CPC技术如何降低智能手机的功耗

作者: ST-Ericsson 公司 Rickard Ljung

智能手机如何变成一种商品，智能手机上网变得如何简单，我又如何突然地开始习惯几年前就已经习惯的电池充电周期，这一系列过程难道不令人惊叹吗？我最好是习惯电池的使用寿命，或者是否存在任何隐藏的电力贮备？

智能手机的主CPU是为处理现代操作系统环境的需求而设计的，当然，电池总容量中相当多的电量是被主CPU消耗掉的，但是，还有相当一大部分电量是被射频解决方案及其功率放大器消耗掉的，特别是，当智能手机在距离基站稍远一点的地方全功率发送数据时，这部分电路的功耗明显增大。如果再看YouTube网络视频，电池电量很快就会被消耗一空。放心吧，明天会更美好。

就在几年前我们启动HSPA+调制解调器研发项目时，有几名工程师也着手研发一项叫做连续分组连接（Continuous Packet Connectivity , CPC）的技术。今天，我们把这项技术全都集成到了我们的Thor HSPA+ M57x0系列纤型调制解调器内，随着电信运营商不断在通信网络内引入CPC技术，将有越来越多的手机具备这项功能。说实话，这项技术值得期待，因为它是大幅降低射频芯片功耗的有效方式。

那么，CPC是如何工作的呢？

CPC是一种在很短的间隔内打开然后关闭射频发射器/接收器的控制方法，甚至在有效数据会话过程中也不会停止开关操作。



这项技术在发送数据时的省电效果最明显，而一款没有CPC功能的智能手机只会连续不断地做一件事情：不是发送数据就是接收数据，这对电池电量是一种浪费。针对这个问题，CPC技术定义了一种叫做不连续发送（DTX）的机制。同时，CPC还定义了一个与其对应的叫做不连续接收（DRX）的机制。智能手机利用这两种机制开关射频调制解调器的发射和接收电路，包括功率放大器。

事实上，当一个调制解调器通过一个无线蜂窝数据网络发送视频流或VoIP通话的IP包时，在这些数据包之间存在大量的时间，可以将其用于发送其它数据或进入睡眠模式。Thor M57x0调制解调器的数据容量特别大，只有下载恐怖的海量数据才会真地堵塞数据通道。视频流传输通常只需几兆位每秒的平均数据速率，而音频流对数据速率的要求则更低，几百个kbps即可。

CPC技术正是利用这些特点来确保高射频链路性能得到充分利用，以21Mbps的数据速率传输数据串。在闲置时隙之间，使射频收发器和功率放大器进入静默模式。调制解调器将从网络获得一个描述如何配置收发时隙的活动模式，在这些时隙之间收发器可以暂时进入睡眠。能否充分利用这项技术，完全取决于调制解调器软件。

网络对数据发送或接收方法的估算能力越强，调制解调器收发器可用于睡眠的时隙就越多。同样地，调制解调器在活动与静默之间的转换速度越快，调制解调器能够打盹短睡的次数就越多。



我提供的几组数据

自从CPC技术引入Thor M570调制解调器平台后，我们的工程师始终在忙于优调这项技术。据我看到的最新的实验室报告，以数据流传输为例，如果没有CPC功能，调制解调器的功耗为200 mA，如果开启CPC功能，功耗则降至150 mA左右。实际入网现场测试也证实了这一点，在浏览网页或观看网络视频时，电池使用寿命提高20%以上。

当发射功率是0dBm时，这项技术开始省电。因为当输出功率很大时，功率放大器消耗更多的电流。CPC的省电效果与功放的功耗成正比。当发射功率很大时，省电效果甚至会更加明显。同样地，因为还有进一步优调的空间，例如，网络端可以进一步优调，我们预计未来省电效果会达到50%。

我说过ST-Ericsson所有的HSPA+调制解调器，包括Thor M570、M5720、M5730和M5780，都采用了CPC技术吗？当然说过，没有说过的是周围的几家实验室正在做类似的研发活动，以进一步提升射频基带处理器和应用处理器的能效，所以，未来看起来相当美好，不是吗？