-
Technisches
Umfeld der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf tragbare Mehrbandkommunikationsgeräte, die
einen Stromverstärker,
eine Batterie zur zum Zuführen
von Strom zu dem Stromverstärker
und eine Steuerung besitzen, wobei die Steuerung angeordnet ist,
ein Ausgangsstromniveau des Kommunikationsgeräts durch Erzeugung eines digitalen
Steuersignals für den
Stromverstärker
zu steuern. Detaillierter ausgedrückt, ist die Erfindung an die
Bereitstellung eines tragbaren Mehrbandkommunikationsgerätes mit
verbesserter Funktionalität
zur Ladungsverbrauchsbestimmung bzw. Leistungsverbrauchsbestimmung
gerichtet, die zur Abschätzung
der Batteriekapazität
genutzt werden kann. Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein
Verfahren für
eine derartige Verbrauchsbestimmung.
-
Stand der
Technik
-
Nutzer
von tragbaren batteriebetriebenen Kommunikationsgeräten sind
von einem voll funktionsfähigen
Gerät abhängig. Detaillierter
ausgedrückt,
müssen
die Nutzer exakt wissen, für
wie lange ihre Geräte
funktionsfähig
bleiben, bis die in der Batterie gespeicherte elektrische Energie
umgewandelt ist und die Batterie wieder aufgeladen werden muss.
Dies ist insbesondere für
Nutzer von Mobilfunktelefonen zutreffend. Daher wird für den Rest dieses
Dokuments ein Mobilfunktelefon in einem nicht limitierenden Sinn
zum Erläutern
des erfinderischen tragbaren Kommunikationsgeräts und des Verfahren genutzt.
-
Um
eine präzise
Abschätzung
der verbleibenden Betriebszeit des Mobilfunktelefons zu bestimmen,
benötigt
der Nutzer eine genaue und gut funktionierende Batteriekapazitätsanzeige
oder „Tankuhr". 1 illustriert
schematisch ein Mobilfunktelefon 1, dass eine Anzeige 6 besitzt,
auf der ein Zeichen 13 als Batteriekapazitätsanzeige
präsentiert wird.
Wie in 1 zu sehen ist, zeigt das Zeichen 13 annäherungsweise
25% Rest von der anfänglichen Batteriekapazität an. Das
Mobilfunktelefon 1 kann weitere Anzeigeausstattungen besitzen,
um eine geschätzte
Betriebsrestzeit zu bestimmen und anzuzeigen, d.h. eine Abschätzung der
Zeit, bis die Batterie wieder aufgeladen werden muss.
-
Die
Bestimmung der verbleibenden Batteriekapazität umfasst grundlegend zwei
getrennte Strommessungen; eine Messung des Stroms, der in die Batterie
fließt
(laden) und eine Messung des Stroms, der von der Batterie verbraucht
wird (entladen).
-
Der
Ladestrom ist oftmals relativ einfach zu messen. Ein Mikroprozessor
(CPU) kann ein A/D gewandeltes Signal lesen, welches direkt proportional zu
dem Strom ist, der durch einen kleinen Widerstand fließt. Da der
Mikroprozessor den Ladeprozess steuert, hat dieser ebenso Zugriff
auf alle relevanten Daten zum Berechnen des Gesamtstroms, der zur
Batterie während
eines bestimmten Zeitraums geflossen ist.
-
Das
Messen des Entladungsstroms oder des Stromverbrauchs ist auf der
anderen Seite wesentlich schwieriger, besonders für fortschrittliche
Telefone mit komplexer Funktionalität und vielen Betriebsmodi.
Traditionell wird der Entladungsstrom durch Berechnung des erwarteten
Stromverbrauchs gemessenen, wenn das Telefon sich in einem anderen Betriebsmodus
befindet. Ältere
Mobilfunktelefone hatten grundsätzlich
nur zwei Betriebsmodi; Sprechmodus und Standby-Modus. Für derartige
Mobilfunktelefone wurde der Stromverbrauch im Sprechmodus und im
Standby-Modus jeweils einmal in einer Testlaborumgebung gemessen
und im Speicher des Telefons als ein jeweiliger vorbestimmter Verbrauchswert gespeichert.
Im Betrieb würde
das Telfon die verbrachte Zeitspanne im Sprachmodus und im Standby-Modus
jeweils beobachten und nachträglich
den Gesamtstromverbrauch der Batterie durch Multiplikation der jeweiligen
Betriebszeiten mit den vorbestimmten Verbrauchswerten berechnen.
