CN1688956A - 用于pc卡无线调制解调器的智能主机电源检测 - Google Patents

用于pc卡无线调制解调器的智能主机电源检测 Download PDF

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Abstract

用于表征提供电能给无线调制解调器的主机电源的电能供应能力的方法和装置。根据一典型方法，确定电源的等效串联阻抗，并将其与相应多个传输功率等级相关的多个最大等效串联阻抗值进行比较。对于大于电源的等效串联阻抗的每个最大等效串联阻抗值，每个功率等级都被设定为无线调制解调器可以用于传输的允许的功率等级。

Description

用于PC卡无线调制解调器 的智能主机电源检测
技术领域
本发明涉及无线通信。更特别地，本发明涉及用于确定将电能提供给PC卡无线调制解调器的主机的主机电源的电能供应能力的方法和装置。
背景技术
许多的新式便携式计算机包括笔记本电脑和个人数字助理(PDA)，具有内置PCMCIA插槽(即，插口)，用于容纳复合PCMCIA标准的封装在PC(个人计算机)卡中的另一电子设备。PCMCIA(个人计算机存储器卡国际协会，Personal ComputerMemory Card International Association)是一个成立于1989年的组织，其最初目的是制定和宣传用于可提供用于主机的外加存储资源的PC卡标准。后来，该用途已经扩大到包括其他类型的电子设备，例如，能够基于无线连接与远程设备通信的PC卡无线调制解调器。
图1示出了可无线通信的计算机系统10的框图，该计算机系统10包括主机100和PC卡无线调制解调器102。PC卡无线调制解调器102包括天线104，用于基于无线网络将射频(RF，radiofrequency，也称无线电频率)信号发送到远程设备或接收来自远程设备的射频信号。PC卡无线调制解调器102还包括多种输入/输出(I/O)、电源和接地端子106，其根据PCMCIA标准设定。当端子106插入主机100的PCMCIA插槽110时，主机100通过PCMCIA接口108与PC卡无线调制解调器102通信。PCMCIA接口108不但提供了通信装置，而且还包括电源和接地端子，该电源和接地端将主机100的主机电源连接到PC卡无线调制解调器102的电源和接地端子上。
图2示出无线通信系统20，包括如图1所示的可无线通信的主机。主机200(所示为笔记本电脑)具有PCMCIA插槽202，PC卡无线调制解调器204插入插槽202。PC卡无线调制解调器204具有天线206，该天线基于无线连接210将由数据和语音信息调制的RF信号发送到基站208，或接收来自基站的数据和语音信息调制的RF信号。基站208将语音调制信号发送到移动交换中心212，或从移动交换中心接收语音调制信号，移动交换中心通过PSTN(PublicSwitched Telephone Network，公共电话交换网络)214与远程设备(比如电话)进行通信。基站208还将数据调制信号发送到ISP服务器(Internet Service Provider互联网服务提供商)216，或从ISP服务器接收数据调制信号。ISP服务器216从网关/路由器218接收数据，或ISP服务器将数据发送到网关/路由器218，网关和路由通过互联网220将数据发送到远端或从远端接收数据。
图2中的基站208可与任意数量的网络连接。例如，它可以与寻呼机网络或移动电话使用的无线通信网络相连接。欧洲普遍使用的并且在世界其他地区使用越来越多的一种特别的移动电话网络是GSM(Global System for Mobile communications全球移动通信系统)。除了作为话音网络的功能以外，GSM特别是对持有可无线通信的计算机的用户和开发人员具有吸引力，例如上述与图1和2相关的计算机。很大的原因是GSM支持如GPRS(General Packet RadioService，通用分组无线业务)的分组交换数据协议。分组转换数据协议更有效地实现对可用宽带的使用，并且通常比传统的电路数据交换协议要更快。GPRS也支持网际协议(IP，Internal Protocol)，从而允许具有GPRS可兼容的PC卡无线调制解调器的计算设备的用户连接到互联网。
