基于DVFS的移动通信终端省电方案
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因此 Ｄ Ｆ Ｖ Ｓ处理器在能够达到所需要的频率前提下 ，将 尽量使供 电电压最小化 。Ｄ Ｓ处理器 只支持有限数 目 ＶＦ
的离散电压 、频率档 ，一般 可构建一个频率与 电压 的查 询表 ，然后把该对照表以硬编码的方式写到芯片 中。
当频率由高到低调整时， 应该先降频率， 再降 电压 ； ， 相反 当升高频率时，应该先升 电压 ，再升频率 。
Ｔ — Ｃ ＭＡ产 业 的发展有着 重大 的技术 意义和现 实 Ｄ ＳＤ
意 义。
收稿日期 ： ０】 ０— ６ ２ ；一 ４ ０
跟踪。射频单元 目 前已 有多家实现了单片集成。
（） 拟 中频 单元 ： ２模 主要包 括模数变换 器 （ Ｃ） ＡＤ
和数模变换器 （ ＡＣ）等部件。 Ｄ
２ Ｄ ＳＤ Ｔ － Ｃ ＭＡ终 端 的功 率 消耗
２ １Ｔ — Ｃ Ｍ ． Ｄ ＳＤ Ａ终端的总体结构
Ｔ ～ Ｃ ＭＡ用户终端的硬件方框图如图 １ Ｄ ＳＤ 【所示 ， ３ 主要包括 以下几个单元。 （ ） 频单元 ： １射 它的典 型构造是一种工 作于 ２ Ｈｚ Ｇ
支持 高速率 的数 据下 载和视频 电话等丰富 的多媒体应 用 ，为此增加 了复杂 的物理层数字信号处理和高层协议 栈软件处理，大大增加了终端省电的处理难度 … 。 Ｔ ＳＤ Ｄ－ Ｃ ＭＡ终端的功耗受到无线环境 ， 网络配置， 协议栈控制 以及终端软硬件方案 ，电源管理 ，芯片本身 的低功耗设计及其工艺特性等诸多因素 的影响，其 中起
ＴＥＬＥＣ ＯＭ ＥＮ ＧＩ ＮＥＥＲ Ｉ Ｇ ＴＥ ＣＨＮＩ Ｎ ＣＳ ＡＮ Ｄ Ｓ Ｔ ＡＮ ＤＡ ＲＤ Ｉ ＺＡ Ｔ Ｏ Ｎ Ｉ
基于Ｄ Ｆ 的移动通信终端省 电方案★ Ｖ Ｓ
李 方伟 ，李 晗
（ 重庆 邮 电大学移 动通信 重点 实验 室 ，重庆 ４ ０ ６ ） ０ ０ ５
摘 要 本文首先概述 了Ｔ — Ｃ ＭＡ Ｄ ｓ Ｄ 终端的耗 电特性 ，接着对动态电压与频率调节技术进行 了分析 ， 最后运用动态 管理技术提出了一种基于动态电压与频率调节技术 的终端省 电方案，有效地 延长了终端的工作时间。 关 键词 Ｄ Ｆ ；Ｔ － Ｃ ＭＡ；用户终端 ；省电 Ｖ Ｓ Ｄ ＳＤ
消耗的最大部分。因此 ，如何 降低动态功率 消耗是现今
最主要 的研究方向。
理器 都 支持 Ｄ Ｓ功 能 ，如英 特 尔的 Ｘ ｃｌ Ａ ＶＦ Ｓａｅ和 ＭＤ
尸 ＝ （× ｄ Ｆ×
（） １
Ａｈｏ＿ｏ ｔｌ ｌ ｎ３ Ｊ
动态 电压与频率调节技术是建立在设计者对 移动终
静 态功率消耗 ： 主要是 由漏 电流产生 ，如公式 （） ２ 所示 。在设备处于不运行模式 占主导位置时 ，静态功率
端当前与即将执行 的任务有 清晰明确的把握基 础上的 ，
８ — ５—
・
２ １ 年 第５ ・ ０１ 期
同时假设处理器的频率和工作电压的调整是实时而且方 数。采集模块的周期根据所述终端所分配的无线承载的
便的。处理器供 电电压 。 与时钟频率 ， 之间的关系 ｃ
Ｔ 为 ：ｆｏ － ＂ ｄ － Ｖ Ｙ ． ｃ￣Ｋ（ ｃｋ＇ — ｌ Ｇ
（） ３ 基带处理单元 ： 这是移动通信终端最主要 的部
