移动通信手持设备的省电设计

   【摘 要】省电设计是手持设备的关键技术之一，对用于野战环境的移动通信手持电台而言，
连续工作时间更是其关键指标。为提高连续工作时间，从协议优化、硬件选型、软件部署等几
个方面入手，采用

VAD、间歇守候、闭环功率控制和显示控制等关键技术对移动通信手持电

台进行省电设计，减少设备有效工作时间占空比，动态调整工作功率，有效降低了设备功
耗，提升其连续工作时间。

 

　　【关键词】协议优化

 软件部署 连续工作时间 VAD 间歇守候 功率控制 

　　

1 引言 

　　移动通信手持设备主要用于野外环境，通常情况下电力等基础设施都比较缺乏，其连
续工作时间在电池容量一定的情况下主要由其发射、接收和待机状态下的功耗决定。手持设
备连续工作时间一般定义为

Tx：Tr：Ts=1：1：8（Tx、Tr、Ts 分别为发射、接收和待机时

间）情况下单个电池供电的工作时间，除了降低接收发射工作状态下的功耗，更重要的是
降低时间占比为

80%的待机状态下的功耗。本文从系统设计的角度降低收发工作状态下的功

耗，从软硬件优化的方向降低设备的待机功耗。

 

　　

2 系统体系结构 

　　本文研究的手持设备工作在超短波频段，采用有中心的入网方式工作，双工方式为
TDD，多址方式为 TDMA。其协议体系结构如图 1 所示。 
　　协议主要包含

L1（物理层）、L2（链路层）和 L3（网络层），由于带宽较窄，其主要

业务为话音和电路数据，均为电路域业务。

MAC 之上分为用户面和业务面[1]，便于将业务

实体和控制实体分开实现、分别控制，更好地利用各种无线信道。同时针对不同的控制需求，
可以采用不同的控制策略，更好地实现其系统功能。其中控制面采用了无线资源管理和逻辑
链路控制两个功能实体，提供对无线信道的实时管理和多种链路控制策略，适应传输实时
性要求的同时，保证控制信令的

QoS；而用户面则直接和 MAC 层连接，提供电路域业务，

减少内部控制流程，控制业务传输时延，降低处理功耗。

 

　　

3 手持电台省电设计 

　　

3.1 协议体系优化 

　　分别在发射、接收和待机三种状态下对协议进行了优化，如表

1 所示。 

　　

3.2 主要硬件选型 

　　设备的硬件框图如图

2 所示，主要包括 CPU、DSP、FPGA 等 3 个部分，负责处理算法、

协议和应用。

PM 为整机提供电源管理，HMI 包括键盘和显示等人机接口部件，EXT 则预留

给

SIM 卡等扩展接口。主要硬件均支持动态电源管理（DPM）技术[2]的应用，为实现动态

电源管理提供了保证。

 

　　（

1）CPU 的选择 

　　

PXA320 是一款用于高性能、低功耗便携手持设备的 CPU 微处理器。它将 XSCALE 架构、

工作电压和主频动态调整、复杂的功率管理等一体化设计

[3]，可在宽工作频率范围内提供

领先的

mW/MIPS 性能，其待机功耗控制在 5mA 以下。 

　　（

2）DSP 的选择 

　　

TI 公司高性能、低功耗的定点 DSP 芯片 TMS320C5510 是 TI 低功耗典型产品，其芯片

内核的功耗只有

0.05mW/MIPS[4]。 

　　（

3）FPGA 的选择 

　　选择

XILINX 公司的高性能、低功耗的 XC3SD1800A 作为基带处理单元的 FPGA 芯片

[5]。