用于管理电池电压骤降的系统和方法

专利名称：用于管理电池电压骤降的系统和方法
技术领域：
这里所描述的实施例总体涉及一种用于管理电池电压骤降的系 统和方法，更具体地，涉及一种用于监控电池电压骤降并基于电池电 压骤降管理移动通信设备的系统和方法。
背景技术：
通常，通过诸如内部电池组之类的内部装置，为诸如移动电话、 个人数据助理等的移动通信设备供电。内部电池组是具有一个或更多 个典型地具有预定蓄电量的电池的组件。通常，电池组可以具有不同
的端电压(与完全充电相关联)，例如4.2V和4.4V，电池组还可以具 有不同的充电/放电特性。
众所周知，电池组需要具有足够的蓄电量才能使移动通信设备在 各种条件下操作，包括处理在发射无线信号时所面临的较高的供电需 求。在发送无线信号时，移动通信设备产生一个利用无线电发射机发 射的内部数据信号。该数据信号典型地是一个频率较低的信号，通常 被称为基带信号。将基带信号同频率明显高于基带信号的载波信号进 行混合，以产生高频(例如，射频)传输信号。在输出功率放大模块 的一个或更多个放大级中，对传输信号进行放大，然后将其施加给射 频电线辐射出去。需要为这个放大传输信号供应足够的能量，以便远 程基站或另一通信设备能够以适当的强度、在几乎数据丢失的情况下 或无数据丢失地接收到该信号。
输出功率放大模块的放大级可以包括用于产生放大传输信号的 预放大级和功率放大级。通常可以根据特定类型信号所需的能量调整 预放大级或功率放大级的放大等级。为功率放大级供电，使功率放大 级能够产生具有用于所需传输的适当瞬时最大功率的放大传输信号。
在无线通信中，很多情况下需要放大传输信号具有较大的功率电平动态范围。之所以需要这个范围是为了容纳具有较高峰均功率比
(PAPR)的信号或为了容纳可能具有不同期望功率电平和不同PAPR 的不同类型的信号。在上述情况下，功率放大级必须能够产生放大传 输信号，以使得始终能够在没有出现饱和或过渡失真的情况下，容纳 存在于该放大传输信号中的基带数据的任意数据类型或数据速率所需 的最高瞬时功率电平。在传统电源管理方案中，最大瞬时功率随可用 供电电压增长，因此供电电压不足可能导致放大器饱和以及过度失真。 同样，通常为功率放大级提供足以容纳指定最大瞬时功率电平的供电 电压。对于较低的功率电平，为功率放大器提供过多的功率是没有必 要的，并且这些功率通常以热量形式耗散或以其他形式损失。
在使用电池的无线设备中，放大器的供电电流需求可能在电池上 形成一个大电流(heavy drain)。例如，GSM发射脉冲在电池上形成 一个极大的、持续时间约500 u s的耗用电流，该电流可达2安培左右。 受电池内部源电阻(ISR)以及其他印刷电路板(PCB)走线/元件阻 抗的影响，这样一个脉冲使功率放大级(PA)处的电压发生"骤降"。
这种电池电压骤降现象已催生出要求PA以最低电压需求工作的 标准。这些标准包括，例如，FCC法规以及关于辐射发射的GSM标 准。然而，受电池老化、电池工作温度等因素的影响，电池ISR可能 具有很宽的变化范围，因此很难准确地选择/设置PA的最低电压电平。 例如，低温环境下老化电池的最差电压骤降可能是室温下的较新电池 的电压骤降的2-3倍。因此，为了设计与标准兼容的移动设备，必须 考虑最差情况下的电源电压骤降，为了满足"最差情况"，通常必须假 设一个较低的PA工作电压。由于在电池电压骤降好于最差情况的条 件下，就应耗散掉过剩的功率，因此使用较低的PA工作电压会牺牲 效率以及可用功率。这样做将导致电池寿命縮短，生产收益下降。
因而，现有技术需要一种监控和管理移动设备中电池电压骤降的 改进方法。

发明内容
根据第一种方案，提供了一种用于管理电池供电通信设备中的电池电压骤降的系统，包括输入端，被配置为接收电池电压电平信息; 输出端，被配置为发送用于终止传输的信号；以及控制器，连接至输 入端和输出端，并被配置为从输入端接收电池电压电平信息；监控 电池电压电平信息；以及在传输过程中，在电池电压电平信息跨越预 定阈值的情况下，通过输出端发送用于终止传输的信号。
在特定情况下，系统还可以包括连接至控制器、并被配置为接收 指示传输何时开始的信号的输入端，此外，该控制器还被配置为仅在 发生传输时接收电池电压电平信息。
在这种情况下，指示信号传输何时开始的信号可以是放大器启动 信号。
同样，在这种情况下，控制器还可被配置为在接收到指示传输 何时开始的信号后，延时一段预定时间再监控电池电压电平信息。
在另一种特定情况下，控制器可被配置为发送用于在不用使通 信设备断电的情况下终止传输的信号。
在另一种特定情况下，控制器可被配置为通过接收周期性电压 读数来接收电池电压电平信息，并通过对电压读数取平均来监控电池 电压电平信息。