｝基金项目 ： 科技重大专项 （ 国家 项目编号 ： ０９￣５０— ０＆ ０ｇｘｓ０— ０ ） ２０Ｚ００５ ０６ ２ｏｚｏ０１ ０４ 重庆市发改委高技术产业技术开发项 目 （ 目 项 编号 ２０ １５） ０９５７。
—
—
８ ４
・ ０ １ 第５ ・ ２ １年 期
中图分类号
Ｔ ８７ Ｎ１
文献标识码
Ａ
文章编号
１０— ５９（０ １ ５ ０ ８— ４ ０８ ５９ ２１）０— ０４ ０
１ 引言
终端 的耗 电性 能是评 价其总 体性能的一 项重要 指
标 ，也是 业界 非 常 关注 的 问题。相 对 ２ Ｇ终端 ，Ｔ — Ｄ ＳＤ Ｃ ＭＡ 终端 除了支持基 本的话音 ，短信业务 以外，还
频率和工作 电压可 以大幅度的降低能量消耗 ，同时又能 满足系统的性能要求。
计终端芯片的最终 目标是将所有的数字及模拟 电路都集
成在一只芯片 中。
２２功率消耗 ． 功率消耗包括动态功率消耗和静态功率消耗 。
动态功率消耗 ： 主要是 由输出信号产生 ，如公式 （） １
动态 电压 与频率调 节 技术大 致可分 为 ３类。第一 类系统 的任务 到达 时间、负载和 截止时 间是事 先知道 的 ｛１ 运用 Ｄ Ｆ ５ ， ６ Ｖ Ｓ技术使处理器工作在 当前所需的状 态 ，同时满足系统硬时延。第二类是需要得到应用程序 和编译器 的支持 】 。第三类是系统没有 要求硬 时延， 也没有应用程 序和编译器 的支持 ” Ｉ￣Ｄ Ｆ ２ Ｖ Ｓ技术的 ｌ
界面的接 口。通常所说的专用芯片就是指此单元。
（） ４ 其他 电路 ： 电源管理 单元 （ 别是省 电电路 ） 特 及外围设备等。电源管理单元 主要完成各个模块 的电源 管理 。外围设备为用户与终端的接 口界 面。
∑Ｉｋ ， ｏＸ ａ
（ ２ ）
可 以通过降低 电路工作频率与工作 电压来获得最低 动态功率消耗 。
图 ｆ 用户 终端 设 备架 构 示 意图
Ｆｘ 是一个常量。 Ｅ＝Ｐ× （ Ｆ× ＝ ｆ （） ３
Ｔ — Ｃ ＭＡ 终端的主要任务集 中在 外围设备、基 Ｄ ＳＤ 带处理单元和射频单元。相应地 ，这三部分也成了终端 耗 电最大的三个模块。其 中，外围设备的省 电技术与其 他 制式的 ２ Ｇ，３ Ｇ终端的省 电技术类似 ，这里不再进行
根据 系统的当前负载 ，预测 统在下一时间段需要的性自 预 铡的性能转换成需要的 率，调整芯 片的时钟设景 根据新的频率 和ｖ ｆ￣ 表计 － ｔ询 ！ 算相应的 电压 ，通知电源管 理模块调整Ｃ ＰＵ电压
从 表 ２可 以看 出 ， 当 Ｔ — Ｃ ＭＡ终 端 在 提 供 Ｄ ＳＤ
表１ 喳 询 表
电压 （ Ｖ）
１． ３
４ 快速 Ｄ Ｆ ＶＳ算法
种基于动态 电压与频率调节 的终端 省电方法，如
频 率 ，（ ｚ ＭＨ ）
２ ６
５ ２
一
１． ７
１． ８ １． ９
７ ８ ｌ４ ０
图２ 所示 。在终端设置一个 采集模块 ，采集与系统负载
有关的信号 ； 终端根据 当前的系统负载对 下一时间段 的 性能进行预测 ； 根据预测的性 能动态调整 时钟频率和工
射频 载波频率 ，再通过线性功率放大器放大到所 需要的
功率 电平并发射 出去 ； 本振参考源是一只温度补偿 的压
控振荡器 ，其输出参考频率 由基带进行控制 ，实 现频率
