JP4256073B2 - ポータブル通信装置及び該装置の消費電力判定方法 - Google Patents

ポータブル通信装置及び該装置の消費電力判定方法 Download PDF

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Description

【0001】
技術分野
本発明は、複数の電子回路、該複数の電子回路へ電力を供給するバッテリ、前記複数の電子回路の応答に対して制御信号を提供することによって前記複数の電子回路の少なくともいくつかの動作を制御するように設計されたコントローラ及びメモリ、からなるポータブル通信装置に関するものである。また、本発明は、このようなポータブル通信装置の消費電力の判定方法に関するものである。
従来技術の背景
ポータブルバッテリ駆動通信装置のユーザは、装置の全機能にたよっている。より具体的には、ユーザは、バッテリに蓄積された電気エネルギーが消費されかつバッテリの充電が必要となるまで、これらの装置の機能がどれくらい維持するかを正確に知っている必要がある。このことは、特に、移動電話のユーザにあてはまる。本明細書の以降の記述では、本発明のポータブルマルチバンド通信装置及び方法の例示に移動電話を使用し、これは限定を意図するものではない。
【0002】
移動電話の残りの正確な推定動作時間を判定するために、ユーザは、精度が良く、かつ高機能なバッテリ容量インジケータあるいは「燃料ゲージ」を必要とする。図1は、バッテリ容量インジケータとしてアイコン13が存在するディスプレイ6を有する移動電話1の概観を示している。図1に示されるように、バッテリアイコン13は、初期バッテリ容量に対してほぼ25%のバッテリ容量が残っていることを示している。また、移動電話1は、残りの動作の推定時間、即ち、バッテリの充電が必要となるまでの残りの推定時間を判定し、かつこれを示すための表示機能を有している。
【0003】
バッテリ残量の判定は、基本的には、2種類の電流測定を含み、1つの測定はバッテリへの流入電流(充電)に対するものであり、もう1つの測定はバッテリの消費電流(放電)に対するものである。
【0004】
充電電流は、たいていは、比較的容易に測定される。マイクロプロセッサ(CPU)は、A/D変換信号を読み取ることができ、これは、小レジスタを介して流入する電流に直接比例する。マイクロプロセッサは充電処理を制御するので、所定時間期間中にバッテリに供給される全電流を計算するための関連データすべてにアクセスする。
【0005】
一方で、放電電流あるいは消費電流の測定は、特に、多機能かつ多くの動作モードを有する高性能電話に対しては、かなり難しい。伝統的には、電話が異なる動作モードである場合に、放電電流は期待消費電流を計算することによって測定される。初期の移動電話は、基本的には、2つの動作モード、通話モード及びスタンバイモードだけを有している。このような移動電話に対しては、つまり、通話モード及びスタンバイモードの消費電流それぞれは、テスト試験環境で一旦測定され、それぞれ所定消費値として移動電話のメモリに記憶される。動作においては、移動電話は通話モード及びスタンバイモードそれぞれでの使用時間を監視し、それぞれの動作時間と所定消費値を乗算することによってバッテリの全消費電流量を連続的に計算する。
【0006】
このような方法はUS−A−5 248 929に開示され、ここには、移動電話のマイクロプロセッサが、動作モードが瞬時に判定される間に間欠動作ソフトウェアルーチン(100ms毎)を定常的に実行することが開示されている。所定消費値はメモリから読み出され、得られる消費量値は累積値に加算される、これは、一方で、バッテリ残量と通話モード及びスタンバイモードの動作可能時間を判定するために使用される。
【0007】
2つの動作モードだけしかない単純な環境での消費量推定は許容可能なものとなるが、上述の従来方法は複数の動作モードを有するより高度な電話では許容可能なものとならない。例えば、現在のTDMA(「時分割多元アクセス」)電話の消費量はスタンバイモードあるいは通話モードのどちらかだけに依存するものではなく、消費量はスタンバイモード及び通話モードそれぞれの少なくとも以下の状態に影響される。
【0008】
スタンバイモード
・近隣基地局数
・ページング周波数
・バックライト
・LCDアイコンモード ON/OFF
・位置更新周波数
・トップインジケータ
・アクセサリ接続/非接続
通話モード
・出力電力
・バックライト
・バンド(900/1800/1900MHz)
・HR/FR/EFR(ハーフレート/フルレート/拡張フルレート)、即ち、音声エンコーダモード
・HF アルゴリズム
・DTX/非DTX(データ送信)
・DRX/非DRX(データ受信)
・アクセサリ接続/非接続
かなりの量の異なる動作モードが、個々の状態の様々な組み合わせから得られ、かつ、その結果、上述のバッテリ消費電力判定以外の別の方法が緊急に必要とされている。
本発明の要約