通过基于用户的请求分配用于分组数据传输的时隙并当用户不请求时释放时隙，使GPRS运行。可无线通信的计算机系统将Internet TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol传输控制/网际协议)数据消息分解成数据包。当准备发送数据时，网络指定在用于传输的信道中的时隙。GPRS可兼容的调制解调器将在指定时隙中的数据包传输到蜂窝基站，其中数据包可重新组装成原始TCP/IP数据消息，并最终通过Internet传输到目的地。
在GSM/GPRS网络中的时隙和在TDMA(Time DivisionMultiple Access时分多址)技术里的描述相似。每个信道被分成8个时隙，然后将时隙分配给不同的请求用户。可请求并分配多于一个时隙以增加允许调制解调器传输数据的速度。然而，当完成上述操作时，主机电源需要更多的电能(上面所解释的)以作为调制解调器的电源。当电流增加时，由于电源的内阻抗，由主机电源施加的电压将会减小。如果调制解调器需要的电流超出主机电源传送电流的能力，主机电源可能会损坏并且/或者调制解调器可能会关闭或重启。不幸的是，PC卡无线调制解调器不知道主机电源的供电能力是多少。
提出一种解决方案以避免电流过载的问题，该解决方案包括在PC卡上的附加电池组。然而，这种方法不受欢迎，因为它增加PC卡的尺寸，使其体积变得更大且不受用户的欢迎。另外一种解决方案是仅仅减低或限制调制解调器的RF电源。然而这种方法还是不受欢迎，因为它减少了调制解调器的运行范围并且不必要的牺牲系统的性能，因为电源不是限制的因素。
发明内容
本发明公开了一种用于表征将电能提供给PC卡无线调制解调器的主机的主机电源的电能供应能力的方法和装置。主机可包括诸如笔记本电脑或者个人数字助理(PDA)的任一计算机设备，其用于向无线调制解调器供电。
根据本发明的一个方面，一种用于确定无线调制解调器的可允许传输功率等级的方法，包括步骤：确定电源的等效串联阻抗；将电源的等效串联阻抗和与相应多个传输功率等级相关的多个最大等效串联阻抗值进行比较；以及，对于大于电源等效串联阻抗值的每个最大等效串联阻抗值，将每个功率等级设定为可将无线调制解调器设定在其上以传输的可允许功率等级。
根据本发明的另一个方面，一种用于确定主机电源是否能向PC卡调制解调器提供充足电能的方法，包括以下步骤：当调制解调器在特殊传输功率等级和插槽配置被设定以传输时，确定将电能提供给PC卡无线调制解调器的电源的最大可允许等效串联阻抗的步骤；将PC卡调制解调器插入具有主机电源的主机的PCMCIA插槽中的步骤；确定主机电源的等效串联阻抗的步骤；将最大可允许等效阻抗与主机电源的等效串联阻抗进行比较的步骤；以及，如果主机电源的等效串联阻抗小于最大等效阻抗，确定主机电源能够向PC卡无线调制解调器提供充足的电能的步骤。
根据本发明的另一个方面，可将自身设定至多个特定传输功率等级和多个特定插槽配置中的一个的无线调制解调器，包括DC/DC转换器，其具有连接到电源输出上的功率输入；模拟数字转换器(ADC)，当无线调制解调器被设定成从电源获取已知电流时，该模拟数字转换器(ADC)转换施加到DC/DC转换器的功率输入上的输入电压；以及，基带处理器，用于基于施加到DC/DC转换器的功率输入上的输入电压和从电源获得的电流，计算电源的等效串联阻抗。基带处理器还用于将计算的等效串联阻抗和与相应多个传输功率等级和多个插槽配置相关的多个最大等效阻抗值进行比较。
再根据本发明的另一个方面，可将自身设定成多个特定传输功率等级和多个插槽配置中的一个的无线调制解调器，包括DC/DC转换器装置，用于将来自电源的输入电压转换到输出电压；模拟数字转换器装置，当无线调制解调器被设定成从电源获取已知电流时，用于将所述输入电压转换成数字信号；以及，基带处理器装置，用于基于施加到DC/DC转换器的功率输入上的输入电压和从电源获取的电流，计算电源的等效串联阻抗。基带处理器装置还用于将计算的等效串联阻抗和与相应多个传输功率等级和多个插槽配置相关的多个最大等效阻抗值进行比较。