在另一种特定情况下，控制器还可被配置为将传输的终止以及 终止的原因告知通信设备的用户。
根据另一方案，提供了一种用于管理电池供电通信设备中的电池 电压骤降的方法，包括监控电池电压电平；将电池电压电平与预定 阈值进行比较；以及在传输过程中，在电池电压电平跨越该预定阈值 的情况下，终止传输。
在特定情况下，可以仅在传输过程中执行监控和/或比较。
在另一特定情况下，可以在不用使通信设备断电的情况下终止传输。
在又一特定情况下，监控可以包括接收指示传输开始的信号； 接收周期性电压读数；以及对电压读数取平均，以产生电池电压电平。
在这种情况下，指示传输开始的信号可以是放大器启动信号。此 外，在这种情况下，监控还可包括在收到指示传输开始的信号之后，延时一段预定时间再接收周期性电压读数。在另一特定情况下，该方法还可包括将传输的终止以及终止的原 因告知通信设备的用户。


为了更好地理解这里所描述的实施例，并且更清楚地说明它们的 实现方式，下面将仅以示例的方式，参考示出了示例性实施例的附图， 附图中图1是移动通信设备的示例性实施例的方框图； 图2是图1的移动通信设备中通信子系统组件的示例性实施例的 框图；图3是图1中的移动通信设备可与之进行通信的无线网络的节点 的示例性实施例的框图；图4是图1移动通信设备的电池接口的示例性实施例的框图；图5是电压骤降监控系统的示例性实施例的框图；图6是电压骤降监控和管理方法的示例性实施例的流程图；以及图7是电压骤降监控和管理方法的另一示例性实施例的流程图。下面将更为详细地描述示例性实施例的上述和其他特征。
具体实施方式
应当理解的是，为了使说明简洁清晰，在认为适当的情况下，可 以在附图中重复附图标记，以指示相应的或相似的元件或步骤。此外， 为了提供对这里所描述的实施例地彻底理解，提出了大量具体细节。 然而，本领域的技术人员应理解，这里所描述的实施例可以在没有这 些具体细节的情况下实现。在其他实例中，为避免混淆这里所描述的 实施例，并未对公知方法、过程和组件进行详细描述。此外，本描述 不应被认为以任何方式限制了这里所描述的实施例的范围，而是仅仅 描述了这里所描述的各个实施例的实现。某些实施例使用移动通信设备，(此处有时称其为移动设备)，即 具有能够以无线或有线方式同其他计算设备进行通信的高级数据通信7能力的双向通信设备。移动设备还可以具有语音通信能力。然而，根 据移动设备所提供的功能及移动设备的结构，移动设备可以指数据消 息收发设备、具有数据消息收发能力的蜂窝电话、无线组织器、无线 互联网设备、个人数字助理、智能电话、手持无线通信设备(具备或 不具备电话功能)、具有无线通信能力的笔记本电脑等。典型地，移动 设备可以通过收发信站点的网络同其他设备进行通信。首先参照图1，图1示出了一个示例性实现中的移动设备100的 框图。移动设备ioo包括许多组件，控制组件是控制移动设备100的 总体操作的主处理器102。通过通信子系统104实现包括数据和语音 通信在内的通信功能。通信子系统104自/至无线网络200接收/发送 消息。在移动设备100的某些实现中，按照全球移动通信系统(GSM) 和通用分组无线业务(GPRS)标准来配置通信子系统104。GSM/GPRS 无线网络可以在全世界范围内使用。其他可以使用的标准包括增强型 数据速率GSM环境(EDGE)、通用移动通信服务(UMTS)、码分多 址(CDMA)和智能数字增强型网络(iDENTM)标准。目前仍在制定 新标准，然而相信新标准将具有同这里所描述的网络相似的网络行为， 因而本领域的技术人员应理解，这里所描述的实施例可以采用将于未 来开发出来的其他合适的标准。连接通信子系统104与无线网络200 的无线链路表示根据为GSM/GPRS通信指定的规定协议操作的一条 或更多条不同的射频(RF)信道。利用较新的网络协议，上述信道能 够支持电路交换语音通信和分组交换数据通信。尽管在某些实现中与移动设备100相关联的无线网络200是 GSM/GPRS无线网络，然而在其他实现中还可以将其他无线网络与移 动设备100相关联。可以采用的不同类型的无线网络包括例如以数 据为中心的无线网络、以语言为中心的无线网络以及能够通过相同的 物理基站同时支持语音和数据通信的双模网络。组合的双模网络包括， 但不局限于码分多址(CDMA)或CDMA2000网络、iDEN网络、 GSM/GPRS网络(如上所述)、以及如同EDGE和UMTS —样的未来 第三代(3G)网络。以数据为中心的网络的一些其他示例包括WiFi 802.11、 MobitexTM以及DataTACTM网络通信系统。其他以语音为中心的数据网络的示例包括如同GSM和时分多址(TDMA)系统一样 的个人通信系统(PCS)网络。