本発明の目的は、移動電話のようなポータブル通信装置のバッテリ消費電力を判定する新規でかつ実質的に改善された方法を提供することである。
【0009】
一般的には、この目的は、中央コントローラ(例えば、マイクロプロセッサあるいはCPU)から制御信号を与えることによって制御される電子回路からなる任意の通信装置に対して実現される本発明によって達成され、個々の電子回路の予め記憶された消費電力値は予め決められていても良く、かつ制御信号の発生をカウントし、かつそのカウント結果と所定消費電力値から全消費電力を計算する中央コントローラによって使用されても良い。
【0010】
本発明は、特に、TDMA電話に良く適合し、このTDMA電話は、例えば、電力増幅器、フィルタ及びシンセサイザのような無線回路ばかりでなく、例えば、D/Aコンバータのような電子回路のON/OFFを切り替える制御パルスあるいは「ストローブ」を使用する。ストローブは、正しいタイムスロットで電話が送受信を行う方法で、マイクロプロセッサによって完全に制御される。
【0011】
より具体的には、上記の目的は、添付の独立請求項に従うポータブル通信装置及びその装置の消費電力判定方法によって達成される。本発明の他の目的、構成及び効果は、添付の図面及び従属請求項から得られる詳細な開示から示されるであろう。
図面の詳細説明
本発明の実施形態は、図1に示される移動電話1を参照して詳細に説明する。しかしながら、上述したように、本発明は、独立請求項の定義に含まれるすべてのポータブル通信装置に同等に適用可能である。
【0012】
移動電話1はセルラーGSM TDMA電話であり、アンテナ2、動作状態を示すトップインジケータ3、スピーカ4、ボリューム調整ボタン5、グラフィカルディスプレイ6、キー群を有するキーパッド7、ヒンジ12によって電話ハウジング11に回動可能に搭載されているフリップ8を構成している。フリップ8は、電話ユーザの音声音響エネルギーを受信するための発話口9を有している。音響エネルギーは、不図示の内部音声案内チャネルを介して、フリップ8を通して電話ハウジング11の内部マイク(不図示)に送信される。
【0013】
ディスプレイ6は、信号強度インジケータ14、電話オペレータインジケータ、日時インジケータ15及びバッテリ残量インジケータ13を有している。
【0014】
移動電話の主要電子回路が図2に示される。全体概観からは、電子回路は、アンテナ200、無線ブロック210、チャネル符号化/復号化ブロック220、音声符号化/復号化ブロック230、制御ブロック240、マイク250、スピーカ260及びバッテリ270を有している。制御ブロック240以外のすべてのブロック200、210、220、230、250、260及び270は市場において共通して利用可能なTDMA電話の周知でかつ典型的な設計及び構造を有している。それゆえ、これらのブロックの詳細アーキテクチャは当業者には良く知られているので、以下では、簡単な説明にとどめる。
【0015】
音声符号化/復号化ブロック230は、音声エンコーダ232を有し、その入力はマイク250の出力に接続され、その出力はブロック220のチャネルエンコーダ222の入力に接続されている。チャネルエンコーダ222の出力は、送信機212の入力に接続され、これは、無線ブロック210の一部となっている。送信機212の出力は、アンテナ200に接続されている。本明細書では、周知の方法で、マイク250は、ユーザからの可聴音声入力を受信して、それを対応する電気信号に変換し、これは音声エンコーダ232に入力される。音声エンコーダ232は、HR、FRあるいはEFR音声符号化のいずれかをその信号に適用し、その結果をチャネルエンコーダ222に供給し、GSM TDMA規格に従ってチャネル符号化を実行する。チャネルエンコーダ222の出力は、送信機212に入力され、この送信機212は、電力増幅器、フィルタ及びミキサのような様々な電子回路を有している。送信機212の出力は、例えば、900MHzバンドの高周波数TDMA信号であり、これは、アンテナ200に送信され、アンテナ200から伝播する電磁波として空中に放出される。
【0016】
これに対応して、受信TDMA信号がアンテナ200で受信され、無線ブロック210の受信機214によって処理される。基本的には、受信機214の動作は、送信機212の動作の逆である。受信機214の出力は、ブロック220のチャネルデコーダ224で復号され、更に、ブロック230の音声デコーダ234によって復号される。その出力は、スピーカ260に入力され、そこで、電気信号をユーザへ放出されるべき音響音波に変換する。
【0017】
バッテリ270は、モジュール210、220、230及び240の様々な電子回路へ電力を供給するように設計されている。好ましくは、バッテリ270は、リチウムイオンあるいはニッカドバッテリのような、繰り返し利用可能な任意の充電可能バッテリである。
【0018】