-
Eine
derartige Annäherung
ist veröffentlicht in
US-A-5 248 und in
US 545 ,
worin ein Mikroprozessor in dem Mobilfunktelefon regulär eine unterbrechungsbetriebene
Softwareroutine (alle 100 ms einmal) ausführt, währenddessen der momentane Betriebsmodus
bestimmt wird. Die vorbestimmten Verbrauchswerte werden vom Speicher
ausgelesen und der resultierende Ladungsverbrauchswert wird zu einem
angesammelten Wert addiert, welcher der Reihe nach genutzt wird,
um die verbleibende Batteriekapazität und Betriebszeit in Sprechmodus
und Standby-Modus zu bestimmen.
-
Obwohl
ein akzeptabler Ladungsverbrauch für ein vereinfachtes Szenarium
mit nur zwei Bedienungsmodi geliefert wird, ist die Lösung nach
dem Stand der Technik, wie sie oben beschriebene wurde, nicht erwiesen übertragbar
auf fortschrittliche Telefone, die eine Vielzahl von Betriebsmodi
besitzen. Zum Beispiel hängt
der Stormverbrauch eines temporären TDMA
(„Zeit-Abschnitt-Vielfach-Zugangs-")Telefon nicht nur
davon ab, ob sich das Telefon in dem Standby-Modus oder Sprechmodus
befindet; der Stromverbrauch wird mindestens durch die nachfolgenden Bedingungen
jeweils im Standby-Modus
und im Sprechmodus beeinflusst:
-
Standby-Modus
-
- • Anzahl
der benachbarten Basisstationen
- • Funkruffrequenz
- • Hintergrundbeleuchtung
- • LCD-Zeichenmodus
an/aus
- • Ortungsaktualisierungsfrequenz
- • Oberanzeige
- • Zubehör verbunden/nicht
verbunden
-
Sprechmodus
-
- • Ausgangsleistung
- • Hintergrundbeleuchtung
- • Band
(900/1800/1900 MHz)
- • HR/FR/EFR
(Halbe Rate/Volle Rate/Fortgeschrittene volle Rate), d.h. Sprachverschlüsselungsmodus
- • HF-Algorithmus
- • DTX/kein
DTX (unterbrochene Übertragung)
- • DRX/kein
DRX (unterbrochener Empfang)
- • Zubehör verbunden/nicht
verbunden
-
Die
Ausgangsleistung besitzt von den obigen Punkten den größten Einfluss
auf den Batterieladungsverbrauch. Für ein Telefon, das in mehr
als einem Frequenzband in Betrieb ist, d.h. ein Mehrbandtelefon,
ist die Ausgangsleistung für
unterschiedliche Frequenzbänder
unterschiedlich. Folgerichtig wird in Hinblick auf alle anderen
Parameter, welche den Ladungsverbrauch beeinflussen werden, ein
Mehrbandtelefon eine sehr große
Anzahl von unterschiedlichen Betriebsmodi besitzen. Die zuvor bekannt
gewordenen Ansätze
versagen um eine genaue und immer noch effiziente Ladungsverbrauchsbestimmung zu
liefern, und folglich gibt es einen dringenden Bedarf nach einem
alternativen Weg zur Bestimmung des Batterieladungsverbrauches für ein Mehrbandtelefon.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Das
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen neuen und substantiell
verbesserten Weg zur Bestimmung des Batterieladungsverbrauchs für ein tragbares
Mehrbandkommunikationsgerät,
so wie ein Mobilfunktelefon, zu liefern.
-
Hauptsächlich wurde
das Ziel durch die folgenden erfinderischen Verständnisse
erzielt. Erstens kann das zuvor genannte Problem, dass ein Mehrbandkommunikationsgerät eine anhaltende
sehr große
Anzahl von unterschiedlichen Betriebsmodi besitzt, wodurch konventionelle
Ladungsverbrauchsabschätzungen
sowohl komplex als auch ungenau werden, durch den Gebrauch einer
bereits existierenden Steuerungsmöglichkeit eines Stromverstärkers vermieden
werden. Genauer ausgedrückt,
wann immer Sprache oder Daten von einem Mehrbandtelefon übertragen
werden müssen,
muss die Übertragung mit
dem richtigem Ausgangsstromniveau ausgeführt werden, welches wie oben
beschrieben wurde, vom genutzten Frequenzband abhängt. Der
richtige Ausgangsstrom wird durch die Steuerung erhalten, durch Regulierung
eines analogen Steuerungssignals zum Stromverstärkermodul. Zu diesem Zweck
berechnet die Steuerung einen passenden digitalen (z.B. hexadezimalen)
Wert (DAC-Wert), welcher durch D/A (digital-zu-analog) Wandlung
in das analoge Steuerungssignal zum Stromverstärker gewandelt wird.