本发明的其他方面将在下面进行描述和声明，并且参照说明书和附图的剩余部分，可实现对本发明本质和优点的更深入的理解。
附图说明
图1示出可无线通信的计算机系统的框图，该计算机系统包括主机和PC卡无线调制解调器；
图2示出包括如图1中所示的可无线通信的主机的无线通信系统；
图3示出根据本发明的实施例表征将电能提供给PC卡无线调制解调器的主机的主机电源的电流供应能力的系统的框图；
图4示出一种测试结构，其可用于确定PC卡无线调制解调器的多个Resr(max)值，该Resr(max)值与相应多个传输功率等级和多个插槽配置有关；
图5示出根据本发明的具体典型实施例的用于GSM/GPRS PC卡无线调制解调器的典型分类表，其包括与多种电源传输功率等级和多种插槽配置相关的Resr(max)值；
图6示出根据本发明的实施例的图3中的系统的简化图，其可用于表征当提供电能给PC卡无线调制解调器时主机的主机电源的电流供应能力；以及
图7示出根据本发明的实施例的用于表征主机电源的等效串联阻抗Resr的方法。
具体实施方式
本领域技术人员将认识到，本发明的以下详细描述仅是说明性的而不是限制性的。本领域技术人员根据这些公开内容，可以很容易得出本发明的其它实施例。以下将作出参考附图中示出的本发明的实施方式的详细描述。在所有附图及以下说明中将使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分。
参照图3，示出根据本发明的实施例的系统30的框图，该系统用于表征将电能提供给PC卡无线调制解调器的主机的主机电源的电流供应能力。PC卡无线调制解调器300通过包括电源总线306和通信总线308的PCMCIA接口304与主机302通信并由主机供电。主机302包括主机处理器310，该处理器通过主机系统总线314从只读存储器(ROM)312中寻址并接收处理指令。随机存储器(RAM)316也连接到主机系统总线314上，并提供对主机处理器310处理的或将要处理的数据、地址和控制信息的临时存储。在图3中没有示出的主机302的主机处理器310、ROM 312、RAM 316和其他的电子组件都由主机电源318供电。PC卡无线调制解调器300和主机302的描述都被简化，并且不包括对理解本发明不必要的组件。比如，虽然只有PC卡无线调制解调器的传输部分的突出部分在方块300中被描述，但是本领域的技术人员将很容易地理解调制解调器300还包括接收部分。
PC卡无线调制解调器300由主机电源318供电。特别地，PC卡无线调制解调器300的DC/DC转换器320连接到电源总线306上，以使主机电源318可以向PC卡无线调制解调器300提供电能。DC/DC转换器320用于将主机电源施加的电压(比如，5伏)转换至适合启动调制解调器的电压(比如，3.3伏)。DC/DC转换器320向PC卡无线调制解调器300的其他组件之一的功率放大器(PA)322提供电能。PA 322将由来自主机302的数据消息调制的射频RF信号放大。最初被数字格式化的数据消息通过通信总线308被传送到基带处理器324。基带处理器324根据储存在查找表(LUT)326中的信息处理和格式化这些数字数据消息，然后将处理后的信息发送到在CODEC 328中的数字模拟转换器DCA。基带处理器324还通过PA控制线330将PA控制信号提供给PA 322以控制PA 322放大RF信号达到的总量。在CODEC 328中的DAC将数字数据消息转换成模拟信号以后，模拟信号通过调制器332被调制并转换成中频(IF)信号，最后由RF增频变频器334增频为射频(RF)信号。然后RF信号又被PA 332放大，只要开关338关闭，由天线336基于无线连接将这些放大的信号传送给远程目的地。如果开关338打开，天线336则不发射RF信号。因此，开关338的功能就是连接/断开天线336到/从PA 322的输出。通过断开天线336，可在不传输RF信号的情况下测试并表征PC卡无线调制解调器300和主机电源318，在测试条件下，其可能不会严格按照无线通信的规则(比如，美国联邦通信委员会发布的无线通信规则)。
