通信網(wǎng)banner.jpg)
相關(guān)專題：
摘要 本文從終端耗電性能的重要性入手，詳細(xì)闡述終端耗電性能測(cè)試的通用測(cè)試方法和參考測(cè)試模型，著重分析了影響終端耗電性能的各種可能因素，歸納和分析了當(dāng)前3G終端耗電性能的新特點(diǎn)，并進(jìn)一步對(duì)提高終端耗電性能提出了建議措施。
關(guān)鍵詞 3G 耗電性能 待機(jī)時(shí)長(zhǎng) 通話時(shí)長(zhǎng)
1、引言
移動(dòng)通信終端(簡(jiǎn)稱終端)，它是移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分，處在移動(dòng)通信系統(tǒng)和廣大移動(dòng)用戶“親密”接觸的最前端，是移動(dòng)用戶享受所有移動(dòng)通信服務(wù)業(yè)務(wù)的最終實(shí)現(xiàn)平臺(tái)，由此可見終端的重要性。綜合評(píng)價(jià)終端的整體能力不僅要考慮業(yè)務(wù)功能的支持能力，更要重點(diǎn)關(guān)注終端的總體性能，而終端耗電性能就是評(píng)價(jià)移動(dòng)終端總體性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。2G終端的耗電性能一直備受人們的關(guān)注，用戶對(duì)終端的省電要求越來(lái)越高，事實(shí)上終端的耗電性能已成為影響廣大移動(dòng)用戶對(duì)移動(dòng)通信服務(wù)滿意度的一個(gè)重要因素。
在3G運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)中，要求3G終端支持的業(yè)務(wù)將更加豐富，并且用戶對(duì)3G通信服務(wù)質(zhì)量的期望會(huì)更高，用戶在享用豐富多樣的業(yè)務(wù)時(shí)，對(duì)終端耗電性能也將提出更高的要求�？梢哉f(shuō)，對(duì)于我國(guó)未來(lái)商用的3G移動(dòng)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)，3G終端耗電性能的好壞會(huì)很大程度上影響著3G用戶對(duì)3G服務(wù)質(zhì)量的滿意度和對(duì)3G移動(dòng)通信服務(wù)的認(rèn)可度。因此，運(yùn)營(yíng)商、終端廠商等各方對(duì)3G終端的耗電性能都給予了高度重視。
2、終端耗電性能測(cè)試方法
目前，國(guó)際上各主要的電信標(biāo)準(zhǔn)組織還沒有制定對(duì)終端耗電性能的統(tǒng)一測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，基本的測(cè)試方法僅在我國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)CCSA的TC5WG4組起草的cdma2000 1X終端測(cè)試規(guī)范中有所描述。在本文中作者會(huì)結(jié)合近幾年來(lái)對(duì)2G商用終端和3G試驗(yàn)終端耗電性能測(cè)試的經(jīng)驗(yàn)和總結(jié)，對(duì)終端耗電性能的通用測(cè)試方法和測(cè)試模型進(jìn)行詳細(xì)的介紹。
(1)終端耗電性能的技術(shù)指標(biāo)
衡量終端整機(jī)耗電性能的主要技術(shù)指標(biāo)有待機(jī)時(shí)長(zhǎng)和通話時(shí)長(zhǎng)，其中通話時(shí)長(zhǎng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)類型細(xì)分為語(yǔ)音通話時(shí)長(zhǎng)、可視電話通話時(shí)長(zhǎng)、FTP上傳/下載時(shí)長(zhǎng)、流媒體業(yè)務(wù)時(shí)長(zhǎng)等。
待機(jī)時(shí)長(zhǎng)是指終端(電池電量充滿)保持空閑狀態(tài)直至電量耗盡關(guān)機(jī)的持續(xù)時(shí)間。
通話時(shí)長(zhǎng)是指終端(電池電量充滿)保持某種業(yè)務(wù)通話狀態(tài)直至電量耗盡關(guān)機(jī)的持續(xù)時(shí)間。
(2)測(cè)試方法和測(cè)試模型
●測(cè)試環(huán)境
終端耗電測(cè)試的系統(tǒng)環(huán)境可以分為現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境和實(shí)驗(yàn)室模擬系統(tǒng)環(huán)境，現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境又可以分為固定測(cè)試環(huán)境和移動(dòng)測(cè)試環(huán)境。
現(xiàn)網(wǎng)環(huán)境是直接使用移動(dòng)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線覆蓋環(huán)境�，F(xiàn)網(wǎng)環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)在于測(cè)試環(huán)境本身就是終端的實(shí)際工作環(huán)境，耗電測(cè)試結(jié)果能最直接反映終端在移動(dòng)用戶使用過程中的耗電性能表現(xiàn)，但其不便之處就是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)參數(shù)難以調(diào)控，耗電測(cè)試結(jié)果和特定的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)及無(wú)線環(huán)境相關(guān)。
