JP2011061686A - 無線通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】圏内電流の低減化が通常の圏内セービング処理の中で更に得られるようにした無線通信装置を提供すること。
【解決手段】少なくとも無線部１１と制御部１２を備えた携帯電話などの無線通信装置の回路モジュール１Ａにおいて、制御部１２の主要部であるＭＰＵの温度を検出する温度センサ１５を設け、この温度センサ１５により検出されたＭＰＵの温度が、予め設定してある判定温度以上になったとき、制御部１２の主要部であるＭＰＵに供給される電圧を、通常の動作電圧である第１の電圧から当該第１の電圧より低い電圧値の第２の電圧に設定し、温度が上昇したときのＭＰＵの消費電力の抑制が得られるようにしたもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、無線通信装置の省エネ化に係り、例えば、多機能化に対応した携帯電話端末に好適な無線通信装置に関するものである。

近年、第二世代の携帯電話サービスの終了が間近に迫り、第三世代の携帯電話サービスへの移行が身近になるにつれ、更に多機能化された第三世代のＣＤＭＡ携帯電話に関心が集まり、置き換え需要が喚起されるようになっている。
なお、ＣＤＭＡ(Code Division Multiple Access)とは符号分割多重接続のことである。

ところで、携帯電話端末などの無線通信装置は、内蔵バッテリ(電池)駆動方式が原則であり、従って、バッテリ一回の充電により動作可能な時間、つまりバッテリ寿命(電池寿命)については、長いにこしたことはない。このため、動作電力の低減化が常に命題となり、このことは省エネにもつながる。

しかし、この携帯電話端末などの無線通信装置(以下、単に携帯電話端末と記す)の消費電力は、当該装置が多機能化すれば、それに伴って増加し、この結果、バッテリ寿命が短くなり、連続使用が困難になる。従って、更に多機能化された第三世代の携帯電話端末の場合、動作電力の低減化がより一層、強く望まれることになる。

ここで、携帯電話端末の場合、通話動作時間に比較して、一般には待ち受け時間の方が長く、従って、このときに消費電力の低減化を図るのがバッテリ寿命の短縮阻止に有効である。このため、従来から、圏内セービングと呼ばれる技法を用い、待ち受け時間における端末の動作電流、いわゆる圏内電流の低減化が図られている。

そこで、この圏内セービングが適用された従来技術による携帯電話端末について説明すると、図５は、従来技術による圏内セービングが適用された携帯電話端末の一例における回路モジュール１を示したものである。図５に示すとおり、アンテナ１０が接続された無線部１１と制御部１２、ＶＣ_ＴＣＸＯ１３、それにＲＴＣ１４が基本的な機能ブロックとして備えられており、このとき制御部１２には、主要部としてＭＰＵが備えられている。

そして、これにより、この回路モジュール１を備えた携帯電話端末によれば、アンテナ１０を介して携帯電話サービスのパケット網と無線通信が行えるという携帯電話端末としての基本的な機能が与えられていることになる。
なお、ここでＶＣ_ＴＣＸＯとは、電圧制御型温度補償回路付水晶発振器(Voltage Controlled Temperature Compensated Crystal Oscillator)のことで、ＲＴＣとは、リアルタイムクロック(real-time clock)のことであり、ＭＰＵとは、マイクロプロセッシングユニット(Micro Processing Unit)のことである。

次に、この携帯電話端末による圏内セービング動作について、図６のフローチャートにより説明する。
まず、このフローチャートによる処理は、当該携帯電話端末が電源ＯＮされた後、携帯電話端末として通信動作しているときを除き、ＭＰＵに格納されているプログラムにより実行され、これにより圏内セービング動作が得られるようにしてある。従って、このＭＰＵには、制御部１２とは独立に電源が供給され、制御部１２の電源がＯＦＦされたときでも圏内セービング動作が得られるようになっている。