-
Jetzt
kann übereinstimmend
mit der Erfindung, da der Stromverstärker einen Großteil des
Gesamtstroms verbraucht, der von der Batterie im Sprechmodus geliefert
wird, der Ladungsverbrauch des Stromverstärkers für unterschiedliche DAC-Werte
genau vorbestimmt werden, vorzugsweise durch Messungen in einer
Testlaborumgebung, bevor das Telefon erstmalig benutzt wird. Infolgedessen
wird diesen vorbestimmten Ladungsverbrauchswerten jeweils ein DAC-Wert
von allen möglichen
DAC-Werten zugeordnet und in einem Speicher des Telefons gespeichert.
-
Weiterhin
werden übereinstimmend
mit der Erfindung, diese gespeicherten Ladungsverbrauchswerte durch
die Steuerung genutzt, um den angesammelten Ladungsverbrauchswert
zwischen nachfolgenden Batterieaufladungen aufzuzeichnen. Dies ist
möglich,
weil die Steuerung ebenfalls für
die Erzeugung des DAC-Wertes
verantwortlich ist, wann immer eine Übertragung stattfinden soll.
Deshalb wird die Steuerung immer Zugriff auf die momentanen DAC-Werte
haben und kann einen entsprechenden gespeicherten Ladungsverbrauchswert
lesen um ihn zu dem angesammelten Wert addieren.
-
Die
Erfindung ist besonders gut auf ein TDMA-Telefon angepasst, welches
unterschiedliche Steuerungsimpulse oder „Abtastimpulse" zum Ein- oder Ausschalten
unterschiedlicher Funkkreise nutzt, z.B. Stromverstärker, Filter
und Tongeneratoren, wie auch andere elektronische Schaltkreise,
z.B. A/D-Umwandler. Die Abtastsignale sind alle komplett durch den
Mikroprozessor derart gesteuert, dass das Telefon im richtigen Zeitschlitz
senden und empfangen kann.
-
Genauer
ausgedrückt,
ist das obige Ziel durch ein tragbares Kommunikationsgerät und ein Verfahren
zur Bestimmung des Ladungsverbrauchs erreicht worden, einhergehend
mit den entsprechend angefügten
unabhängigen
Patentansprüchen.
Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
durch die folgende detaillierte Offenlegung, durch die angefügten Zeichnungen
als auch durch die abhängigen
Ansprüche
auftreten.
-
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert beschrieben, wobei
Bezüge
zu den begleitenden Zeichnungen gemacht werden, in denen:
-
1 eine
schematische Vorderansicht des Mobilfunktelefons ist, in dem dieses
eine grafische Anzeige für
die verbleibende Batteriekapazität
besitzt,
-
2 ein
schematisches Blockdiagramm der prinzipiellen Elektronik und der
elektronischen Komponenten des Mobilfunktelefons ist, das in 1 dargestellt
ist,
-
3 eine
Hardwareimplementierung, entsprechend der ersten Ausführungsform,
schematisch illustriert,
-
4 und 5 Flussdiagramme
darstellen, die eine Softwareimplementierung, entsprechend der ersten
Ausführungsform,
illustrieren,
-
6–8 eine
zweite Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung illustrieren und
-
9–11 eine
dritte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung illustrieren.
-
Detaillierte
Offenlegung der Erfindungen
-
Einige
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun durch Verweise auf ein Mobilfunktelefon 1,
das in 1 zu sehen ist, detailliert beschrieben. Jedoch
wie bereits erwähnt
wurde, ist die vorliegende Erfindung ebenso anwendbar auf alle anderen
tragbaren Kommunikationsgeräte,
die unter die Definition in den unabhängigen Ansprüchen fallen.
-
Das
Mobilfunktelefon 1 ist ein netzförmiges GSM-TDMA-Telefon und umfasst
eine Antenne 2, eine Oberanzeige 3 um den Betriebsstatus
anzuzeigen, einen Lautsprecher 4, Lautstärkeeinstellknöpfe 5,
eine grafisches Anzeige 6, eine Gruppe Tasten innerhalb
einer Tastatur 7 und einen Aufklappdeckel 8, welcher
zentral mittels eines Scharniers 12 am Telefongehäuse 11 befestigt
ist. Der Aufklappdeckel 8 besitzt eine Sprachöffnung 9,
um Stimmakustikenergie vom Nutzer des Telefons zu empfangen. Die
Akustikenergie wird durch den Aufklappdeckel 8 mittels
eines nicht in der Zeichnung zu sehenden internen Schallführungskanals
zu einem internen Mikrofon (nicht dargestellt) im Telefongehäuse 11 übertragen.
-
Die
Anzeige 6 umfasst eine Signalstärkeanzeige 14, eine
Telefonbetreiberanzeige, eine Datenanzeige 15 und eine
Restbatteriekapazitätsanzeige 13.
-
Das
Hauptelektronikschaltschema des Mobilfunktelefons ist in 2 illustriert.