种情 况 ，本文结合 Ｔ — Ｃ ＭＡ系统及 终端的技术特 Ｄ ＳＤ 性 ，提出了一种基于动态 电压与频率调节技术 的终端省 电方案 ，可有 效地 延长终端 的工作 时间，这 对于推 动
作 电压 。在调整频率和 电压 时，可 以根据不 同业务所需 要的电压和频率值 ， 设置一个 表１ 为 查询表。
开 始
Ｔ — Ｃ ＭＡ终端基带处理器在 不同典型业务下的 ＤＳＤ 动态功耗管理结果如表 ２４所示 。 ｎ
表 ２ Ｔ － Ｃ Ｍ 终端 基 带处 理 器在 不 同类 型 下的 Ｄ ＳＤ Ａ 动态 功 耗 管理结 果
３ ＤＶＦ Ｓ
对于芯片 的功耗 ，降低供 电电压是最直接有效的方 法 ，但是降低 电压 时 ，电路的翻转速度将降低 ，这意 味 着系统必须以较低的时钟频率运行。 由公式 （） 以看 ３可 出，降低工作 频率可 以降低功率 消耗 ，但是单 纯的降低
工作频 率并不能降低能量 。因为对于 一个给定的任务 ，
７ＭＨ ／ ．Ｖ ７Ｍ Ｈ ／ ．Ｖ ２％ ８ ｚ １ ８ ８ ｚ １８ ２ ５ＭＨｚ １７ ５ ＭＨ ／ ．Ｖ ３％ ２ ／ ．Ｖ ２ ｚ １７ １ ２ＭＨｚ １ ３ ｌＭＨ ／ ．Ｖ ６％ ６ ／ ．Ｖ ３ ｚ １３ ２
端判断是 数 据 发 送
■７
采 集与 系统负载有关的佑 号 ，计算 当前的 系统负载
—
服务质量 Ｑ Ｓ要求以及 Ｍａ ｉ ｍ Ｌ ｔｎｙ 最大延迟 ） ｏ ｘｍｕ ａｅｃ （
来确定。对下一时间段的性能进行预测 ，这个过程可 以 由软件实现 ，也可以由硬件实现 。软件实现有多种预测
一
。
其 中，
为 门限电压 ， 和
＾ ｄ
为工艺相 关常数 ｂ 。因此 ，对于一个给定的处理器频
算法可以选择 ，要根据具体的应用来决定 。硬件实现增 强了负载计算的准确性， 但是无法灵活地选择预测算法， 这个缺点可以通过设置不同的预测参数得到一定程度的 弥补。在调整 频率 和 电压 时 ，要 特别注意调整的顺序，
， ／
率， 存在一个使得处理器能够正常工作的最低供 电电压 。
基带 处理 器
业务
ＡＲＭ ＤＳ Ｐ
查询表 ， 减少运算量 。
省 电
３ ４ ｂｔ ｓ 速数据 业 务 １ ４ ８ｋ ｉ 高 ／ ０ ＭＨｚ １ ９ ｌ４ ｚ １ ９ Ｏ ／ ． Ｖ ０ ＭＨ ／ ．Ｖ ％
６ｋｉ ｓ ４ ｂｔ 视频 业 务 ／ １ ．ｋ ｉ ｓ 音业 务 ２２ ｂｔ 话 ／ 空 闲状 态
核 心思想 是动 态调整 处理器 电压 ，以便 提供 “ 刚好 够 用”的 电路速度 ，从而减少了能量消耗。许 多公司的处
所示。 由公式 （） １可知 ，动态功率 消耗和输出负载 电容
Ｃ与工作频率 Ｆ成正 比， 电源电压 与 的平方成正 比。
由此可知 ，当整个芯片操作在高频与高压时 ，所产生 的 功率消耗是相 当大的，而且动态功率消耗是 占整个芯片
讨论。本文的研究是基于基 带处理单元的省电技术。设
然而，我们仍然有办法利用降低供 电电压与时钟频
率的方法 降低 功耗 ，这就 是 ＤＶ Ｓ 动态 电压与技术 ） Ｆ（ 。
目前的处理器在设计 时都考 虑了系统最大的性能要求 ，
而移动终端在大部分 的工作时问里 并不需要这样高 的性 能。因此，在处理器负荷 较轻 的情况下 ，同时降低时钟
决定性作用的则是终端本身的省 电技术 。正是基于这