主处理器102还与附加子系统交互，例如随机存取存储器(RAM) 106、设备存储器108、显示器110、辅助输入/输出(I/O)子系统112、 数据端口 114、键盘116、扬声器118、麦克风120、短距离通信122 以及其他设备子系统124。移动设备100的某些子系统执行与通信有关的功能，而其他子系 统可以提供"驻留"或设备上功能。作为示例，可以将显示器110和键 盘116用于通信相关功能(例如输入用于通网络200传输的文本消息)以及 设备驻留功能(例如计算器或任务列表)。典型地，将主处理器102所使用 的操作系统软件存储于永久性存储器，例如闪存108，该永久性存储器备选 地可以是只读存储器(ROM)或类似的存储元件(未示出)。本领域技术人 员将理解，可以将操作系统、特定的设备应用、或者它们的一部分暂时加载 到诸如RAM 106的易失性存储器中。在完成了所需的网络注册或激活程序之后，移动设备100可以通过网 络无线200发送并接收通信信号。网络接入与移动设备100的订户或用户相 关联。为了识别订户，移动设备100可以要求将SIM/RUIM卡126 (即，订 户识别模块或可移动用户识别模块)插入到SIM接口 128中，以便与网 络进行通信。因而，SIM卡/RUIM 126和SIM/RUIM接口 128完全是可 选的。SIM卡或RUIM 126是一种传统的"智能卡"，可用于识别移动设 备100的订户，并对移动设备IOO进行个性化设置等等。在没有SIM 卡126的情况下，移动设备100无法完全操作用于与无限网络200的通 信。将SM卡/RUIM126插入SIM接口 128之后，订户可以访问所有订购 的服务。服务可以包括web浏览以及诸如电子邮件、语音邮件、短消息服 务(SMS)、以及多媒体消息收发服务(MMS)之类的消息收发。更多的高 级服务可以包括销售点、现场服务以及销售自动化。SIM卡/RUM 126 包括处理器以及用于存储信息的存储器。一旦将SIM卡/RUIM 126插入SM 接口128，则其与主处理器102相耦合。为了识别订户，SM卡/RUIM126 包含一些用户参数，例如国际移动用户识别码(MSI)。使用SIM卡/RU!M126的优点是订户不需要绑定于任意单一的物理移动设备。SIM卡/RUIM 126还可以为移动设备存储附加订户信息，包括记事簿(或日历)信息和最 近的通话信息。备选地，还可以将用户识别信息写入闪存108。移动设备100是电池供电设备，并且可以包括用于与智能电池130 进行接口的电池接口 132。电池接口 132包括电源管理模块500 (如图 4所示)，后者用于管理进/出电池130的功率流。下面将参考图4、 5、 6和7更加详细地对功率管理模块500予以说明。除了其操作系统功能以外，主处理器102还启动了软件应用134 在移动设备IOO上的执行。通常在其制造过程中，将用于控制基本设 备操作的、包括数据和语音通信应用在内的软件应用子集134安装在 移动设备100上。软件应用134可以包括电子邮件程序、web浏览器、 附件阅览器等。移动设备100还包括设备状态模块136、地址簿138、个人信息 管理器(PIM) 140以及其他模块142。设备状态模块136能够提供永 久性，即设备状态模块136确保将重要设备数据存储在永久性存储器， 如闪存108中，以免在关闭移动设备IOO或移动设备IOO掉电时丢失 这些数据。地址簿138可以提供用户联系人列表的信息。对于地址簿 中的一给定联系人，该信息可以包括该联系人的姓名、电话号码、 工作地址和电子邮件地址等信息。除了可以同SIM/RUIM接口 128结 合使用的其他模块，其他模块142还可以包括配置模块(未示出)。PIM 140具有用于组织管理用户感兴趣的数据项的功能，例如， 但不局限于电子邮件、日历事件、语音邮件、约会、任务项。PIM 应用具有通过无线网络200发送和接收数据项的能力。可以通过无线 网络200将PIM数据项与所存储的和/或与主机系统相关联的移动设 备订户的相应数据项进行无缝合并、同步以及更新。该功能在移动设 备IOO上创建了关于上述项目的镜像主机。当主机系统是移动设备订户的办公计算机系统时，这样做可能特别有利。还可以通过无线网络200、辅助1/0子系统112、数据端口 114、 短距离通信子系统122或任意其他适当的设备子系统124中的至少一 个，将附加应用程序加载到移动设备IOO上。应用程序这种灵活的安装方式扩展了移动设备100的功能，并可以提供增强型设备上功能、通信相关功能或同时提供两种功能。例如，安全通信应用可以使用户能够使用移动设备100执行电子商务功能和其他此类金融交易。