In dem Gesamtüberblick
umfasst das Schaltschema eine Antenne 200, einen Funkblock 210,
einen Kanalkodierungs-/Kanaldekodierungsblock 220,
einen Sprachkodierungs-/Sprachdekodierungsblock 230,
einen Steuerungsblock 240, ein Mikrofon 250, einen
Lautsprecher 260 und eine Batterie 270. Außer dem
Steuerungsblock 240 besitzen alle Blöcke 200, 210, 220, 230, 250, 260 und 270 einen
Aufbau und eine Struktur, welche bekannt sind und typisch für ein TDMA-Telefon
sind, das auf dem Markt allgemein verfügbar ist. Daher sind diese
Blöcke
unten nur in einer kurzen Beschreibung erläutert; die detaillierte Architektur
hierzu ist von Fachleuten hinreichend bekannt.
-
Der
Sprachkodierungs-/Sprachdekodierungssblock 230 umfasst
einen Sprachkodierer 232, einen Eingang, der mit einem
Ausgang des Mikrofons 250 verbunden ist und einen Ausgang,
der mit einem Eingang eines Kanalkodierers 222 in Block 220 verbunden
ist. Ein Ausgang des Kanalkodierers 222 ist mit dem Eingang
eines Senders 214 verbunden, welcher Teil des Funkblocks 210 ist.
Wobei ein Ausgang des Senders 214 weiter mit der Antenne 200 verbunden
ist. Daher empfängt
in einer bekannten Art und Weise das Mikrofon 250 von einem
Nutzer eine gesprochene akustische Eingabe und wandelt diese in ein
entsprechendes elektrisches Signal um, welches zu dem Sprachkodierer 232 geliefert
wird. Der Sprachkodierer 232 wendet entweder HR, FR oder EFR
Sprachkodierung auf das Signal an und überträgt das Ergebnis zu dem Kanalkodierer 222,
welcher Kanalkodierung entsprechend dem GSM-TDMA-Standard liefert.
Die Ausgabe des Kanalkodierers 222 wird dem Sender 214 zugeführt, welcher verschiedenartige
elektrische Schaltkreise umfasst, wie z.B. Verstärker, Filter und Mischer. Ein
Stromverstärker 216 steuert
das Ausgangsstromniveau des Senders 214. Reihum wird der
Stromverstärker 216 durch
ein analoges Steuerungssignal Pwr Ctrl gesteuert, welches durch
den Steuerungsblock 240 in Form eines digitales Signals
(DAC-Wert) versorgt wird und in ein analoges Pwr Ctrl Signal durch
einen D/A (digital-zu-analog)
Umwandler 218 umgewandelt wird, was untenstehend detaillierter
beschrieben wird. Die Ausgabe des Senders 214 ist ein Hochfrequenz-TDMA-Siganl
in jedem verfügbaren
Frequenzband (wie z.B. 900 oder 1800 MHz), und dieses Signal wird
an die Antenne 200 geliefert und in den freien Himmel abgestrahlt,
so wie sich elektromagnetische Welle von der Antenne 200 ausbreiten.
-
Dementsprechend
wird ein eintreffendes TDMA-Signal an der Antenne 200 empfangen
und durch Empfänger 212 im
Funkblock 210 bearbeitet. Grundsätzlich ist der Ablauf des Empfängers 212 das
Umgekehrte dessen von Sender 214. Eine Ausgabe des Empfängers 212 wird
in einem Kanaldekodierer 214 in Block 220 dekodiert
und wird des Weiteren durch ein Sprachkodierer 234 in Block 230 dekodiert.
Die Ausgabe hiervon wird an den Lautsprecher 260 geliefert,
welcher das elektrische Signal in eine akustische Schallwelle umwandelt,
um zum Nutzer ausgestrahlt zu werden.
-
Die
Batterie 270 ist eingerichtet, um Strom an die verschiedenen
Elektronikschaltkreise in den Modulen 210, 220, 230 und 240 zu
liefern. Vorzugsweise ist die Batterie 270 irgendeine kommerziell
erhältliche
wieder aufladbare Batterie, so wie eine Li-Ion-, NiMH- oder NiCd-Batterie.
-
Der
Steuerblock 240 umfasst einen Mikroprozessor oder eine
CPU (Zentraleinheit) 242, welche bidirektional mit einem
Speicher 244 verbunden ist. Unter anderen Funktionen, steuert
die CPU 242 auch die verschiedenen Komponenten in den Blöcken 210, 220 und 230 als
auch einen A/D-Umwandler 248 durch Hilfe der Steuerungssignale,
die durch unidirektionale Pfeile in 2 gekennzeichnet
sind. Genauer ausgedrückt,
werden die Komponenten des Funkblocks 210, welche einen
Großteil
der konsumierten elektrischen Gesamtenergie von der Batterie ausmachen,
durch die CPU 242 und durch einen zugehöriger Taktgenerator 246 mit
Hilfe von jeweiligen gepulsten Steuerungssignalen oder „Abtastimpulsen" gesteuert. Folglich
wird ein „TX
str" Abtastimpuls
unter Steuerung der CPU 242 durch den Taktgenerator 246 versorgt
und zu dem Sender 212 geliefert. Ein separater Abtastimpuls
steuert den A/D-Umwandler 248.