そして、処理がスタートされたら、まず、スリープタイマーＯＦＦ処理(ステップＡ１０)を実行し、ＶＣ_ＴＣＸＯ１３と制御部１２、そして無線部１１の電源を順次ＯＮさせ(ステップＡ１１、ステップＡ１２、ステップＡ１３)、これにより当該携帯電話端末を通常の待ち受け受信状態にする。
そして、このとき携帯電話の基地局から、当該携帯電話端末に呼び出しがあれば、ここでステップＡ１４による判断がＹ(肯定)になって、このフローチャートによる処理、すなわち圏内セービング動作はエンド(終了)になり、この後、通常の通話動作に移行することになる。

一方、ステップＡ１３の後、当該携帯電話端末に呼び出しが無かったとき、つまりステップＡ１４での判断がＮ(否定)になったときは通常のポーリング応答であるＰＩ受信処理(ステップＡ１５)に進み、更にスリープタイマーＯＮ処理(ステップＡ１６)に進み、無線部１１と制御部１２の電源をＯＦＦした後(ステップＡ１７)、予め設定してある時間τ経過後(ステップＡ１８)、スリープタイマーＯＦＦ処理(ステップＡ１０)に戻るのである。

従って、このフローチャートによる処理は、当該携帯電話端末が無線通信動作に操作されている期間を除き、所定の周期、つまり時間τ＋処理実行時間(ステップＡ１０からステップＡ１７までの処理時間)で決まる周期で実行され、その都度、処理ステップＡ１７のスリープタイマーＯＦＦから処理ステップＡ１０のスリープタイマーＯＮが繰り返されることになる。
そして、この場合、当該携帯電話端末は、待ち受け受信状態のとき、ＶＣ_ＴＣＸＯ１３と制御部１２それに無線部１１の電源は、ＯＮされたままにされるのではなく、周期的にＯＦＦされ、ＯＮとＯＦＦが繰り返される。

ここで、スリープタイマーＯＮのとき、無線部１１と制御部１２には電流が流れない。但し、このときでも、上記した通り、ＭＰＵは電源ＯＦＦされない。
従って、消費される電流Ｉ、ひいては消費される電力Ｐは、ＯＦＦ期間に対するＯＮ期間の比、いわゆるデューティ比Ｄにほぼ比例(Ｉ∝Ｄ)して抑えられ、例えばＤ＝１／２なら電流Ｉも約１／２になり、この結果、電力消費が抑えられ、圏内セービンク技法によるバッテリ寿命の延長化が得られることになる。
このとき、上記した所定の周期を、基地局から呼び掛けがなされたときの信号の継続時間よりも短くしておけば、基地局からの呼び掛けを見逃す虞がなく、従って、呼び掛けの応答に支障をきたす虞はない。

なお、このためには、ステップＡ１８に設定する時間τを予め所望の値にしておくだけでよい。
ところで、このような電力消費の低減に関連する従来技術としては、例えば特許文献１の開示を挙げることができる。

特開２００１−３１４７７０号公報

ところで、第三世代の携帯電話端末の場合、その多機能化ゆえに、第二世代のものに比して圏内電流も著しく多くなり、従って、圏内電流の低減化は、第二世代の携帯電話端末よりも更に大きな命題となる。しかし、従来技術による圏内セービンク技法では、このような命題に充分に応えているとはいえず、圏内電流の更なる低減化に不満がある。

従来技術による圏内セービンク技法の場合、それによる圏内電流Ｉの値は、上記した通り、デューティ比Ｄにほぼ比例して抑えられる。
従って、更なる圏内電流の低減化には、デューティ比Ｄを、同じく更に小さくすれはよいが、しかし、このとき、デューティ比Ｄは、上記した通り、ＯＦＦ期間に対するＯＮ期間の比であり、従って、デューティ比Ｄを小さくするには、ＯＮ期間を短くするか、ＯＦＦ期間を長くしてやればよい。