制御ブロック240は、マイクロプロセッサあるいはCPU(中央処理ユニット)242を有し、これは、メモリ244と双方向接続されている。他の機能間では、CPU242は、図2で片方向矢印で示される制御信号によって、ブロック210、220及び230、加えて、A/Dコンバータ248の様々な構成要素を制御する。より具体的には、バッテリ270の全電気エネルギーのほとんどを消費する無線ブロック210の構成要素は、CPU242とそれぞれのパルス制御信号あるいは「ストローブ」による付随タイミングジェネレータ246によって制御される。その結果、CPU242の制御の下、「TX str」ストローブがタイミングジェネレータ246によって送信機212に供給される。同様にして、「RX str」ストローブは受信機214を制御し、一方で、「Synth str」ストローブはシンセサイザ216を制御する。それぞれのストローブはA/Dコンバータ248を制御する。
【0019】
以上に関しては、制御ブロック240のアーキテクチャ及び異なるストローブによるその動作は、実質的には標準GSM TDMA電話と同じである。
【0020】
本実施形態に従えば、制御ブロック240はストローブ検出器247で提供され、これは、個々の制御線上のタイミングジェネレータ246によって提供されるストローブ(特定回路のON及びOFFを切り替えるための制御パルス)の発生を検出するように設計され、この制御線は、タイミングジェネレータ246、無線ブロック210の送信機212、受信機214及びシンセサイザ216間に配線されている。ストローブ検出器247の目的は、TXストローブ数、RXストローブ数及びSynthストローブ数をカウントすることである。以下に詳述するように、カウント値は、バッテリ270の全消費電力を判定するために使用される。
【0021】
上述の全消費電力値を判定するストローブ検出器247及びCPU242の機能の詳細を説明する前に、消費電力を判定するための制御パルスあるいはストローブを使用する本発明の概念を説明する。
【0022】
上述したように、TDMA電話はいくつかの制御パルスあるいはストローブを使用し、これらは様々な無線回路のON/OFFの切替のために使用される。ストローブは、TDMA電話が正しいTDMAタイムスロットで送受信可能な方法で、CPU242によって完全に制御される。例えば、TXストローブは送信機212及びそれの構成要素、例えば、電力増幅器(PA)をONにするために各TDMAフレームに対して少なくとも一度は印加される。正しいタイムスロットの直前に、TXストローブによって送信機は起動され、そのタイムスロットの直後にTXストローブが例えばハイ論理値からロー論理値に切り替えられることによって送信機は停止される。通常の通話モードでは、即ち、ボイスコールに対しては、電話発呼が継続している間、CPU242及びタイミングジェネレータ246によって各TDMAフレーム毎にTXストローブが正確に一度生成される。一方、データコール(DTX)の場合では、TXストローブのいくつかは、各TDMAフレーム毎に2つ以上の(マルチスロット)であっても良い。
【0023】
ここで、TXストローブがよく知られている送信機の電子回路群を起動/停止し、かつこれらの電子回路それぞれの消費電力は周知であり、かつ/あるいはテスト試験環境で一度にかつすべてに対して正確に測定することができるので、本発明に従って、TXストローブは、1つのTXストローブによる起動に対するすべての関連送信回路によって消費される電流を示す所定特定消費電流値に関連づけられている。
【0024】
その結果、TXストローブが発生する回数をカウントすることによって、ある時間期間中のTXストローブによって生じる全消費電力は、TXストローブ当りの所定消費電力値とカウント値とを乗算することによって容易に計算することができる。
【0025】
重要な利点としては、上述の本発明の方法は、電話が(TDMAフレーム当りにただ1つのTXストローブを含む)ボイスコールあるいは(マルチスロット、TDMAフレーム当り1つ以上のTXストローブを含むことが可能な)データコールに対して使用されるかどうかに全く依存しないことである。検出器247は、どのようなフレームが発生するかに関係なく、すべてのTXストローブを単に監視し続ける。
【0026】
上述の議論は、RXストローブ及びSynthストローブにも適用可能である。また、他の制御パルスあるいはストローブ、例えば、A/Dコンバータ248を制御するためのA/Dストローブにも適用することが可能である。
【0027】
本実施形態の詳細説明に戻ると、ストローブ検出器247は、図3に示されるパルスカウンタレジスタ300を構成している。TXストローブ中の消費電力は送信の瞬間電力レベルに依存し、パルスカウンタレジスタ300は複数個、あるいはn個のメモリセルTxStrobe[0]、TxStrobe[1]、TxStrobe[2]、・・・、TxStrobe[n−1]からなる。また、パルスカウンタレジスタ300は、制御パルス(Rx str)を受信機214へ印加するための1つのメモリセルRxStrobeと制御パルス(Synth str)をシンセサイザ216へ印加するための1つのセルSynthStrobeを構成している。