-
Bis
zu diesem Punkt ist die Architektur des Steuerungsblocks 240 als
auch dessen Funktion durch unterschiedliche Abtastimpulse, im Wesentlichen
mit einem GSM-TDMA-Telefon identisch.
-
Übereinstimmend
mit der ersten Ausführungsform
ist der Steuerungsblock 240 mit einem Abtastimpulsdetektor 247 versorgt,
welcher zum Detektieren von Abtastimpulsen (d.h. Steuerungsimpulse, die
die Eigenschaft besitzen, spezielle Schaltkreise an- und auszuschalten)
angeordnet ist, die durch den Taktgenerator 246 auf individuelle
Steuerungsleitungen unterbreitet werden, welche sich jeweils zwischen
dem Taktgenerator 246, dem Sender 214 und dem
Empfänger 212 des
Funkblocks 210 erstrecken. Gleichzeitig ist der Abtastimpulsdetektor 247 angeordnet,
um einen momentanen Wert des digitalen Steuerungssignals (DAC-Wert)
zu lesen, der zum D/A-Umwandler 218 zum
Steuern des Ausgangsstromniveaus vom Stromverstärker 216 geliefert wird.
Zusätzlich
ist der Abtastimpulsdetektor 247 angeordnet, um die Anzahl
der TX-Abtastimpulse, die für
unterschiedliche Ausgangsstromniveaus (unterschiedliche DAC-Werte)
generiert wurden, zu zählen. Dies
wird untenstehend detaillierter beschrieben, wenn dies durch die
CPU 242 genutzt wird, um den Ladungsverbrauch von der Batterie 270 zu
bestimmen.
-
Bevor
eine detaillierte Beschreibung der Funktion des Abtastdetektors 247 und
der CPU 242 zur Bestimmung des vorherigen Ladungsverbrauchswerts
geliefert wird, wird als nächstes
der Zweck der Bestimmung des Ladungsverbrauchs diskutiert.
-
Wie
bereits erwähnt
wurde, nutzt ein TDMA-Telefon eine Anzahl von Steuerungs- oder Abtastimpulsen,
welche zum Ein- und Ausschalten von im Allgemeinen verschiedenen
Funkschaltkreisen genutzt werden. Die Abtastimpulse sind alle vollständig durch
die CPU 242 gesteuert, derart, dass das Telefon in der
Lage ist, in dem richtigen TDMA- Zeitschlitz zu
empfangen und zu senden. Beispielsweise wird das TX-Abtastsignal
mindestens einmal für
jeden TDMA-Rahmen aktiviert, um den Sender 214 und die hierzu
zugehörigen
Komponenten, so wie den Stromverstärker 216 einzuschalten.
Der Sender wird direkt vor dem richtigen Zeitschlitz durch das TX-Abtastsignal
aktiviert und wird dann unmittelbar nach diesem Zeitschlitz durch
das Umschalten des TX-Abtastsignals von einem beispielsweise hohen
logischen Wert zu einem niedrigen logischen Wert deaktiviert. Im normalen
Sprechmodus, d.h. für
einen Sprachanruf, wird das TX-Abtastsignal für so lange wie das laufende
Telefongespräch
dauert, exakt einmal in jedem TDMA-Rahmen durch die CPU 242 und
den Taktgenerator 246 generiert. In dem Fall eines Datenanrufs kann
auf der anderen Seite die Anzahl der TX-Abtastsignalen zwei oder
mehr in jedem Rahmen betragen (Mehrfachschlitze). Gleichzeitig,
wie oben beschrieben wurde, bestimmt die CPU 242 einen
bestimmten digitalen (hexadezimalen) Wert vom digitalen Steuerungssignal
des DAC-Werts, welcher in das analoge Steuerungssignal Pwr Ctrl
umgewandelt wird, der zur Regulierung des Stromverstärkers 216 genutzt
wird, um einen korrekten Ausgangsstromlevel des Senders 214 zu
erhalten.
