专利名称：减小无线发射机中的功耗的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及无线通信设备中的电源管理。更具体而言，但并不排他地，本发明涉及减小无线发射机中的功耗并因此提高无线通信设备中的功率效率。
背景技术：
无线语音通信网络现在是工作、家庭和旅行环境中的共同特征。例如，移动电话网络、无线局域网语音通信(VoWLAN)、和ad hoc(特设)无线语音通信网络几乎能够在任何时间和任何位置提供无线语音通信服务。便携式、电池供电的无线语音通信设备是许多无线语音通信网络的基本组件。这些设备包括电池供电的移动电话机、双向无线电设备、个人数字助理(PDA)、和笔记本电脑。
改进的设备电池技术和改进的设备能量管理已经使得无线通信设备的尺寸和重量能够显著地减小，同时显著地增大了无线通信设备的无线范围和最长工作时间。但是，从无线通信设备发送射频(RF)信号的发射机仍需要相当大的能量并且会占无线通信设备所消耗的总能量的高百分比。
发明内容
根据一个方面，本发明是一种减小无线发射机中的功耗的方法。该方法包括在有效耦合至无线发射机的缓冲器中存储语音数据包。然后在高功率电平和低功率电平之间循环无线发射机的电源。当无线发射机的电源位于高功率电平时将语音数据包从缓冲器发送到无线发射机。
根据另一个方面，本发明是一种减小无线发射机中功耗的系统。该系统包括有效耦合至无线发射机的电源选通器，和有效耦合至无线发射机和电源选通器的音频流缓冲器。电源选通器使到无线发射机的电源在高功率电平和低功率电平之间循环，以及只有当无线发射机的电源位于高功率电平时才从音频流缓冲器发送语音数据包到无线发射机。
所以本发明提供了一种通过减小语音数据包发送突发之间发射机的电源电平而减小无线通信设备的无线发射机中功耗的方法和系统。本发明的实施例对所发送语音数据的质量没有任何有害的影响，因为语音数据发送的定时不受本发明的影响，而且所述无线发射机仅当其被提供有效的高电源电平时才发送数据。因此，使用分组语音应用诸如电气和电子工程师学会(IEEE)802.11(WiFi)和IEEE 802.16(WiMax)应用的无线通信设备能够更高效地工作和节省电池功率。
为了可以容易地理解和实际地实施本发明，现在参考如参考附图所示的典型的实施例，其中在各个视图中类似的附图标记指相同或功能相似的单元。根据本发明，这些附图与以下详细的描述包含在本说明书中并构成它的一部分，用于进一步例示所述实施例和说明各种原理和优点，其中图1是例示根据本发明的实施例无线通信设备的发射机系统组件的示意图；图2是例示根据本发明的实施例WiFi模块的语音数据包发送工作循环与从选通器输出并输入到WiFi模块的电源电平之间的对应关系的时间线；图3是例示根据本发明的实施例用于减小无线发射机中功耗的方法的总流程图；图4是进一步例示根据本发明的实施例电源选通器的功能的示意图；图5是进一步例示根据本发明的实施例音频流缓冲器的功能的方框图。
普通技术人员将会理解为了简单和清楚起见而例示附图中的单元并且没有必要按比例绘制。例如，图中某些单元的尺寸可能相对于其他单元进行放大以帮助提高对本发明实施例的理解。
具体实施例方式
在描述根据本发明的详细实施例之前，应该注意到实施例主要归于有关减小无线发射机中功耗的方法步骤和设备组件的组合。相应地，已经通过附图中的常规符号适当地表示设备组件和方法步骤，仅仅显示那些与理解本发明实施例有关的特定细节，以便不利用对于已受益于这里的描述的本领域普通技术人员而言容易明白的细节而使本发明内容变得模糊。
在本文中，相关术语诸如左和右、第一和第二等等可仅用于区别一个实体或动作与另一个实体或动作，而不必需要或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“由…组成”或其任何其它变型旨在覆盖非排他性的包括，以便包括一列单元的处理、方法、物品、或设备不仅仅包括这些单元，而是还可以包括这些处理、方法、物品、或设备的其他未明确列出或固有的单元。前面加有“包括一个…”的单元在没有更多限制的条件下不排除包括该单元的处理、方法、物品、或设备中另外的相同单元的存在。