下面进行详细地描述，基带处理器324根据主机电源318的电流供应能力和储存在LUT 326中的信息设定PC卡无线调制解调器300以在一功率等级(power class)和/或插槽配置(slot configuration)下传输。LUT 326包括诸如FLASH存储芯片的存储装置，其包括最大等效串连阻抗Resr(max)值的列表，当PC卡无线调制解调器300按照相应的功率等级和插槽配置运行时，主机电源的等效串联阻抗Resr一定不超过列表中的相应值。如下文所解释的，在表征主机电源318的等效串联阻抗Resr之前，确定Resr(max)值并保存在LUT 326中。
图4示出了测试结构40，它可以用于确定储存在LUT 326中的Resr(max)值。测试结构40包括测试电源400，其可传送PC卡无线调制解调器300所需的任意数量的电流。因此，电源400可在所有测试情况下作为理想电源。从测试电源400的角度看，PC卡无线调制解调器300存在输入阻抗，在图4中表示为阻抗器Rin 402。在测试过程中，设定PC卡无线调制解调器300的基带处理器324(参见图3)和PA控制线330，以使PC卡无线调制解调器300可按照多种功率等级和插槽配置传输。在测试过程中，开关338保持打开，以使在执行测试时天线336不发射。这可以保证不违反任何无线通信RF规则。
对于每个功率等级和插槽配置，PC卡无线调制解调器300产生的峰值电流Ipeak会被测量并记录。然后，根据以下的公式为每个测量的峰值电流值确定一个Resr(max)：
Resr(max)＝(Vsupp-Vreg(min))/Ipeak    (1)
其中，Vreg(min)是在PC卡无线调制解调器300的DC/DC转换器320的输入以维持适当的电压调节需要的最小电压。
每个Resr(max)值与特定传输功率等级和插槽配置相对应，这个特定传输功率等级和插槽配置对于PC卡无线调制解调器300是唯一的。这些Resr(max)值都储存在LUT 326中。如下面详细描述的，测量主机电源318的等效串联阻抗Resr并将其与储存在LUT 326中的Resr(max)值进行比较，以确定主机电源318可支持哪些功率等级和插槽配置。图5示出用于多种传输功率等级(TX)和多种插槽配置的GSM/GPRS PC卡无线调制解调器300的典型分类表。可以为其它类型的蜂窝网络诸如DCS(Digital CommunicationSystem，数字通信系统)、PCS(Personal Communications Service，个人通信服务)等创建类似的分类表。图5的表中记录的峰值电流Ipeak是根据上述方法测量的，且通过利用具有4.2V的Vreg(min)的公式(1)确定相应Resr(max)值。
现在参照6，示出根据本发明的实施例的图3中系统30的简化图，该系统用于表征当向PC卡无线调制解调器300提供电能时，主机电源318的电流供应能力。主机302包括电源318，其通过电源总线306向PC卡无线调制解调器300提供电能，以上所述的电源总线306包括PCMCIA接口304部分。主机电源318包括理想的电压供应组件600和具有等效串联阻抗值Resr的等效串联阻抗602。从主机电源318的角度看，PC卡无线调制解调器300存在输入阻抗，在图6中表示为电阻器Rin 604。
现在参照图7，示出根据本发明的实施例的表征主机电源318的等效串联阻抗Resr的方法70。首先，在步骤700中，PC卡无线调制解调器300被插入主机302的PCMCIA插槽中，从而通过PCMCIA接口304与PC卡无线调制解调器连接。其次，在步骤702中，基带处理器324将在PA控制线330上的PA控制信号发送到PA 322以调节调制解调器，以使调制解调器测试输入电流It在主机电源318的正常供电范围内设定至固定值(例如，在一个典型实施例中是1安)。已知获取的测试电流，在步骤704中，测量并记录施加到PC卡无线调制解调器300的测试输入电压Vt。测试输入电压Vt通过外部电压测量装置(例如，伏特计)或者通过CODEC 328中的模拟数字转换器ADC测量。已知Vt和It以及调制解调器在空闲状态的输入电压Vi和电流Ii，在步骤706中，使用下面的公式计算主机电源318的等效串联阻抗Resr。