模擬系統(tǒng)環(huán)境是在屏蔽良好的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，使用基站模擬系統(tǒng)來(lái)提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，終端和基站模擬系統(tǒng)通過空間傳播進(jìn)行通信或使用射頻線纜直接連接，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬系統(tǒng)的無(wú)線信號(hào)單純穩(wěn)定，且信號(hào)強(qiáng)度可調(diào)�；灸M系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置靈活方便，可以根據(jù)具體需求模擬配置各種無(wú)線環(huán)境。
●待機(jī)時(shí)長(zhǎng)和通話時(shí)長(zhǎng)的測(cè)試方法
終端的待機(jī)時(shí)長(zhǎng)和通話時(shí)長(zhǎng)可以直接測(cè)量，即直接記錄終端維持在空閑狀態(tài)或通話狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，直接測(cè)量方法簡(jiǎn)單，對(duì)測(cè)試儀表要求較低，測(cè)試結(jié)果直觀，能夠反映終端整機(jī)(包括電池)的耗電性能，缺點(diǎn)是對(duì)不同終端的耗電性能差異不便深入分析，而且比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力；更為有效的方法是通過測(cè)量終端待機(jī)時(shí)的耗電電流和通話時(shí)的耗電電流，然后根據(jù)終端電池的標(biāo)稱容量折算出待機(jī)時(shí)長(zhǎng)和通話時(shí)長(zhǎng)，即間接測(cè)量，間接測(cè)量方法的關(guān)鍵在于要保證耗電電流和電池標(biāo)稱容量的準(zhǔn)確性，因此對(duì)測(cè)試儀表精確度要求較高，優(yōu)點(diǎn)在于可以排除終端電池性能本身的影響，能夠從耗電電流大小和電流質(zhì)量來(lái)反映終端的耗電性能，更有利于深入分析不同終端耗電性能產(chǎn)生差異的原因。
●參考測(cè)試模型
通過以上對(duì)終端耗電測(cè)試環(huán)境和測(cè)試方法的討論，我們可以看出終端耗電性能的測(cè)試模型根據(jù)具體的測(cè)試需求會(huì)有不同的選擇，不同測(cè)試模型使用的測(cè)試環(huán)境和測(cè)試方法可能不同。當(dāng)僅對(duì)終端裸機(jī)耗電性能進(jìn)行研究時(shí)，可以采用如圖1所示參考測(cè)試模型。
終端通過恒壓直流電源提供所需的標(biāo)稱工作電壓，由具備求平均值功能的電流計(jì)來(lái)測(cè)量終端的耗電電流，電流計(jì)的測(cè)量精讀要在1/10毫安以上。通常較為精密的恒壓直流電源本身就具備精確測(cè)量輸出電流的功能，因此若使用這類恒壓直流電源則可以不需要使用電流計(jì)。
終端的工作環(huán)境由基站模擬系統(tǒng)來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)，通過在基站模擬系統(tǒng)中設(shè)置適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)參數(shù)，可以方便靈活地生成所需的系統(tǒng)環(huán)境。測(cè)試終端的射頻接口和基站模擬系統(tǒng)的射頻接口通過低損耗RF線纜直接相連接，保證網(wǎng)絡(luò)信號(hào)質(zhì)量的穩(wěn)定性。
終端的待機(jī)時(shí)長(zhǎng)和通話時(shí)長(zhǎng)通過間接測(cè)量的方法計(jì)算而得。
3、影響終端耗電水平的主要因素
3.1 終端內(nèi)在因素
(1)基帶處理芯片的耗電量
基帶處理芯片是終端主要的耗電單元，基帶編解碼等處理技術(shù)的復(fù)雜程度直接決定了基帶數(shù)據(jù)處理量的大小和基帶芯片結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，數(shù)據(jù)處理量越大、芯片結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，則在相同的半導(dǎo)體制造工藝水平下基帶處理芯片耗電量就越大。
(2)無(wú)線收發(fā)信機(jī)(射頻芯片組)的耗電量
無(wú)線收發(fā)信機(jī)是終端另一個(gè)主要耗電單元，在通話過程中無(wú)線收發(fā)信機(jī)處于工作狀態(tài)，終端發(fā)射功率越大耗電也就越大。不同的調(diào)制技術(shù)需要不同類型的射頻功率放大器，而功率放大器的功放效率很大程度上影響終端的耗電量。比如CDMA系統(tǒng)均有復(fù)雜的功率控制，要求終端發(fā)射功率動(dòng)態(tài)范圍很大，約有80dB，所以對(duì)射頻功率放大器的線形度要求很高，就需要使用甲類功率放大器，而甲類放大器的功放效率低(約30%)，因此在發(fā)射相同功率時(shí)CDMA終端無(wú)線收發(fā)信機(jī)就要消耗較大的電量。
(3)終端顯示屏、揚(yáng)聲器、鍵盤背光燈等外圍器件的耗電量
終端顯示屏大小、背光燈亮度、揚(yáng)聲器類型(蜂鳴器或高位和弦樂)和聲音強(qiáng)度、鍵盤燈強(qiáng)度等因素也影響著終端工作時(shí)的耗電量。