参考图1，该示意图例示了根据本发明的实施例无线通信设备的发射机系统100的组件。发射机系统100包括无线发射机诸如电气和电子工程师学会(IEEE)802.11无线保真(WiFi)收发信机模块105。WiFi模块105有效耦合至用于从WiFi模块105发送射频(RF)信号的天线110。音频流缓冲器115也有效耦合至WiFi模块105。捕获来自音频数据流的音频数据并将其作为语音数据包存储在音频流缓冲器115中。然后从音频流缓冲器115循环地发送语音数据包到WiFi模块105。WiFi模块105然后使用RF发送信号从天线110发送该语音数据包。
WiFi模块105能够用作常规的无线局域网语音通信(VoWLAN)模块，该常规的模块对于本领域的普通技术人员而言是熟知的。这意味着WiFi模块105使用相对低速率语音数据工作循环发送循环语音数据包。根据本发明的实施例，通过使WiFi模块105的电源以对应于该低速率语音数据工作循环的速率在高功率电平和低功率电平之间循环，减小WiFi模块105的功耗。例如，高功率电平对应于使WiFi模块105能有效工作的设计电源电平。低功率电平对应于位于零功率电平和高功率电平之间的节能功率电平，当模块105不进行发送时这减小了WiFi模块105的功耗。
因此，当WiFi模块105的电源位于高功率电平时，WiFi模块105能够有效地工作以发送语音数据包，但是当WiFi模块105不进行发送时它不消耗不必要的功率。这样能够减小无线通信设备诸如移动电话机、双向无线电设备、个人数字助理(PDA)、或笔记本电脑中的总功耗。以下更详细地描述循环WiFi模块105的电源。
音频流缓冲器115所接收的音频数据能够包括各种类型的数字化音频数据格式。例如，许多无线通信设备使用标准的压缩/解压缩算法诸如符合国际电信联盟(ITU)G.729压缩/解压缩标准的算法来处理数字化音频数据。能够使用数字信号处理器(DSP)120执行这种算法，该数字信号处理器是包括发射机系统100的无线通信设备的另一个组件。因此，所述音频数据能够包括被输入到音频流缓冲区115中的连续语音数据流。
电源选通器125有效耦合至发射机系统100的电源，诸如电池130。选通器125进一步有效耦合至音频流缓冲器115和WiFi模块105。因此，选通器125控制输入到WiFi模块105的电源电平。选通器125从电池130接收相对稳态的电源电平，并输出循环的电源电平到WiFi模块105，诸如图1中方波135所示。
选通器125的电源输出的频率和相位可受从音频流缓冲器115发送到选通器125的选通器控制信号的控制。选通器125的电源输出的频率通常对应于WiFi模块105的语音数据包发送工作循环，选通器125的电源输出的相位通常对应于WiFi模块105的语音数据包发送相位。这样保证了在从WiFi模块105发送语音数据包期间使WiFi模块105保持在可接受的工作功率电平，而当WiFi模块105不进行发送时使得它能够被降低功率到低功率电平。
例如，ITU G.729压缩/解压缩器以每秒八千字节(8kbps)的语音数据传送速率工作，该速率显著低于IEEE 802.11WiFi收发信机诸如WiFi模块105的典型的数据传送速率。WiFi模块105的数据传送速率通常至少是更高的量级并以每秒兆字节(Mbps)度量。这意味着从G.729压缩/解压缩器输出的语音数据流能够在被转换成语音数据包之后，仅仅使用来自WiFi模块105的周期性的短发送突发而被实时地发送。在这些发送突发之间，WiFi模块105不需要高电源电平，并且能够被降低功率到低电源电平。
参考图2，时间线例示了根据本发明的实施例WiFi模块105的语音数据包发送工作循环与从选通器125输出并输入到WiFi模块105的电源电平之间的对应关系。低功率周期205指示WiFi模块105的电源循环下降到低功率电平，以及高功率周期210指示WiFi模块105的电源循环增大到高功率电平。方波块215指示WiFi模块105正在发送语音数据包的周期。因此，如图所示，当WiFi模块105以高功率电平工作时，仅在周期性突发中发送语音数据包。例如，当从ITUG.729压缩/解压缩器发送语音数据时，高功率周期210能够间隔20ms，方波块215所指示的语音数据发送能够间隔20ms，等效于50Hz工作循环。正如本领域的普通技术人员将会理解的，低功率周期205的持续时间不必等于高功率周期210的持续时间，以及根据特定系统的要求能够定制相关的持续时间。