数据端口 114使用户能够通过外部设备或软件应用设置偏好，并 通过提供到移动设备100的信息或软件下载(而不是通过无线网络)来扩展 移动设备100的能力。例如，备选的下载路径可用于通过直接并因此可靠 且可信的连接来将密钥加载到移动设备100，以提供安全设备通信。数据端口 114可以是启动移动设备100与另一计算设备之间的数 据通信的任意适当的端口。该数据端口可以是串行或并行端口。在某 些实例中，数据端口 114可以是包括数据线以及供电线路的USB端口 ， 其中，数据线用于传输数据，供电线路能够提供充电电流为移动设备 100充电。短距离通信子系统122可以在不使用无线网络200的情况下使移 动设备IOO能够和不同的系统或设备进行通信。例如，短距离通信子 系统122可以包括用来实现短距离通信的红外设备及相关电路和组 件。短距离通信标准的示例包括红外数据协会(IrDA)所开发的标 准、蓝牙、以及IEEE所开发的802.11标准族。使用时，通信子系统104将对诸如文本消息、电子邮件消息或所 下载的网页之类的接收信号进行处理，并将处理结果输入主处理器 102。然后，主处理器102将对接收到的信号进行处理，并将处理结果 输出至显示器110或备选地输出至辅助I/O子系统112。订户还可以例 如将键盘116同显示器110可能还有辅助I/O子系统112结合使用， 来构成诸如电子邮件消息之类的数据项。辅助子系统112可以包括例 如触摸屏、鼠标、跟踪球、红外指纹检测器或具有动力学按钮功能 的滚轮等设备。在优选情况下，键盘116是字母数字键盘和/或电话键 盘。然而，还可以使用其他类型的键盘。所构成的项可以通过通信子系 统104在无线网络200上传输。对于语音通信，除了要将接收信号输出至扬声器118，以及要用 麦克风120产生发送信号以外，移动设备100的总体操作基本同上面 类似。还可以在移动设备100上实现备选的语音或音频I/O子系统，例如语音消息记录子系统。尽管主要通过扬声器118输出语音或音频 信号，然而还可以使用显示器110来显示附加信息，例如主叫方身份、 通话持续时间或其他与语音呼叫有关的信息。下面参照图2，图2示出了图1的通信子系统组件104的示例性 实施例的框图。通信子系统104包括接收机150、发射机152以及 关联组件，例如 一个或更多个嵌入式的或内置的天线154和156、 本地振荡器(LO) 158以及用于无线通信的通信处理器160。通信处 理器160可以是数字信号处理器(DSP)。对于通信领域的技术人员而 言，显而易见的是，通信子系统104的具体设计可能取决于移动设备 100要工作于何种通信网络。因此，应当理解的是，图2所示的设计 方案仅仅是一个示例。将天线154经无线网络200接收到的信号输入接收机150，后者 可以执行诸如信号放大、下变频、滤波、信道选择以及模数(A/D) 转换等常见的接收机功能。接收信号的模数转换使通信处理器160能 够执行诸如解调和解码等更为复杂的通信功能。按照类似的方式，通过 通信处理器160对待发送信号进行包括调制和编码在内的处理。然后， 将这些经处理的信号输入发射机152进行数模(D/A)转换、上变频、 滤波、放大，并经由天线156通过通信网络200进行发送。通信处理 器160不仅处理通信信号，还为接收机和发射机提供控制。例如，可 以通过在通信处理器160中实现的自动增益控制算法来自适应地控制 在接收机150和发射机152中施加给通信信号的增益。移动设备100与无线网络200之间的无线链路可以包含 一条或 更多条不同的信道(典型地为不同的RF信道)；以及移动设备100与 无线网络200之间所使用的关联协议。典型地，由于总带宽的限制以及 移动设备歸的有限的电池电量，RF信道是必须节约的有限资源。当移动设备100全面操作时，发射机152 —般仅在向无限网络200 发送时开启或打幵，而在其它时间关闭，以节约资源。同样，除非需要在 指定时段期间接收信号或信息(如果有的话)，否则周期性地关闭接收机150 以节约电源。现在参照图3，无线网络200的节点的示例性实施例的框图表示12为202。实际上，无线网络200包括一个或更多个节点202。移动设备 100与节点202通信。在图3的示例性实现中，按照通用分组无线业 务(GPRS)和全球移动通信系统(GSM)技术对节点202进行配置。 节点202包括具有关联塔站206的基站控制器(BSC) 204、为了在 GSM网络中支持GPRS而添加的分组控制单元(PCU) 208、移动交 换中心(MSC) 210、归属位置寄存器(HLR) 212、访问位置寄存器(VLR) 214、月艮务GPRS支持节点(SGSN) 216、网关GPRS支持 节点(SGSN) 218以及动态主机配置协议(DHCP) 220。