しかし、このとき、まず、ＯＮ期間に必要な長さは、図６のステップＡ１０からステップＡ１４までの処理が実行され、このとき基地局から呼び出しがあった場合にはそれに応答するのに必要な時間で決り、それより短くすることはできない。
次に、ＯＦＦ期間については、上記した所定の周期がこれで決り、このとき基地局からの呼び掛けの応答に支障をきたすことがないようにするため、この所定の周期については、これも上記した通り、基地局から呼び掛けがなされたときの信号の継続時間よりも短くしておく必要があることから、ある程度以上長くすることはできない。

従って、従来技術によっては、圏内電流の更なる低減化という命題に充分に応えることができず、この結果、圏内電流の更なる低減化に不満が残ってしまうのである。
本発明の目的は、圏内電流の低減化が通常の圏内セービング処理の中で更に得られるようにした無線通信装置を提供することにある。

上記目的は、少なくとも無線部と制御部を備え、前記制御部に圏内セービング機能が備えられている無線通信装置において、前記制御部の温度を検出する温度検出手段を設け、前記温度検出手段により検出された前記制御部の温度が、予め設定してある判定温度以上になったとき、前記制御部に供給される電圧を、通常の動作電圧である第１の電圧から当該第１の電圧より低い電圧値の第２の電圧に設定するようにして達成される。

上記手段は、制御部による圏内セービング動作時、制御部の温度が高くなった場合、当該制御部の動作電圧が低くされるように働く。
ここで、制御部の温度が上昇した場合、消費電流が増加し、消費電力が大幅に増大するが、このとき、本発明によれば、制御部の動作電圧が低くされるので、消費電力の増大が抑えられ、従って、圏内電流の低減化が更に大きく促進され、バッテリ寿命が大幅に伸び、長い期間にわたる無線通信装置の使用に容易に対応することができる。

本発明に係る無線通信装置の一実施形態を示すブロック構成図である。 本発明に係る無線通信装置の動作を説明するためのフローチャートである。 ＭＰＵの温度とコア電流の関係の一例を示す特性図である。 ＭＰＵの温度とコア電力の関係の一例を示す特性図である。 従来技術による圏内セービング機能を備えた携帯電話端末の一例を示すブロック構成図である。 従来技術による圏内セービング機能を備えた携帯電話端末の一例による動作を説明するためのフローチャートである。

以下、本発明に係る無線通信装置について、携帯電話端末として具現した場合の実施形態により詳細に説明する。
なお、本発明は、携帯電話端末に限定されるものではなく、図１の構成備えた各種の無線通信端末に適用することができる。
ここで、図１は、本発明の一実施の形態による圏内セービングが適用された携帯電話端末の一例における回路モジュール１Ａを示したもので、図示の通り、アンテナ１０が接続された無線部１１と制御部１２、ＶＣ_ＴＣＸＯ１３、それにＲＴＣ１４が基本的な機能ブロックとして備えられ、このとき制御部１２にはＭＰＵが備えられている。

モジュール１Ａを備えた携帯電話端末は、アンテナ１０を介して携帯電話サービスのパケット網と無線通信が行えるという携帯電話端末としての基本的な機能が与えられている点は、従来技術のモジュール１と同じであるが、この図１の実施形態によるモジュール１Ａにおいては、更に温度センサ１５が設けられており、この点で、従来技術によるモジュール１とは異なっている。

そして、この温度センサ１５は、制御部１２に備えられているＭＰＵの温度、正確にはＭＰＵコアの温度を検出する手段として設けられ、これにより検出されたコア温度ＴはＭＰＵに入力され、圏内セービング動作において使用される。
なお、ＭＰＵコアとはＭＰＵの本体のことで、更に正確にはＭＰＵが形成されている半導体チップのことである。
このとき、ＭＰＵは半導体デバイスとしてパッケージされるのが通例であり、従って、具体的構成としては、この温度センサ１５はＭＰＵのパッケージに接触させた状態にして使用されるのが望ましい。
なお、温度センサ１５がＭＰＵの温度を直接測定しない場合、例えば、回路モジュール１Ａ内のＭＰＵ付近の温度を測定する場合には、測定温度からＭＰＵの温度を推定してもよいし、後述する閾値温度Ｔ_Ｈを予めＭＰＵ付近の測定温度に応じたものに設定しておいてもよい。