根据本发明的实施例，首先在从WiFi模块105发送语音数据包之前的一个时期(在图2中通过时期t例示)提供高功率电平给WiFi模块105。这使得WiFi模块105在发送语音数据包之前能够从低功率电平斜坡上升到有效工作状态。
正如本领域的普通技术人员将会容易地理解的，已经将WiFi模块105描述为本发明一个例示性实施例的组件，以及通过应用本发明的教导还能够减小在其他类型无线发射机中的功耗。例如，根据本发明实施例的无线发射机能够包括IEEE 802.16微波接入全球互通(WiMAX)收发信机或各种其它类型的宽带发射机。进一步，根据本发明的替换实施例，能够使用除方波之外的波型来循环无线发射机的电源电平。例如，根据本发明的某些实施例，不使用基于方波的阶跃函数响应，而根据无线发射机的工作特性，电源电平能够逐步地从低功率电平斜坡上升到高功率电平。
参考图3，总流程图例示了根据本发明的实施例用于减小无线发射机中功耗的方法。在步骤305，从压缩/解压缩算法输出的语音数据流中捕获语音数据包。例如，DSP 120执行符合ITU G.729压缩/解压缩标准的压缩/解压缩算法，并发送所得到的语音数据流输出到音频流缓冲器115，在那里捕获特定语音数据包。在步骤310，将语音数据包存储在有效耦合至无线发射机的缓冲器中。例如，将语音数据包存储到有效耦合至WiFi模块105的音频流缓冲器115中。在步骤315，在高功率电平和低功率电平之间循环无线发射机的电源。例如，选通器125基于从音频流缓冲器115接收的选通器控制信号，在WiFi模块125的工作功率电平和零功率电平之间循环来自电池130的功率。在步骤320，当无线发射机的电源位于高功率电平时，从所述缓冲器发送语音数据包到无线发射机。例如，在WiFi模块105已被循环到高功率电平之后，音频流缓冲器115等待预定的时期(t)，以使得WiFi模块105能够斜坡上升到有效的工作状态，然后传送语音数据包到WiFi模块105。然后，使用在WiFi模块105中产生的射频(RF)信号发送数据包。
参考图4，示意图进一步例示了根据本发明的实施例电源选通器125的功能。例如，选通器125能够包括简单的电开关405，该开关基于选通器控制信号诸如方波135的幅度在开和闭合位置之间振荡。在本发明的这种实施例中，输出到WiFi模块105的循环电源电平因而符合选通器控制信号，也会通过方波来表示。
参考图5，方框图进一步例示了根据本发明的实施例音频流缓冲器115的功能。音频流缓冲器115能够包括例如标准系统存储器的部分，诸如无线通信设备中的随机存取存储器(RAM)。将音频流缓冲器115分割成存储块505，其中每个块505对应于从DSP 120所接收的一个语音数据包。如上所述，能够使从音频流缓冲器115发送语音数据包到WiFi模块105的速率与发送到选通器125的选通器控制信号的频率相关。如图2所示，输入到WiFi模块105的电源电平的频率能够与从WiFi模块105的语音数据包发送的频率相同。使所述选通器控制信号和语音数据包发送保持由于时期t而不同相，这保证了当WiFi模块105从音频流缓冲器115接收语音数据包时，它处于有效的工作状态。
所以，本发明提供了一种通过在语音数据包发送突发之间减小发射机的电源电平而减小无线发射机中功耗的方法和系统。本发明的实施例对所发送的语音数据的质量没有不利的影响，因为语音数据发送的定时不受本发明的影响，以及无线发射机只有当被提供有效的高电源电平时才发送数据。因此，使用分组语音应用诸如IEEE 802.11(WiFi)和IEEE 802.16(WiMax)应用的无线通信设备能够更高效地操作并节省电池功率。
上面详细的描述仅提供了典型的实施例，但并不限制本发明的范围、应用性、或结构。典型实施例的详细描述为本领域的普通技术人员提供了能够实现本发明典型实施例的描述。应该明白，在不背离如附属权利要求中所阐述的本发明的精神和范围的条件下，在单元和步骤的功能和安排方面能够作出各种改变。将会理解这里所描述本发明的实施例可以由一个或更多常规的处理器和控制一个或更多处理器结合一定的非处理器电路实现如这里描述的减小无线发射机中功耗的部分、大部分、或全部功能的唯一存储的程序指令组成。非处理器电路可以包括但不局限于无线电接收机、无线电发射机、信号驱动器、时钟电路、电源电路、和用户输入设备。因此，这些功能可以解释为减小无线发射机中功耗的方法步骤。可替换地，部分或全部功能能够通过没有存储任何程序指令的状态机、或其中每个功能或一定功能的某些组合可实现为定制逻辑的一个或更多专用集成电路(ASIC)实现。当然，能够使用两种途径的组合。因此，在这里已经描述了这些功能的方法和装置。而且，期望本领域的普通技术人员，尽管例如通过可用时间、当前技术、和经济考虑所促成的可能的显著努力和许多设计选择，但是当通过这里所公开的构思和原理教导时，将会能够容易地利用最少的实验产生这种软件指令以及程序和IC。