这一组件列 表并不是GSM/GPRS网络内的每一节点202的组件的完全列表，而是通常 用于通过无线网络200所进行的通信的组件列表。在GSM网络中，MSC 210耦合至BSC 204及诸如公共交换电话网(PSTN) 222之类的陆上网络，以满足电路交换的需求。通过PCU 208、 SGSN 216和GGSN 218到公共或专用网络(互联网)224 (这里也统称为共 享网络基础设施)的连接表示针对具有GPRS能力的移动设备的数据通路。 在已经扩展有GPRS能力的GSM网络中，BSC 204还包含分组控制单元(PCU) 208， PCU 208连接到SGSN 216以控制分段、无线电信道分配并满足分组交换的需求。为了跟踪移动设备的位置以及电路交换和分组交换管 理的可用性，在MSC 210与SGSN 216之间共享HLR 212。由MSC 210控 制对VLR214的访问。站206是固定收发站。站206和BSC 204—起构成固定收发装置。该 固定收发装置为特定覆盖区域(一般称为"小区")提供无线网络覆盖。该 固定收发装置通过站206向小区内的移动设备发itM信信号，并从小区内的 移动设备接收通信信号。该固定收发装置通常在其控制器的控制之下根据特 定的(通常为预定的)通信协议和参数对要发送到移动设备的信号执行如调 制、可能的编码和/或加密之类的功能。如果需要的话，该固定收发装置类 似地对从其小区中的移动设备100处接收到的所有通信信号进行解调、可能 的解码和解密。通信协议和参数可以在不同节点之间变化。例如， 一个节点 可以采用不同于其他节点的调制方案，并操作于不同于其他节点的频率。对于注册于特定网络的移动设备100，将诸如用户简档之类的永久配置 数据存储在HLR212中。HLR212还包括每一注册的移动设备的位置信息，并可以被査询以确定移动设备的当前位置。MSC210负责一组位置区域，并 将当前存在于其负责的区域内的移动设备的数据存储在VLR 214中。VLR 214还包含关于正在接入其它网络的移动设备的信息。VLR214中的信息包 括为了更快速接入而从HLR 212发送到VLR 214的永久移动设备数据的一 部分。通过将附加信息从远程HLR212节点移到VLR214，可以降低这些 节点之间的业务量，因此可以为语音和数据服务提供更快的响应时间，同时 只需要使用更少的计算资源。SGSN 216和GGSN 218是为了在GSM中支持GPRS而添加的元件； 即支持分组交换数据。SGSN216和MSC 210通过保持对每个移动设备100 的位置的跟踪而在无线网络200内具有相似的责任。SGSN 216还执行安全 功能以及对网络200上的数据业务的接入控制。GGSN 218提供与外部分组 交换网络的网际互连连接，并通过操作于网络200内的互联网协议(IP)骨 干网连接到一个或更多个SGSN216。在正常操作期间，给定的移动设备100 必须执行"GPRS附着"，以获取IP地址并接入数据服务。由于综合业务数 字网(ISDN)的地址用于路由来电和去电，因此在电路交换语音信道中不 存在这一需求。目前，所有具有GPRS能力的网络使用私有的、动态分配的 IP地址，因此需要将DHCP服务器220连接到GGSN218。存在多种动态 IP分配机制，其中包括使用远程用户拨入认证系统(RADIUS)服务 器与DHCP服务器的组合。 一旦完成GPRS附着，则建立从移动设备 100通过PCU208和SGSN216到达GGSN218内的接入节点(APN)的逻 辑连接。APN表示既可以直接接入互联网兼容服务也可以接入私有网络连 接的IP隧道的逻辑端点。由于必须为各移动设备100分配一个以上的 APN，并且如果不首先执行终止于APN的GPRS附着，移动设备IOO 就不能交换数据，因此APN还代表无线网络200的安全机制。可以认 为APN与互联网域名类似，例如"myconnection.wireless.com"。一旦完成GPRS附着，则创建隧道，并使用IP分组中所支持的任意协 议来交换标准IP分组内的所有业务。这包括隧道方法，例如在以连同虚拟 个人网络(VPN) —起使用的某些IPSecurity (IPsec)连接的情况下的IP承 载IP (IPoverIP)。这些隧道也被称为分组数据协议(PDP)上下文，并且 网络200中这些可用隧道的数目是有限的。为了最大限度地利用PDP上下文，网络200针对每一 PDP上下文^g行一空闲定时器，以确定是否缺少活 动性。当移动设备100没有使用其PDP上下文时，可以释放该PDP上下文， 并将IP地址返回到DHCP服务器220所管理的IP地址池。前面说明了移动设备及其工作环境，以下说明将更具体地涉及电 池接口 132。