-
Nun
da das TX-Abtastsignal eine gut definierte Gruppe von elektronischen
Schaltungen in dem Sender 214 und dem Stromverstärker 216 aktiviert/deaktiviert
und weil der individuelle Ladungsverbrauch jeder dieser Schaltkreise
bekannt ist und/oder einmal und für alle mit Bezug zu allen möglichen DAC-Werten
in einer Testlaborumgebung genau gemessen werden kann, sind die
unterschiedlichen DAC-Werte, übereinstimmend
mit der Erfindung, den jeweiligen vorbestimmten spezifischen Stromverbrauchswerten
zugeordnet, die den Strom repräsentieren,
der durch alle relevanten Sender und Stromverstärkerschaltkreise durch eine
TX-Abtastsignalaktivierung
konsumiert wurde.
-
Folglich
kann durch das Beobachten der Anzahl der TX-Abtastsignale für unterschiedliche DAC-Werte,
der Gesamtstromverbrauch, der durch TX-Abtastsignale während einer
gegebenen Zeitperiode verursacht wurde, einfach durch Multiplikation des
Zählergebnisses
mit dem vorbestimmten Stromverbrauchswert pro TX-Abtastsignal berechnet
werden.
-
Ein
wichtiger Vorteil ist, dass das oben beschriebene erfinderische
Schema vollständig
unabhängig
davon ist, ob das Telefon für
ein Sprachanruf (umfasst genau ein TX-Abtastsignal pro TDMA-Rahmen)
oder für
einen Datenanruf (Mehrfachschlitze; umfasst möglicherweise mehr als ein TX-Abtastsignal
pro TDMA-Rahmen) genutzt wurde. Der Detektor 247 wird einfach
alle TX-Abtastsignale
beobachten, unabhängig
davon, in welchem Rahmen sie auftreten.
-
Zusätzlich zu
dem oben Beschriebenen, können
das TX-Abtastsignal
und andere Abtastsignale, so wie ein A/D-Abtastsignal zum Steuern des Umwandlers 248, überwacht
werden.
-
Zurück zur detaillierten
Beschreibung der ersten Ausführungsform,
wo der Abtastimpulsdetektor 247 ein Impulszählregister 300 besitzt,
das in 3 zu sehen ist. Da der Stromverbrauch während eines
TX-Abtastsignals
von dem momentanen Stromniveau der Übertragung abhängt (durch
Festlegung des DAC-Wertes), umfasst das Impulszählregister 300 eine
Vielzahl oder n + 1 Speicherzellen TxTrobe[00], TxTrobe[01], TxTrobe[02],
..., TxTrobe[n]. Jede Speicherzelle entspricht einem zugehörigen DAC-Wert.
-
Anfänglich sind
alle Speicherzellen gelöscht, d.h.,
dass sie auf 0 gesetzt sind. Anschließend wird zu jedem Zeitpunkt,
wenn ein TX-Abtastimpuls durch den Taktgenerator 246 generiert
wird, der Abtastimpulsdetektor 247 den Speicherinhalt in
der Speicherzelle TxTrobe[i] erhöhen,
wobei i dem momentanen Sendestromniveau entspricht, der durch den DAC-Wert
festgelegt wurde.
-
Wie
bereits erwähnt
wurde, ist ein Stromverbrauchswert jeweils einer Speicherzelle im
Impulszählregister 300 zugehörig. Diese
Stromverbrauchswerte, die den jeweiligen Stromverbrauch repräsentieren,
der durch relevante Elektronikschaltkreise nach Aktivierung durch
das TX-Abtastsignal für
einen einzelnen DAC-Wert konsumiert wurden, werden in einem Stromverbrauchsregister 310 gespeichert. Gleichartig
mit dem Impulszählregister 300,
kann sich das Stromverbrauchsregister 310 innerhalb des Abtastdetektors 247 befinden,
das vorzugsweise als EEPROM-Speicher implementiert ist, oder das
Register kann alternativ im konventionellen Speicher 244 gespeichert
werden.
-
4 illustriert
einen Algorithmus zur Echtzeitüberwachung
von TX-Abtastsignalen, übereinstimmend
mit der ersten Ausführungsform.
In dieser Ausführungsform
wird der Algorithmus durch den Abtastsignaldetektor 247 ausgeführt. Nach
der Initialisierung werden alle TX strobe[]-Speicherzellen in einem
ersten Schritt 400 gelöscht
(auf 0 gesetzt). Nachfolgend werden in einer Schleife die Schritte 410, 420 und 430 kontinuierlich
ausgeführt.
Der Schritt 410 überwacht,
ob ein TX-Abtastsiganl detektiert wurde. Wenn kein derartiges Abtastsignal
detektiert wird, geht die Steuerung unverzüglich zum Beginn von Schritt 410 über. Auf
der anderen Seite, wenn die Antwort zustimmend ist, wird ein momentaner
DAC-Wert in Schritt 420 bestimmt. Anschließend in
Schritt 430 wird der Inhalt der TXStrobe[DAC-Wert]-Speicherzelle
erhöht.