频段 的线性射频收发信机。目前 ，其接收机均使用零中 频或者接 近零中频的技术 ，Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ解调 ，直接输出 Ｉ 、Ｑ
基带模拟信号至模拟基带接 口 （ ＤＣ ； Ａ ） 而发射机则将
来自Ｄ ＡＣ的模拟 Ｉ 、Ｑ信号 进行 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ调 制 ，变频 至
６ｋ ｉ ｓ ４ｂｔ 视频 业务 时，采用 Ｄ Ｓ技术将 使数字基 带 ／ ＶＦ 芯片的功耗节省 ２％以上 ，而在提供数据处理量较小的 ０ １．ｋ ｉ ｓ 统话音业 务时节 省功耗 ３％ 以上 ，空闲 ２２ｂｔ 传 ／ ０ 状态时节省功耗 ６％以上。 ０ Ｄ Ｆ Ｖ Ｓ技术提出 已经很久了 ，但是这项技术并没有 得到广 泛的应用。其 中一个关键 的因素就是预测的可靠 性 。没有一种预测算法是百分百 准确的 ，而对于实时类 的业务 ，这会极 大地影 响用户 的体验 ，从 而也会影响
图２ 快 速Ｄ Ｆ算 法 ＶＳ
其中，采集模块对系统进行周期性采集 ，即每 Ⅳ 个
传输时间间隔 Ｔ Ｉ Ｔ 采集一次 ， 为大于或者等于 ｌ Ⅳ 的整
８ ６
・
终端的整体 性能。 因此 ，预测 算法 的性 能直 接决定 了 Ｄ Ｆ Ｖ Ｓ机 制的性能。然而，大多数情况下，预测算法性
一
２ １ 年 第５ ・ ０１ 期
பைடு நூலகம்
分， 由数字信号处理器 （ Ｓ ） 专用集成电路 （ Ｉ ， ＤＰ ， ＡＳＣ）
消耗对设备的使用时间起 关键作用 ，如手机处于待机模
式时。在典型的使用案例 中，待机模式的时长是运行模 式时长的 ｌ 倍。 ０
＝
微 中央处理 器 （ Ｐ ，存储器 （ Ｍ）等组成 。它 ＭＣ Ｕ） ＭＥ
将完成终端所有的物理层及高层信号处理 ，和各种人机
的离散电压 、频率档 ，一般 可构建一个频率与 电压 的查 询表 ，然后把该对照表以硬编码的方式写到芯片 中。
当频率由高到低调整时， 应该先降频率， 再降 电压 ； ， 相反 当升高频率时，应该先升 电压 ，再升频率 。
Ｔ — Ｃ ＭＡ产 业 的发展有着 重大 的技术 意义和现 实 Ｄ ＳＤ
意 义。
收稿日期 ： ０】 ０— ６ ２ ；一 ４ ０
跟踪。射频单元 目 前已 有多家实现了单片集成。
（） 拟 中频 单元 ： ２模 主要包 括模数变换 器 （ Ｃ） ＡＤ
和数模变换器 （ ＡＣ）等部件。 Ｄ
２ Ｄ ＳＤ Ｔ － Ｃ ＭＡ终 端 的功 率 消耗
２ １Ｔ — Ｃ Ｍ ． Ｄ ＳＤ Ａ终端的总体结构
Ｔ ～ Ｃ ＭＡ用户终端的硬件方框图如图 １ Ｄ ＳＤ 【所示 ， ３ 主要包括 以下几个单元。 （ ） 频单元 ： １射 它的典 型构造是一种工 作于 ２ Ｈｚ Ｇ
支持 高速率 的数 据下 载和视频 电话等丰富 的多媒体应 用 ，为此增加 了复杂 的物理层数字信号处理和高层协议 栈软件处理，大大增加了终端省电的处理难度 … 。 Ｔ ＳＤ Ｄ－ Ｃ ＭＡ终端的功耗受到无线环境 ， 网络配置， 协议栈控制 以及终端软硬件方案 ，电源管理 ，芯片本身 的低功耗设计及其工艺特性等诸多因素 的影响，其 中起