Resr＝(Vi-Vt)/(It-Ii)    (2)
值得注意的是，空闲电压Vi和电流Ii可以在生产测试过程中或者在类似于图4或图6所示的测试结构中测量。公式(2)是基于至少在公式中应用的负载电流的范围内大多数电源的Resr基本保持恒定的观察。
在计算主机电源318的等效串联阻抗Resr以后，在步骤708中，基带处理器324将主机电源318的Resr和储存在LUT 326中的Resr(max)值进行比较。基于在步骤708中的比较，在步骤710中，基带处理器324确定当由主机电源318供电时PC卡无线调制解调器300可运行的允许传输功率等级和插槽配置。例如，如果计算主机电源的Resr是900mΩ，并且图5中的分类表示出的储存在LUT326中的Resr(max)值，基带处理器324确定当由诸如主机电源318的主机电源供电时，PC卡无线调制解调器300可以设定成在1w的单或双插槽传输或在2w的单插槽传输。由于用于其它插槽配置和功率等级的Resr(max)值比Resr＝900mΩ小，当由诸如主机电源318的电源供电时它们是不允许的。最后，在步骤712中，基带处理器320设定PC卡无线调制解调器300，以使其在步骤710中根据允许的功率等级和插槽配置进行传输。
尽管上面对本发明优先实施例进行了完整地描述，但是可应用不同选择、修改和等同物。例如，尽管上面的典型实施例中已经描述了插在主机的PCMCIA插槽上的PC卡，但是上述方法还可以应用于其他类型的卡/插槽，其中，主机设备包括向无线调制解调器供电的主机电源。因此，以上的描述不应该认为是对本发明的范围的限制，本发明的范围可通过所附权利要求进行限定。

Claims (30)

1.一种用于确定无线调制解调器的允许传输功率等级的方法，包括以下步骤：
确定电源的等效串联阻抗；
将所述电源的等效串联阻抗和与对应多个传输功率等级关联的多个最大等效串联阻抗值进行比较；以及
对于大于所述电源的等效串联阻抗的每个最大等效串联阻抗值，将每个功率等级指定为允许的功率等级，所述无线调制解调器可被设定在允许的功率等级进行传输。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述无线调制解调器包括PC卡无线调制解调器，并且所述电源包括主机的主机电源。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述PC卡无线调制解调器通过PCMCIA接口与所述主机通信并由所述主机供电。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括步骤：按照所述允许的传输功率等级中的一个设定所述调制解调器以传输。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，每个传输功率等级都包括用于基于蜂窝网络传输分组交换数据的传输插槽的数量。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述蜂窝网络包括全球移动通信系统(GSM)网络。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述蜂窝网络包括个人通信服务(PCS)网络。
8.一种用于确定主机的电源是否能够向PC卡无线调制解调器提供充足电能的方法，所述方法包括以下步骤：
当所述调制解调器设定在特定传输功率等级和插槽配置以传输时，确定用于向所述PC卡无线调制解调器提供电能的电源的最大允许等效串联阻抗；
将PC卡无线调制解调器插入具有主机电源的主机的PCMCIA插槽中；
确定所述主机电源的等效串联阻抗；
将所述最大允许等效串联阻抗和所述主机电源的等效串联阻抗进行比较；以及
确定如果所述主机电源的等效串联阻抗小于所述最大等效串联阻抗，所述主机电源可以向所述PC卡无线调制解调器提供充足的电能。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括步骤：按照所述特定传输功率等级和插槽配置设定所述调制解调器以传输。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，由所述调制解调器传输的数据包括用于基于蜂窝网络传输的分组交换数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述蜂窝网络包括全球移动通信系统(GSM)网络。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述蜂窝网络包括个人通信服务(PCS)网络。