图4示出了电池130、电池接口 132和移动设备100的发 射机152中的放大器510的示意框图。电池接口 132包括电源管理系 统500，后者用于管理电池130与包括放大器510在内的、移动设备 100组件之间的功率流。如上所述，移动设备IOO产生一个用发射机 152发送的信息信号。该信息信号典型地是一个频率较低的信号，通 常称其为基带信号。将基带信号与载波信号(其频率通常明显高于基 带信号频率)混合，以产生发射信号(通常是高频无线信号)。在放大 器510中对传输信号进行放大，然后将其施加于天线156。通常，为 放大器510供电，使它能够产生具有瞬时最大功率的放大传输信号， 以便得远程基站和另一通信设备能够在几乎没有数据丢失的情况下或 无数据丢失地接收到该信号。所属领域技术人员应当理解的是，放大 器510可以包含一个或更多个有源或无源的放大级，然而，为简单起 见，将放大器510看作一个独立元件。具体而言，功率放大器510必须能够产生放大传输信号，以使得 始终能够在没有出现饱和或过渡失真的情况下，容纳存在于该放大传 输信号中的基带数据的任意数据类型或数据速率所期望的最高瞬时功 率电平。在传统电源管理方案中，最大瞬时功率与可用供电电压直接 相关，因此供电电压不足可能导致放大器饱和以及过度失真。如此以 来，通常为放大器510提供足以在出现不饱和或过渡失真的情况下提 供指定的最大瞬时功率电平的最小供电电压(有时称为"最低电压需 求")。然而，多数时间，放大传输信号的实际瞬时功率电平远远低于 指定的最大瞬时功率电平，因而，由于供电电压大于传输所需电压， 导致功率放大级在信号传输期间运行效率低下。提供给放大器510的 过剩能量通常以热量形式耗散或以其他形式损失。当移动设备IOO使用电池130工作时，放大器510的供电需求可 能导致在电池130上形成大电流。例如，GSM发射脉冲在电池130上形成一个极大的、持续时间约500us的耗用电流，该电流可以达到 2安培左右。受电池内部源电阻(ISR)以及其他印刷电路板(PCB) 走线/元件阻抗的影响，这样一个脉冲将使放大器510 (有时称功率放 大器(PA))上的电压发生"骤降"。电池电压骤降对传输能力的影响导致美国联邦通信委员会(FCC) 和各个标准化组织(例如全球移动通信系统(GSM))添加了有关传 输质量的标准，这些标准可能与射频电路所需的最低电压有关，并可 能进一步与传输过程中的最低电池电压有关。为了降低对电池容量的需求，同时满足适用的标准，监控电池电 压骤降范围，并基于该监控结果来管理移动设备100是十分有用的。为了协助电池电压骤降管理，功率管理系统500包括电压骤降监 控系统520，用于在传输过程中向放大器510供电时，监控电池130 的骤降电压。在本实施例中，电压骤降监控系统520是电源管理系统 500的一部分，然而，正如所属领域技术人员所知，电压骤降监控系 统520还可以是一个独立元件。此外，应理解，可以用软件或硬件(例 如电路或芯片)或者硬件和软件的一些组合来实现电压骤降监控系统 520。图5示出了电压骤降监控系统520的示例性实施例的示意框图。 在本实施例中，电压骤降监控系统520包括模数转换器(ADC)600、 触发输入端610、触发延迟620、 一个或更多个模拟输入端630、控制 /数学块以及640、以及一个或更多个输出端650。触发输入端610接收指示传输开始的信号，例如来自主处理器102 的系统"发送"信号，放大器510的触发或启动信号等。因为不需要 使用附加触发电路或类似的装置，所以将移动设备100中的已用信号 用作触发延迟620的信号是十分方便的。此外，为了减小移动设备100 上的功率和处理负荷，只在需要大功率时(例如在传输时)监控电池 电压骤降。触发输入端610连接至触发延迟620，优选情况下，后者是数字 式可编程触发延迟，并进一步连接至ADC 600。触发延迟620延时预 定时间再发送ADC 600启动信号。该预定延时使电池电压骤降在传输开始后有足够的时间对电池电压产生影响。例如，对于产生持续时间约为500 ix s的发射脉冲的放大器510而言，可以将触发延迟620设定 为大约200-300 y s。ADC 600还连接至一个或更多个模拟输入端630，后者用于接收 与电池电平有关的信号，并将这些信号提供给ADC 600。在某些实施 例中，可以对电池电压进行分压或对其加以控制，以使得与电池电压 有关的信号(有时称电池电压信号)能够满足ADC 600的输入要求/ 限制。在某些实施例中，模拟输入端630还可以包括与温度有关的 读数、PA温度、电池ID电阻器、光敏元件等。适当设置触发延迟620， ADC 600就能在发射脉冲持续时间以内 的适当时刻接收到电池电压信号。