在上述说明中，已经描述了本发明的特定实施例。但是，本领域的普通技术人员理解在不背离如以下权利要求书中所阐述的本发明范围的情况下能够作出各种修改和变化。相应地，应该认为说明书和附图是例示性的而不是限制的含义，所有这些修改应包括在本发明的范围之内。利益、优点、问题的解决方案、和可以使得任何利益、优点、或解决方案产生或变得更加明确的任何单元并不作为任何或全部权利要求的关键的、所需的、或必要特征或单元。本发明仅通过包括在审查本申请期间作出的任何修改的附属权利要求书和这些权利要求的全部等效物来定义。
权利要求
1.一种用于减小无线发射机中功耗的方法，该方法包括在有效耦合至所述无线发射机的缓冲器中存储语音数据包；在高功率电平和低功率电平之间循环所述无线发射机的电源；和当所述无线发射机的电源位于高功率电平时，从所述缓冲器发送所述语音数据包到该无线发射机。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线发射机是IEEE802.11无线保真收发信机，或者是IEEE 802.16微波接入全球互通收发信机。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括从数字信号处理器的压缩/解压缩算法输出的语音数据流中捕获所述语音数据包。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述压缩/解压缩算法符合ITU G.729压缩/解压缩标准。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述低功率电平是零功率电平。
6.根据权利要求1所述的方法，其中根据方波循环所述无线发射机的电源。
7.根据权利要求1所述的方法，其中使用电源选通器循环所述无线发射机的电源。
8.根据权利要求1所述的方法，其中以低于100Hz的频率循环所述无线发射机的电源。
9.根据权利要求1所述的方法，其中以约50Hz的频率循环所述无线发射机的电源。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述无线发射机是执行无线局域网语音通信应用的无线通信设备的组件。
11.一种用于减小无线发射机中功耗的系统，该系统包括有效耦合至所述无线发射机的电源选通器；和有效耦合至所述无线发射机和电源选通器的音频流缓冲器；其中，所述电源选通器使到所述无线发射机的电源在高功率电平和低功率电平之间循环，以及仅当该无线发射机的电源位于高功率电平时，才从该音频流缓冲器发送语音数据包到该无线发射机。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述无线发射机是IEEE802.11无线保真收发信机，或者是IEEE 802.16微波接入全球互通收发信机。
13.根据权利要求11所述的系统，其中所述低功率电平是零功率电平。
14.根据权利要求11所述的系统，其中以低于100Hz的频率循环所述无线发射机的电源。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述无线发射机是执行无线局域网语音通信应用的无线通信设备的组件。
全文摘要
一种用于减小无线发射机中的功耗的系统和方法可用于节省无线通信设备中的电池功率。该方法包括在有效耦合至无线发射机的缓冲器中存储语音数据包(310)。然后在高功率电平和低功率电平之间循环无线发射机的电源(315)。当所述无线发射机的电源位于高功率电平时，从所述缓冲器发送所述语音数据包到该无线发射机(320)。
文档编号H04B1/034GK101079643SQ200610087840
公开日2007年11月28日 申请日期2006年5月26日 优先权日2006年5月26日
发明者丁颢, 黄建成, 李俊 申请人:摩托罗拉公司