【0028】
初めに、すべてのメモリセルがクリアされる、即ち、0に設定される。次に、各期間のTxStrobeがタイミングジェネレータ246によって生成され、ストローブ検出器247はメモリセルTxStrobe[i]のメモリ内容をインクリメントする、ここで、iは瞬間送信電力レベルに対応する。これに対応して、メモリセルRxStrobeのメモリ内容は、RXストローブを検出する場合にインクリメントされ、メモリセルSynthStrobeのメモリ内容はSynthストローブに続いてインクリメントされる。
【0029】
上述したように、消費電流値はストローブの各タイプ、あるいはパルスカウンタレジスタ300の各メモリセルのほとんどに関連づけられている。これらの消費電流値は、注目のストローブのタイプによって起動される関連電子回路による消費電流値を表しており、これは、付随電流レジスタ310に記憶される。付随電流レジスタ310は、ストローブ検出器247内に配置されても良く、好ましくは、EEPROMメモリとして実現されても良く、あるいは、付随電流レジスタ310は従来メモリ244に記憶されても良い。
【0030】
図4は、ストローブ検出器247によって取得されるストローブカウント値によって、バッテリ270の全消費電力を判定するアルゴリズムを示している。本実施形態に従えば、このアルゴリズムはメモリ244に記憶されているソフトウェアルーチンとして実現され、CPU242によって実行される。初期化においては、ステップ400で、Total_Current変数がクリアされる(0に設定される)。次に、TXストローブに関連するパルスカウンタレジスタ300のすべてのメモリセルを走査するために、ステップ410、412及び414からなるループがn回実行される。ステップ410で、セルTxStrobe[i]のメモリ内容が読み出され、ここで、iは0からn−1の間を繰り返される。ステップS412で、レジスタTxCurrent[i]の対応する内容が読み出され、これは、電力レベルiのTXストローブに付随する所定消費電力値を示す。続いて、ステップ414で、変数Total_Currentが、TxCurrent[i]とTxStrobe[i]との乗算結果によってインクリメントされる。iがn−1未満である場合、iは1インクリメントされ、制御はステップ410に戻る。そうでない場合は、制御はステップ420に進み、ステップ422でのレジスタRxCurrentの読出に続いて、そこで、レジスタRxStrobeのメモリ内容が読み出される。ステップ424では、Total_CurrentがRxCurrentにRxStrobeを乗算した値分インクリメントされる。
【0031】
続いて、レジスタSynthStrobeに対する動作がステップ430〜434で実行される、即ち、レジスタSynthStrobe及びSynthCurrentが読み出され、それらの乗算結果がTotal_Currentに加算される。ここで、ステップ434の終了に続いて、変数Total_Currentはバッテリ270の全消費電力の計算値を保持する。
【0032】
バッテリ270に記憶されている電気エネルギーの形式の利用可能な全バッテリ電流の初期値あるいは直前値からTotal_Current値を減算することによって、ステップ440で、バッテリ残量が判定できる。次に、バッテリ残量の計算変動量を反映するために、バッテリアイコン13(図1)が移動電話1のディスプレイ6上で更新される。
【0033】
3つの異なるストローブ(TXストローブ、RXストローブ、Synthストローブ)に関連して説明される上述の処理は、他のストローブや、例えば、A/Dコンバータ248、チャネルエンコーダ222、チャネルデコーダ224、音声エンコーダ232及び音声デコーダ234のような回路に拡張できる。上述のストローブのすべては、ある時点では固定長であり、上述したように、(mAhで表される)消費電流値の形式で連続的に記憶することができる。しかしながら、可変長のストローブに対しては、所定消費電流値が(mAの)充電電流値として記憶されても良く、このような可変長ストローブのそれぞれの期間は、CPU242あるいはストローブ検出器247によって判定される。例えば、このような可変長ストローブは、個々のストローブの期間中にレジスタ内の周知の周波数信号を加算することによって判定することができる。図4に示される全消費電力を判定する処理の実行においては、このようなレジスタの内容は、特定ストローブが動作している間の時間全体を直接表している。この時間と関連する消費容量値を単に乗算することによって、ストローブに関連する消費電力は判定することができる。
【0034】