应理解，在备选实施例中，可能不 需要触发延迟620。然而，由于电池电压骤降不太可能发生在传输的 开始处，因此包括触发延迟620可以节省一定的电池和计算量。ADC 600还可连接至控制/数学模块640。 一旦被触发延迟620触 发，ADC 600就从模拟输入端620接收电池电压模拟信号，并将其转 换成数字信号，然后将数字信号发送至控制/数学模块640进行处理。 如果存在一个或更多个模拟输入端630，如有必要，ADC 600优选地 提供多个输入端/输出端。应理解的是，在备选实施例中，可以在电压 骤降监控系统520外提供模数转换处理，并且电压骤降监控系统520 可以接收与电池电平有关的数字输入，并将其直接送入控制/数学模块 640。此外，可以通过包括主处理器102在内的其他处理器来执行控制 /数学模块640的功能。控制/数学模块640从ADC 600接收数字信号，并对这些数字信 号进行处理以监控骤降电压值。例如，控制/数学模块640可以监控最 小或平均骤降电压值。在本实施例中，为确定输入值，控制/数学模块 640监控平均值。控制/数学模块640监控骤降电压值，以判断在发射 脉冲的持续时间内，电池电平是否跨越预定阈值，例如达到预定的最 小值(即最低阈值)。在某些实施例中，预定阈值可以是一个取决于某 一给定传输所需的发射功率电平的动态参数。例如，如果所需的发射 功率电平较低，则希望相应的电池电压骤降较低，并延长电池130的放电时间，从而延长电池寿命。如果电池电平跨越预定阈值，则控制/数学模块640向主处理器 102发送用于使发射机152断电的信号，以避免违反有关标准、法规 或类似规定。作为非限制性示例，对于持续时间为500ps的脉冲以及 被设置为200 u s的触发延迟620，控制/数学模块640可以以s的 时间间隔执行大约32次测量，以提供平均读数。如果平均读数小于例 如大约3.4V，则通过比如输出端650向主处理器102发送信号，以中 断传输，并使发射机152断电。具体地，可以基于发生的特定传输， 以适当方式使发射机152断电。例如，如果传输是协议交换和短数据 交换，则可以控制发射机152在交换结束后断电，而不是立即断电。图6是根据示例性实施例的电池电压骤降监控方法的流程图700。 如图6所示，在步骤710中，电压骤降监控系统520监控电池电压。 以上述示例性系统520为例，控制/数学模块640可以接收表示电池电 压的信号，并对预定数目的测量值取平均(或者备选地，在预定时间 内或以类似方式取平均)，以提供表示电池电压的值。随后，电压骤降监控系统520判断该监控值是否低于预定阈值 (720)。如上所述，预定阈值可以是取决于给定传输所需的发送功率 电平的动态参数。如果监控值低于预定阈值，则电压骤降监控系统520 就发送中断信号来终止传输(730)，从而使得发射机152以适当方式 断电。如果在步骤750中，监控值高于预定阈值，则电压骤降监控系 统520就继续监控。图7是根据另一示例性实施例的电压骤降监控方法的流程图800。 如图7所示，电压骤降监控系统520等待接收触发信号，例如触发输 入端610上的发送信号(810)。 一旦接收到该触发信号，触发延时620 延时预定时间再发送ADC600启动信号(820)。如上所述，在某些实 施例中，触发延迟620是可选的，或者可以位于电压骤降监控信息520 外部，因而用点划线表示延时(820)。ADC 600在模拟输入端630上接收与电池电压有关的模拟信号， 将模拟信号转换成数字信号，并将其发送至控制/数学模块640 (830)。 与触发延时620的情形类似，如上所述，ADC 600可位于电压骤降监控系统520外部。因此，同样用点划线表示ADC (830)。控制/数学模块640接收数字信号，并对预定数目的测量值取平均 (或者，在预定时间内或以类似方式取平均)(840)。接着，控制/数 学模块640判断所计算的平均值是否低于预定阈值(850)。如果平均 值低于预定阈值，则控制/数学模块640通过输出端650发送中断信号 (860)，以中断传输并使发射机152断电。如上所述，可以根据正在 进行的传输来调整断电顺序或过程。在发送中断信号之后，电压骤降监控系统520可以重启并继续监 控。优选地，移动设备IOO将为用户提供关于故障的信息，并通知用 户修理故障所需的步骤。例如，可能需要给电池130再充电，环境温 度可能太低以致无法有效传输等。在步骤750处，如果所计算的平均 值高于预定阈值，则电压骤降监控系统520就继续在触发信号活跃时 进行监控，并返回判断是否接收到新的触发信号(710)。备选地，电 压骤降监控系统520可以继续监控预定时间或基于本领域技术人员公 知的其他因素继续监控。