次に、この携帯電話端末による圏内セービング動作について、図２のフローチャートにより説明する。
ここで、まず、この図２を、図６のフローチャートと比較してみれば明らかなように、図２の本発明の実施形態におけるフローチャートにおいては、ステップＡ１２とＡ１３の間にステップＢ２０による処理が設けてあり、次に、ステップＡ１５とＡ１６の間にはステップＢ２１とステップＢ２２それにステップＢ２３による処理が設けてある点で、図６の従来技術の場合のフローチャートとは異なっているが、その他の点では同じである。

従って、この実施形態の場合でも、ステップＢ２０〜ステップＢ２３の処理が無ければ、圏内セービングのための基本的な動作は、従来技術の場合と同じになり、処理スタートによりスリープタイマーＯＦＦからＶＣ_ＴＣＸＯ１３、制御部１２、無線部１１のＯＮ処理が実行され当該携帯電話端末が通常の待ち受け受信状態になり、ここで携帯電話端末に呼び出しがあれば、このフローチャートによる圏内セービング処理はエンド(終了)になり、この後、通常の通話動作に移行する。
一方、呼び出しが無ければＰＩ受信処理からスリープタイマーＯＮ処理に進み、無線部１１と制御部１２の電源をＯＦＦした後、予め設定してある時間τ経過後、スリープタイマーＯＦＦ処理に戻る。

従って、この場合も、当該携帯電話端末が無線通信動作に操作されている期間を除き、所定の周期、つまり時間τ＋処理実行時間(ステップＡ１０からステップＡ１７までの処理時間)で決まる周期で実行され、その都度、処理ステップＡ１７のスリープタイマーＯＦＦから処理ステップＡ１０のスリープタイマーＯＦＦが繰り返されることになる。この結果、電力消費が抑えられ、圏内セービンク技法によるバッテリ寿命の延長化が得られることになるのは、図６の従来技術の場合と同じである。

しかしながら、図２の本願の実施形態の場合、ステップＢ２０〜ステップＢ２３の処理があり、このためステップＡ１５のＰＩ受信処理からステップＡ１６のスリープタイマーＯＮ処理に進む際、これらステップＢ２０〜ステップＢ２３の処理が実行されることになる。

このとき、まず、ステップＢ２０では、ＭＰＵコアに動作用として供給されている電圧、つまりＭＰＵコア電圧を、通常の動作電圧である第１の電圧Ｖ_Ｍに設定する。
次に、ステップＢ２１では、温度センサ１５により検出されたコア温度Ｔを、予め設定してある所定の判定値である閾値温度Ｔ_Ｈと比較する。
そして、判定結果が「Ｔ≦Ｔ_Ｈ」になっているときはステップＢ２２の処理を実行させ、「Ｔ＞Ｔ_Ｈ」になったらステップＢ２３の処理を実行させる。

このときステップＢ２２では、ＭＰＵコア電圧を第１の電圧Ｖ_Ｍに設定し、ステップＢ２３では、ＭＰＵコア電圧を第２の電圧Ｖ_Ｌに設定する。
そして、このとき「第１の電圧Ｖ_Ｍ＞第２の電圧Ｖ_Ｌ」となるように設定しておく。
なお、このときの第１の電圧Ｖ_Ｍと第２の電圧Ｖ_Ｌについては、後で更に詳しく説明する。

従って、この図２のフローチャートによる圏内セービング動作、つまり本願の実施形態による圏内セービング動作が実行された場合、ＭＰＵコア電圧(当該ＭＰＵコアに印加される電圧)が、ＭＰＵコアの温度Ｔに応じて異なった値に設定され、ＭＰＵコア温度Ｔが閾値温度Ｔ_Ｈ未満のときは第１の電圧Ｖ_Ｍのままにされるが、ＭＰＵコア温度Ｔが閾値温度Ｔ_Ｈを越えていたときは、第１の電圧Ｖ_Ｍから第２の電圧Ｖ_Ｌに設定替えされ、ＭＰＵの動作電圧が低くされてしまうことになる。

