
20.根据权利要求19所述的实现供电控制的方法，其特征在于，所述的根据用户的选择输入操作进行后续的操作处理，包括以下步骤：
(61)系统判断用户的输入选择；
(62)如果用户的输入选择信息为(A)，则配置该电子设备内部本身的数据业务服务，并返回步骤(4)；
(63)如果用户的输入选择信息为(B)，则返回步骤(4)；
(64)如果用户的输入选择信息为(C)，则该第三代及第三代以上的高速无线数据通信装置进入最大功耗间歇发送工作模式。
21.根据权利要求20所述的实现供电控制的方法，其特征在于，所述的进入最大功耗间歇发送工作模式，包括以下步骤：
(71)系统初始化间歇发送工作模式定时器，并开启该定时器；
(72)系统将上行链路发送功率设置为最大上行链路发送功率门限值，同时保持下行链路接收处于正常状态；
(73)系统每在上行链路上发送一个时隙，则根据系统预设的间歇时隙数在后续的相应时隙中停止发送；
(74)系统根据所述的功率检测时间间隔周期性地检测下行链路的信号平均功率是否小于等于所述的最小下行链路接收功率门限值；
(75)如果是，则系统判断所述的间歇发送工作模式定时器是否超过系统预设的间歇发送工作模式最长时间，如果超过，则返回步骤(9)，否则返回步骤(73)；
(76)如果否，则返回步骤(8)。
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