本発明は上述の実施形態を参照して説明されている。しかしながら、本発明が上述の記載に限定されるものではなく、本発明の範囲は添付の独立請求項によって最良に定義される。上述の特定実施形態以外の他の実施形態が、本発明の範囲内で等価的に実現可能である。例えば、実施形態に従えば、全消費電力の判定がハードウェア(ストローブ検出器247)及びソフトウェア(CPU242で実行されるルーチン)の両方で判定されるとしても、本方法は、ハードウェアで単独で実現されも良く、あるいはソフトウェアで単独で実現されても良く、あるいは一部がソフトウェアかつ一部がハードウェアで実現されても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】 バッテリ残量用グラフィカルインジケータを有する移動電話の前面図である。
【図2】 図1に示される移動電話の主要電子及び電気構成要素の概要ブロック図である。
【図3】 本実施形態のハードウェアで実現される機能部を示す概要図である。
【図4】 本実施形態のソフトウェアで実現される他の機能部のフローチャートである。

Claims (11)

  1. 複数の電子回路(212、214、216)、該電子回路に電力を供給するバッテリ(270)と、該電子回路に応答可能な制御信号(TX str、RX str、Synth str)を提供することによって該電子回路の少なくともいくつかの動作を制御するように設計されているコントローラ(240)とメモリ(244、310)を有するポータブル通信装置(1)であって、
    それぞれの制御信号(TX str、RX str、Synth str)に応答して前記電子回路(212、214、216)によって消費される電気エネルギー量に関連する所定消費値セット(TxCurrent、RxCurrent、SynthCurrent)が与えられるメモリ310と、
    前記制御信号をカウントし、かつその制御信号のカウント結果と前記所定消費値セットに基づいて、前記バッテリ(270)の電気エネルギー消費を表す値(Total_Current)を判定する手段(247、300)と
    を備えることを特徴とするポータブル通信装置。
  2. 当該ポータブル通信装置は、移動体電話(1)であり、好ましくはTDMA電話である
    ことを特徴とする請求項1に記載のポータブル通信装置。
  3. 前記電子回路は、無線送信機(212)を構成する
    ことを特徴とする請求項1あるいは請求項2に記載のポータブル通信装置。
  4. 前記電子回路は、無線受信機(214)を構成する
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の通信装置。
  5. 前記電子回路は、シンセサイザ(216)を構成する
    ことを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の通信装置。
  6. 前記判定する手段は、前記制御信号のカウント結果と前記所定消費値セットとを乗算することによって、前記電気エネルギー消費を表す値(Total_Current)を判定するように構成されている
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の通信装置。
  7. 前記判定する手段は、前記制御信号それぞれの期間中に所定の周波数を有する信号の数を加算し、その加算した数と前記所定消費値セットとを乗算することによって、前記電気エネルギー消費を表す値(Total_Current)を判定するように構成されている
    ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の通信装置。
  8. コントローラ(240)と電子回路(212、214、216)を有し、該電子回路の少なくともいくつかが該コントローラからの制御信号(TX str、RX str、Synth str)に応答可能なポータブルバッテリ駆動通信装置(1)の消費電力判定方法であって、
    前記制御信号(TX str、RX str、Synth str)に対する発生(TxStrobe、RxStrobe、SynthStrobe)数を判定し、
    それぞれの制御信号に応答して前記電子回路(212、214、216)によって消費される電力に関連する所定消費値(TxCurrent、RxCurrent、SynthCurrent)を読み出し、
    前記所定消費値及び前記発生数に基づいて、前記装置(1)の消費電力(Total_Current)を判定する
    ことを特徴とする消費電力判定方法。
  9. 移動電話(1)に適用される
    ことを特徴とする請求項に記載の方法。
  10. 前記判定することは、前記発生数と前記所定消費値とを乗算することによって、前記消 費電力(Total_Current)を判定する
    ことを特徴とする請求項8または9に記載の方法。
  11. 前記判定することは、前記制御信号それぞれの期間中に所定の周波数を有する信号の数を加算し、その加算した数と前記所定消費値とを乗算することによって、前記消費電力(Total_Current)を判定するように構成されている
    ことを特徴とする請求項8または9に記載の方法。
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