ＴＥＬＥＣ ＯＭ ＥＮ ＧＩ ＮＥＥＲ Ｉ Ｇ ＴＥ ＣＨＮＩ Ｎ ＣＳ ＡＮ Ｄ Ｓ Ｔ ＡＮ ＤＡ ＲＤ Ｉ ＺＡ Ｔ Ｏ Ｎ Ｉ
基于Ｄ Ｆ 的移动通信终端省 电方案★ Ｖ Ｓ
李 方伟 ，李 晗
（ 重庆 邮 电大学移 动通信 重点 实验 室 ，重庆 ４ ０ ６ ） ０ ０ ５
摘 要 本文首先概述 了Ｔ — Ｃ ＭＡ Ｄ ｓ Ｄ 终端的耗 电特性 ，接着对动态电压与频率调节技术进行 了分析 ， 最后运用动态 管理技术提出了一种基于动态电压与频率调节技术 的终端省 电方案，有效地 延长了终端的工作时间。 关 键词 Ｄ Ｆ ；Ｔ － Ｃ ＭＡ；用户终端 ；省电 Ｖ Ｓ Ｄ ＳＤ
消耗的最大部分。因此 ，如何 降低动态功率 消耗是现今
最主要 的研究方向。
理器 都 支持 Ｄ Ｓ功 能 ，如英 特 尔的 Ｘ ｃｌ Ａ ＶＦ Ｓａｅ和 ＭＤ
尸 ＝ （× ｄ Ｆ×
（） １
Ａｈｏ＿ｏ ｔｌ ｌ ｎ３ Ｊ
动态 电压与频率调节技术是建立在设计者对 移动终
静 态功率消耗 ： 主要是 由漏 电流产生 ，如公式 （） ２ 所示 。在设备处于不运行模式 占主导位置时 ，静态功率
端当前与即将执行 的任务有 清晰明确的把握基 础上的 ，
８ — ５—
・
２ １ 年 第５ ・ ０１ 期
同时假设处理器的频率和工作电压的调整是实时而且方 数。采集模块的周期根据所述终端所分配的无线承载的
便的。处理器供 电电压 。 与时钟频率 ， 之间的关系 ｃ
Ｔ 为 ：ｆｏ － ＂ ｄ － Ｖ Ｙ ． ｃ￣Ｋ（ ｃｋ＇ — ｌ Ｇ
（） ３ 基带处理单元 ： 这是移动通信终端最主要 的部
｝基金项目 ： 科技重大专项 （ 国家 项目编号 ： ０９￣５０— ０＆ ０ｇｘｓ０— ０ ） ２０Ｚ００５ ０６ ２ｏｚｏ０１ ０４ 重庆市发改委高技术产业技术开发项 目 （ 目 项 编号 ２０ １５） ０９５７。
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８ ４
・ ０ １ 第５ ・ ２ １年 期
中图分类号
Ｔ ８７ Ｎ１
文献标识码
Ａ
文章编号
１０— ５９（０ １ ５ ０ ８— ４ ０８ ５９ ２１）０— ０４ ０
１ 引言
终端 的耗 电性 能是评 价其总 体性能的一 项重要 指
标 ，也是 业界 非 常 关注 的 问题。相 对 ２ Ｇ终端 ，Ｔ — Ｄ ＳＤ Ｃ ＭＡ 终端 除了支持基 本的话音 ，短信业务 以外，还
频率和工作 电压可 以大幅度的降低能量消耗 ，同时又能 满足系统的性能要求。
计终端芯片的最终 目标是将所有的数字及模拟 电路都集
成在一只芯片 中。
２２功率消耗 ． 功率消耗包括动态功率消耗和静态功率消耗 。
动态功率消耗 ： 主要是 由输出信号产生 ，如公式 （） １
动态 电压 与频率调 节 技术大 致可分 为 ３类。第一 类系统 的任务 到达 时间、负载和 截止时 间是事 先知道 的 ｛１ 运用 Ｄ Ｆ ５ ， ６ Ｖ Ｓ技术使处理器工作在 当前所需的状 态 ，同时满足系统硬时延。第二类是需要得到应用程序 和编译器 的支持 】 。第三类是系统没有 要求硬 时延， 也没有应用程 序和编译器 的支持 ” Ｉ￣Ｄ Ｆ ２ Ｖ Ｓ技术的 ｌ
界面的接 口。通常所说的专用芯片就是指此单元。