Danach wird die Steuerung zu Beginn von Schritt 410 zurückgeführt, wodurch
eine Endlosschleife erzeugt wird. Auf diese Weise überwacht
der Steuerungsblock 240 kontinuierlich das Auftreten von
TX-Abtastsignalen und liest die zugehörigen momentanen DAC-Werte
ein, so als wenn der momentane Stromverbrauch, der hierdurch verursacht
wird, beobachtet wird.
-
5 illustriert
einen Algorithmus, der durch den Steuerungsblock 240 ausgeführt wird,
um einen angesammelten Ladungsverbrauchswert zu bestimmen und nutzt
diesen zur Bestimmung der verbleibenden Batterieladung. Wie in Schritt 500 zu
sehen ist, wird ein angesammelter Stromverbrauchswert durch Multiplizieren
aller TXStrobs [00 ... n]-Speicherzellen in dem Impulszählregister 300 mit
den entsprechenden TXStrom [00 ... n]-Speicherzellen des Stromverbrauchsregister 310 berechnet.
Durch Aufsummieren der Ergebnisse dieser Multiplikationen und dem
abschließenden
Multiplizieren mit einer vorbestimmten Zeitdauer tTxStrobe eines Übertragungsbündels, wird
ein angesammelter Gesamtladungsverbrauchswert in Schritt 500 erhalten.
Dieser Wert wird in Schritt 510 zum Bestimmen der verbleibenden Batterieladung
genutzt, vorzugsweise durch Subtrahieren des angesammelten Ladungsverbrauchswerts,
der in Schritt 500 erhalten wurde, von dem bisherigen Wert
der verbleibenden Batteriekapazität. Folglich ist in Schritt 520 das
Batteriezeichen 13 auf der Anzeige 6 aktualisiert,
um die aktualisierte verbleibende Batterieladungsabschätzung wiederzugeben.
-
Eine
zweite Ausführungsform
ist in den 6–8 illustriert.
Wie in 6 zu sehen ist, nutzt die zweite Ausführungsform
nur einen Einzelzähler
(Stromzähler)
anstelle einer Tabelle von Zählern,
wodurch Speicher eingespart wird. Ein Stromverbrauchsregister 610,
zum Festhalten der vorbestimmten Stromverbrauchswerte wird weiterhin
genutzt.
-
Ein
Algorithmus zur Echtzeitüberwachung des
TX-Abtastsignals
ist übereinstimmend
mit der zweiten Ausführungsform
in 7 dargestellt. Der Stromzähler wird in Schritt 700 zurückgesetzt
oder initialisiert. In Schritt 710 wird überwacht,
ob ein TX-Abtastsignal detektiert wurde. Wenn die Antwort zustimmend
ist, wird die Steuerung zu Schritt 720 weitergeleitet,
wo der momentane DAC-Wert bestimmt wird. In Schritt 730 wird
der Stromzähler
durch den Inhalt der Speicherzelle TxCurrent[DAC-Wert] des Stromverbrauchsregister 610 in Übereinstimmung
mit dem momentanen DAC-Wert erhöht,
der in Schritt 720 bestimmt wurde. Nach Abschluss des Schritts 730 schreitet
die Steuerung mit dem Beginn von Schritt 710 fort.
-
8 illustriert, übereinstimmend
mit der zweiten Ausführungsform,
einen Algorithmus zur Aktualisierung der Batterieanzeige. In Schritt 800 wird ein
angesammelter Ladungsverbrauchswert einfach durch das Multiplizieren
der Übertragungsbündelzeitdauer
tTxStrobe mit dem Wert des Stromzählers berechnet.
Im nachfolgenden Schritt 810 und 820 wir die verbleibende
Batterieladung bestimmt, und das Batteriezeichen 13 wird
auf der Anzeige 6, ähnlich
den Schritten 510 und 520 in 5,
aktualisiert. Verglichen mit der ersten Ausführungsform, ist die zweite Ausführungsform,
die durch die 6–8 repräsentiert
wird, speichereffizienter und vermeidet Multiplikationen von kompletten
Registern, wodurch CPU-Stromeffizienz eingespart wird.
-
Eine
dritte Ausführungsform
der Erfindung ist in den 9–11 dargestellt.