13.一种能够将本身设定至多个特定传输功率等级和多个插槽配置中的一个的无线调制解调器，包括：
DC/DC转换器，具有连接到所述电源的输出的功率输入；
模拟数字转换器(ADC)，用于当无线调制解调器被设定成从所述电源获得已知电流时，转换施加到所述DC/DC转换器的功率输入的输入电压；以及
基带处理器，用于根据施加到所述DC/DC转换器的所述功率输入的所述输入电压和从所述电源获得的电流，计算所述电源的等效串联阻抗，并且将所述计算的等效串联阻抗和与相应多个传输功率等级和多个插槽配置相关联的多个最大等效阻抗值进行比较。
14.根据权利要求13所述的无线调制解调器，其中，所述基带处理器按照所述多个传输功率等级和多个插槽配置中的任意一个设定所述无线调制解调器以传输，其中，所述电源的等效串联阻抗小于所述相应的最大等效阻抗值。
15.根据权利要求13所述的无线调制解调器，还包括与所述基带处理器通信并且用于储存多个最大等效串联阻抗值的存储器。
16.根据权利要求13所述的无线调制解调器，其中，所述无线调制解调器包括PC卡无线调制解调器，并且所述电源包括主机的主机电源。
17.根据权利要求16所述的无线调制解调器，其中，所述PC卡无线调制解调器通过PCMCIA接口与所述主机通信并由所述主机供电。
18.根据权利要求13所述的无线调制解调器，其中，所述基带处理器把将由所述无线调制解调器传输的数据设定为适于通过蜂窝网络传输的分组交换数据。
19.根据权利要求18所述的无线调制解调器，其中，所述蜂窝网络包括全球移动通信(GSM)网络。
20.根据权利要求18所述的无线调制解调器，其中，所述蜂窝网络包括个人通信服务(PCS)网络。
21.根据权利要求16所述的无线调制解调器，其中，所述基带处理器把将由所述PC卡无线调制解调器传输的数据设定为适于通过蜂窝网络传输的分组交换数据。
22.根据权利要求21所述的无线调制解调器，其中，所述蜂窝网络包括全球移动通信系统(GSM)网络。
23.根据权利要求21所述的无线调制解调器，其中，所述蜂窝网络包括个人通信服务(PCS)网络。
24.一种能够将自身设定至多个特定传输功率等级和多个插槽配置中的一个的无线调制解调器，包括：
DC/DC转换器装置，用于将来自电源的输入电压转换成输出电压；
模拟数字转换器装置，当所述无线调制解调器被设定为从所述电源获得已知电流时，将所述输入电压转换成数字信号；以及
基带处理器装置，用于根据施加到所述DC/DC转换器的所述功率输入的所述输入电压和从所述电源获得的所述电流，计算所述电源的等效串联阻抗，并且用于将所述计算的等效串联阻抗和与相应多个传输功率等级和多个插槽配置相关联的多个最大等效阻抗值进行比较。
25.根据权利要求24所述的无线调制解调器，其中，所述基带处理器装置还按照所述多个传输功率等级和多个插槽配置中的任意一个设定所述无线调制解调器以传输，其中，所述电源的等效串联阻抗小于所述相应的最大等效阻抗值。
26.根据权利要求24所述的无线调制解调器，还包括用于储存和提供所述多个最大等效串联阻抗值的存储装置。
27.根据权利要求24所述的无线调制解调器，其中，所述无线调制解调器包括PC卡无线调制解调器，并且所述电源包括主机的主机电源。
28.根据权利要求24所述的无线调制解调器，其中，所述基带处理器装置还用于把将由所述无线调制解调器传输的数据设定为适于通过蜂窝网络传输的分组交换数据。
29.根据权利要求28所述的无线调制解调器，其中，所述蜂窝网络包括全球移动通信系统(GSM)网络。
30.根据权利要求28所述的无线调制解调器，其中，所述蜂窝网络包括个人通信服务(PCS)网络。
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