(4)終端的電源管理方案和省電優(yōu)化措施
終端軟件控制上是否具備有效的電源管理功能和省電優(yōu)化措施對(duì)終端耗電性能有著舉足輕重的作用，高效節(jié)能的電源管理方案能夠保證終端在各種工作狀態(tài)時(shí)既方便用戶使用又能將終端各耗電單元的能耗降到最低，關(guān)閉不必要的耗電電路和器件。
(5)終端電池性能
很顯然，電池容量越大，終端的待機(jī)時(shí)長(zhǎng)和通話時(shí)長(zhǎng)就越大，但受電池制造工藝水平的影響，電池容量和電池體積、重量存在相互制約的關(guān)系，終端的電池容量不得不控制在一定的范圍之內(nèi)。
3.2 和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境相關(guān)的外在因素
(1)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量
如無(wú)線信號(hào)強(qiáng)度、網(wǎng)絡(luò)覆蓋情況、基站交疊覆蓋區(qū)域的信號(hào)穩(wěn)定性等。終端若頻繁進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)捕獲則必然增加終端待機(jī)時(shí)的耗電量。
(2)終端的移動(dòng)情況
相對(duì)而言，終端移動(dòng)次數(shù)越頻繁越容易耗電。
(3)網(wǎng)絡(luò)參數(shù)值的設(shè)置
如cdma2000系統(tǒng)中的SCI參數(shù)，WCDMA和TD-SCDMA系統(tǒng)中的DRX參數(shù)，這兩個(gè)參數(shù)決定終端在空閑狀態(tài)時(shí)醒來(lái)監(jiān)聽尋呼信道消息的時(shí)間間隔，時(shí)間間隔大意味著終端醒來(lái)的次數(shù)就少，則終端待機(jī)時(shí)間相對(duì)就長(zhǎng)，這兩個(gè)參數(shù)對(duì)終端待機(jī)耗電影響比較明顯。其它參數(shù)如基于時(shí)間登記的周期計(jì)時(shí)器，也會(huì)對(duì)終端待機(jī)耗電產(chǎn)生影響。
4、3G終端耗電性能的特點(diǎn)
(1)總體來(lái)看，目前3G終端耗電量略高于2G終端
這一方面和3G技術(shù)的復(fù)雜性相關(guān)。3G的CDMA技術(shù)復(fù)雜，基帶數(shù)據(jù)處理量大，射頻功率放大器的線形度要求很高，結(jié)合前面的分析就不難理解這些特點(diǎn)都會(huì)導(dǎo)致3G終端基帶處理芯片和射頻芯片組的耗電量相對(duì)增加。
另一方面也和3G終端能夠提供的業(yè)務(wù)質(zhì)量水平有關(guān)。3G終端為了更好地支持多媒體業(yè)務(wù)和提供更好的服務(wù)質(zhì)量，終端一般都是彩色顯示屏且較大，揚(yáng)聲器使用高位和弦樂，基本都具備高分辨率攝像頭，圖像質(zhì)量較高，這些高品質(zhì)的功能器件在提升通信服務(wù)質(zhì)量的同時(shí)也無(wú)不增加了終端能耗。
(2)不同終端的耗電水平差異較大
說(shuō)明3G終端總體的耗電水平還有很大的提高空間。
(3)3G終端提供的業(yè)務(wù)種類豐富，而不同業(yè)務(wù)耗電量差距很大。
(4)USB數(shù)據(jù)線可以為終端供電
這在一定程度上降低了聯(lián)機(jī)時(shí)分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)終端耗電性能的要求。
5、提高終端耗電性能的建議措施
(1)從終端自身性能改進(jìn)
要從根本上提高終端的耗電性能必須從終端的整體解決方案入手，努力降低核心芯片組的能耗，選取能耗低的外圍器件，合理設(shè)計(jì)整機(jī)電路結(jié)構(gòu)，并強(qiáng)化電源管理功能，進(jìn)行有效的省電控制。
(2)優(yōu)化運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境
進(jìn)一步提高無(wú)線網(wǎng)絡(luò)覆蓋質(zhì)量，減少服務(wù)盲區(qū)，盡可能實(shí)現(xiàn)無(wú)縫覆蓋；并優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)參數(shù)設(shè)置，使終端在保證業(yè)務(wù)功能正常的前提下能更省電的工作。
雖然目前國(guó)際上還沒有制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)終端耗電性能的具體指標(biāo)進(jìn)行明確的量化要求，但為了更好地滿足廣大移動(dòng)用戶高水平通信服務(wù)質(zhì)量的要求，終端廠商和網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商應(yīng)對(duì)終端耗電性能給予高度重視，并采取切實(shí)有效的措施共同努力提高終端的待機(jī)時(shí)長(zhǎng)和通話時(shí)長(zhǎng)。
終端的耗電性能是評(píng)價(jià)終端總體性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，并且和移動(dòng)用戶密切相關(guān)，因此改善終端耗電性能對(duì)提高移動(dòng)用戶滿意度有重要的現(xiàn)實(shí)意義，特別是對(duì)于我國(guó)未來(lái)3G移動(dòng)用戶，高水平的終端耗電性能將會(huì)很大程度上提升大家對(duì)3G通信服務(wù)質(zhì)量的滿意度，從而促進(jìn)3G通信市場(chǎng)的繁榮。