In der dritten Ausführungsform
wurde die Speichereffizienz weiter verbessert. Die Größe des Stromverbrauchsregisters 910 wurde
im Vergleich zur ersten und zweiten Ausführungsform verkleinert. Dies
wird im Wesentlich keinen oder nur sehr wenig Genauigkeitsverlust durch
das Nutzen einer Interpolation verursachen, um einen korrekten Stromverbrauchswert
zu erhalten. In Übereinstimmung
mit der zweiten Ausführungsform
nutzt die dritte Ausführungsform
einen einzelnen Stromzähler,
ohne dass das Stromverbrauchsregister 910 reduziert wurde,
nur durch Speichern eines Stromverbrauchswerts für jeden achten DAC-Wert. Das
Stromverbrauchsregister 910 ist durch Berechnen von idx-DAX-Werten
Modulus 8 indiziert. Zwei benachbarte TxCurrent[idx]- und
TxCurrent[idx + 1]-Speicherzellen
werden eingelesen, und es werden diese Werte zum Interpolieren eines
korrekten Stromverbrauchswerts genutzt, so wie es im Flussdiagramm
von 10 gezeigt ist.
-
Die
Schritte 1000, 1010 und 1020 von 10 sind
im Wesentlichen mit den zugehörigen Schritten
von 4 und 7 identisch. Wie bereits erwähnt wurde,
wird in Schritt 1030 der Indexwert idx als DAC-Wert Modulus 8 berechnet.
Anschließend
in Schritt 1040 wird ein momentaner Stromverbrauchswert
durch lineare Interpolation zwischen den TxCurrent[idx] und TxCurrent[idx]
erhalten, und das Resultat hiervon wird zum Stromzähler addiert.
Danach geht die Steuerung zum Beginn von Schritt 1010 über.
-
Der
in 11 zu sehende Algorithmus zum Aktualisieren der
Batterieanzeige, ist im Wesentlichen mit dem entsprechenden Algorithmus,
der in 5 und 8 für die erste und zweite Ausführungsform
dargestellt ist, jeweils identisch.
-
Bis
hier hin übereinstimmend,
können
in einer anderen Ausführungsform
die Stromverbrauchsregister der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform
durch ein Polynom ersetzt werden, welches den Stromverbrauch als
eine Funktion des DAC-Werts für weitere
verbesserte Speichereffizienz beschreibt.
-
Die
obigen Prozeduren, welche in Bezug auf das TX-Abtastsignal beschrieben wurden, können auf
andere Abtastsignale und Schaltkreise ausgeweitet werden, so wie
der A/D-Umwandler 248, der Kanalkodierer 222,
der Kanalkodierer 224, der Sprachkodierer 232 und
der Sprachkodierer 234. Die oben beschriebenen TX-Abtastsignale haben
alle eine festgelegte Zeitlänge
und können
folglich alternativ direkt in Form eines Ladungsverbrauchswerts
(ausgedrückt
in mAh) gespeichert werden. Hingegen können für Abtastsignale, die in ihrer
Länge variable sind,
die vorbestimmten Verbrauchswerte als Stromverbrauchswerte (in mA)
gespeichert werden, und die individuelle Zeitdauer jedes längenvariablen
Abtastsignals wird durch die CPU 242 oder durch den Abtastsignaldetektor 247 bestimmt.
Zum Beispiel kann eine derartige variable Abtastsignallänge durch Addieren
eines Signals mit einer bekannten Frequenz, in einem Register während der
Dauer des individuellen Abtastsignals, bestimmt werden. Nach der
Ausführung
der Prozedur zur Bestimmung des Gesamtladungsverbrauchs, die in
den 5–8 und 11 dargestellt
ist, repräsentiert
der Inhalt eines derartigen Registers direkt die Gesamtzeit so lange
das einzelne Abtastsignal aktive war. Durch einfaches Multiplizieren
dieser Zeit mit dem zugehörigen
Stromverbrauchswert kann der Ladungsverbrauch bzgl. des Abtastsignals
bestimmt werden. Übereinstimmend
mit einer alternativen Ausführungsform
wird ein Energieverbrauchswert durch Multiplizieren des berechneten
Gesamtladungsverbrauchs mit einem Wert der Batterieanschlussklemmenspannung
erhalten.
-
Die
Erfindung wurde oben mit Bezug zu einigen Ausführungsformen beschrieben. Jedoch
soll die vorliegende Erfindung in keiner Weise durch obige Beschreibungen
limitiert sein; die Reichweite der Erfindung ist am besten durch
die beigefügten
unabhängigen
Ansprüche
definiert. Andere Ausführungsformen
als die oben einzeln Beschriebenen sind gleichermaßen innerhalb
der Reichweite der Erfindung möglich.
Zum Beispiel kann, auch wenn übereinstimmend
mit den obigen Ausführungsformen,
die Bestimmung des Gesamtladungsverbrauchs in sowohl Hardware (Abtastsignaldetektor 247)
und Software (Programme ausgeführt
durch die CPU 242) erfolgt, das Schema auch ausschließlich in
Hardware, ausschließlich
in Software oder partiell in Software und partiell in Hardware implementiert
sein. Außerdem
ist die Erfindung ebenfalls auf andere Telefone als das TDMA-Telefon
anwendbar, so wie z.B. auf W-CDMA Telefone.