ここで、図３は、温度Ｔに対するＭＰＵコア電力Ｐの関係を示したもので、この場合、温度Ｔが上昇するとＭＰＵコア電力Ｐも増加するが、このとき、図示のように、これらは単なる比例関係にあるのではなく、温度Ｔの上昇に対してＭＰＵコア電力Ｐは２次曲線的に増加し、特に温度Ｔが或る閾値Ｔ_Ｈを越えると増加が急激になる。なお、これはＭＰＵコアが半導体で構成されていることに由来する。

このとき、ＭＰＵコア電流Ｉは図４に示すように、ＭＰＵコア電圧Ｖに比例する。そこで、ＭＰＵコア電圧Ｖを変えてやれば、ＭＰＵコア電力Ｐを変えることができ、従って、ＭＰＵによる圏内セービング制御に必要な機能が失われない範囲でＭＰＵコア電圧Ｖを下げてやれば、温度Ｔが上昇したときでも、ＭＰＵコア電力Ｐの増加を抑えることができる。

そこで、このとき図２の実施形態においては、上記したように、ＭＰＵコア温度Ｔが上昇し、判定温度Ｔ_Ｈを越えたときは、ＭＰＵの動作電圧が第１の電圧Ｖ_Ｍから第２の電圧Ｖ_Ｌに低くされ、この結果、ＭＰＵコア電流Ｉが少なくされる。 従って、この実施形態によれば、圏内セービング動作しているとき温度Ｔが上昇しても、ＭＰＵコア電力Ｐが更に増加するのが抑えられることになる。

ここで、携帯電話端末の場合、一般に圏内セービング時の電流の３０％から４０％はＭＰＵコアが消費している。
従って、このときのＭＰＵコア電流の増加は、バッテリ寿命に大きく影響し、しかも、このことは、温度が上昇したとき特に甚だしくなり、このばあい、バッテリ寿命の著しい短縮化がもたらされてしまう。

しかしながら、上記実施形態によれば、温度が上昇したときでのＭＰＵコア電流の増加が抑えられるので、夏季などで気温が高いときでも、バッテリ寿命の短縮抑止が得られることになる。
また、このことは、通話動作時間に比較して待ち受け時間の方が長いユーザの場合、特に有効で、従って、この場合、バッテリ寿命の大きな短縮化抑止が期待できる。

ここで、この実施形態の場合、上記したＭＰＵコアに対する電源電圧の設定替え動作は、圏内セービング動作時に限られ、これ以外のときは、ＭＰＵの動作電圧が通常の動作電圧である第１の電圧Ｖ_Ｍに保たれている。
従って、この場合、ＭＰＵの動作には何の影響も無く、よって携帯電話端末の基本的な動作である無線通信動作に支障を来す虞は全く生じない。

従って、この実施形態によれは、第三世代の携帯電話端末への移行に伴う当該携帯電話端末の大幅な機能アップにも容易に対応してバッテリ寿命の短縮化抑止が得られることになり、この結果、第二世代の携帯電話端末から第三世代の携帯電話端末への移行にも容易に、且つスムースに対応することができる。

１Ａ 回路モジュール(無線通信端末の回路モジュール)
１０ アンテナ
１１ 無線部
１２ 制御部(ＭＰＵを含む)
１３ ＶＣ_ＴＣＸＯ(電圧制御型温度補償回路付水晶発振器)
１４ ＲＴＣ(リアルタイムクロック)
１５ 温度センサ(ＭＰＵの温度を検出するセンサ)

Claims (1)

1. 少なくとも無線部と制御部を備え、前記制御部に圏内セービング機能が備えられている無線通信装置において、
   前記制御部の温度を検出する温度検出手段を設け、
   前記温度検出手段により検出された前記制御部の温度が、予め設定してある判定温度以上になったとき、前記制御部に供給される電圧を、通常の動作電圧である第１の電圧から当該第１の電圧より低い電圧値の第２の電圧に設定することを特徴とする無線通信装置。

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