例如，电压骤降监控系统520可以等输入端 上的传输信号(未示出)终止，或类似条件发生。在备选实施例中，还可以用测得的骤降电压来计算内部源电阻 (ISR)。 ISR可用于指示电池寿命，还可用于向用户提供额外的警告， 以指示应在何时更换电池。应当理解的是，可以在不背离所附权利要求的总体范围的前提 下，对这里所描述并例证的示例性实施例进行各种修改。具体而言， 可以用软件或硬件或者软件硬件的一些组合来实现示例性实施例的各 种元件。此外，在某些实施例中，控制/数学模块640还可以监控接近 于上述预定阈值的电池电压信号，比如，监控一个第二预定阈值，以 使得控制/数学模块640可以发送一个可为主处理器102所用的输出， 以通知用户可能在后续的或正在进行的传输中遇到困难。应当理解的 是，尽管针对移动设备对实施例进行了描述，但这些实施例通常适用 于使用电池并包含发射机的任何通信或计算设备。
权利要求
1.一种用于管理电池供电通信设备中的电池电压骤降的系统，包括输入端，被配置为接收电池电压电平信息；输出端，被配置为发送用于终止传输的信号；以及控制器，连接至输入端和输出端，并被配置为从输入端接收电池电压电平信息；监控电池电压电平信息；以及在传输过程中，在电池电压信息跨越预定阈值的情况下，通过输出端发送用于终止传输的信号。
2. 根据权利要求1所述的系统，还包括连接至控制器、并被配 置为接收指示传输何时开始的信号的输入端，以及其中所述控制器被 配置为仅在发生传输时接收电池电压电平信息。
3. 根据权利要求2所述的系统，其中，指示传输何时开始的信 号是放大器启动信号。
4. 根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器还被配置为 在接收到指示传输何时开始的信号后，延时一段预定时间再监控电池 电压电平信息。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为 发送用于在不使通信设备断电的情况下终止传输的信号。
6. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器被配置为通 过接收周期性电压读数接收电池电压电平信息，并被配置为通过对电 池电压读数取平均来监控电池电压电平信息。
7. 根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为 将传输的终止以及终止的原因告知通信设备的用户。
8. —种用于管理电池供电通信设备中电池电压骤降的方法，包括监控电池电压电平；将电池电压电平与预定阈值进行比较；以及电平跨越预定阈值的情况下终止传输。
9. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述监控仅在传输过程 中执行。
10. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述比较仅在传输过程 中执行。
11. 根据权利要求8所述的方法，其中，在不使通信设备断电的 情况下，终止传输。
12. 根据权利要求8所述的方法，其中，所述监控包括 接收指示传输开始的信号； 接收周期性电压读数；以及 对电压读数取平均，以产生电池电压电平。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，指示传输开始的信号 是放大器启动信号。
14. 根据权利要求12所述的方法，所述监控还包括在收到指示传输开始的信号后，延时一段预定时间再接收周期性电压电平读数。
15. 根据权利要求8所述的方法，还包括将传输的终止以及终止 的原因告知通信设备用户。
全文摘要
一种用于管理电池供电通信设备中的电池电压骤降的系统和方法，包括输入端，被配置为接收电池电压电平信息；输出端，被配置为发送用于终止传输的信号；以及控制器，连接至输入端和输出端，并被配置为从输入端接收电池电压电平信息；监控电池电压电平信息；以及在传输过程中，在电池电压电平信息跨越预定阈值的情况下，通过输出端发送用于终止传输的信号。具体地，所述系统和方法还可以包括连接至控制器、并被配置为接收指示传输何时开始或发生的信号的输入端，并且所述控制器还被配置为仅在发生传输时接收并监控电池电压电平信息。
文档编号H01M2/10GK101326478SQ200680046493
公开日2008年12月17日 申请日期2006年10月16日 优先权日2005年10月14日
发明者克里斯托夫·波克, 杜尚·韦塞利奇, 理查德·马德特, 肯特·尼科尔森, 马丁·居特里 申请人:捷讯研究有限公司