（） ４ 其他 电路 ： 电源管理 单元 （ 别是省 电电路 ） 特 及外围设备等。电源管理单元 主要完成各个模块 的电源 管理 。外围设备为用户与终端的接 口界 面。
∑Ｉｋ ， ｏＸ ａ
（ ２ ）
可 以通过降低 电路工作频率与工作 电压来获得最低 动态功率消耗 。
图 ｆ 用户 终端 设 备架 构 示 意图
Ｆｘ 是一个常量。 Ｅ＝Ｐ× （ Ｆ× ＝ ｆ （） ３
Ｔ — Ｃ ＭＡ 终端的主要任务集 中在 外围设备、基 Ｄ ＳＤ 带处理单元和射频单元。相应地 ，这三部分也成了终端 耗 电最大的三个模块。其 中，外围设备的省 电技术与其 他 制式的 ２ Ｇ，３ Ｇ终端的省 电技术类似 ，这里不再进行
根据 系统的当前负载 ，预测 统在下一时间段需要的性自 预 铡的性能转换成需要的 率，调整芯 片的时钟设景 根据新的频率 和ｖ ｆ￣ 表计 － ｔ询 ！ 算相应的 电压 ，通知电源管 理模块调整Ｃ ＰＵ电压
从 表 ２可 以看 出 ， 当 Ｔ — Ｃ ＭＡ终 端 在 提 供 Ｄ ＳＤ
表１ 喳 询 表
电压 （ Ｖ）
１． ３
４ 快速 Ｄ Ｆ ＶＳ算法
种基于动态 电压与频率调节 的终端 省电方法，如
频 率 ，（ ｚ ＭＨ ）
２ ６
５ ２
一
１． ７
１． ８ １． ９
７ ８ ｌ４ ０
图２ 所示 。在终端设置一个 采集模块 ，采集与系统负载
有关的信号 ； 终端根据 当前的系统负载对 下一时间段 的 性能进行预测 ； 根据预测的性 能动态调整 时钟频率和工
射频 载波频率 ，再通过线性功率放大器放大到所 需要的
功率 电平并发射 出去 ； 本振参考源是一只温度补偿 的压
控振荡器 ，其输出参考频率 由基带进行控制 ，实 现频率
种情 况 ，本文结合 Ｔ — Ｃ ＭＡ系统及 终端的技术特 Ｄ ＳＤ 性 ，提出了一种基于动态 电压与频率调节技术 的终端省 电方案 ，可有 效地 延长终端 的工作 时间，这 对于推 动
作 电压 。在调整频率和 电压 时，可 以根据不 同业务所需 要的电压和频率值 ， 设置一个 表１ 为 查询表。
开 始
Ｔ — Ｃ ＭＡ终端基带处理器在 不同典型业务下的 ＤＳＤ 动态功耗管理结果如表 ２４所示 。 ｎ
表 ２ Ｔ － Ｃ Ｍ 终端 基 带处 理 器在 不 同类 型 下的 Ｄ ＳＤ Ａ 动态 功 耗 管理结 果
３ ＤＶＦ Ｓ
对于芯片 的功耗 ，降低供 电电压是最直接有效的方 法 ，但是降低 电压 时 ，电路的翻转速度将降低 ，这意 味 着系统必须以较低的时钟频率运行。 由公式 （） 以看 ３可 出，降低工作 频率可 以降低功率 消耗 ，但是单 纯的降低
工作频 率并不能降低能量 。因为对于 一个给定的任务 ，
７ＭＨ ／ ．Ｖ ７Ｍ Ｈ ／ ．Ｖ ２％ ８ ｚ １ ８ ８ ｚ １８ ２ ５ＭＨｚ １７ ５ ＭＨ ／ ．Ｖ ３％ ２ ／ ．Ｖ ２ ｚ １７ １ ２ＭＨｚ １ ３ ｌＭＨ ／ ．Ｖ ６％ ６ ／ ．Ｖ ３ ｚ １３ ２
端判断是 数 据 发 送
■７
采 集与 系统负载有关的佑 号 ，计算 当前的 系统负载
—
服务质量 Ｑ Ｓ要求以及 Ｍａ ｉ ｍ Ｌ ｔｎｙ 最大延迟 ） ｏ ｘｍｕ ａｅｃ （
来确定。对下一时间段的性能进行预测 ，这个过程可 以 由软件实现 ，也可以由硬件实现 。软件实现有多种预测
一
。
其 中，
为 门限电压 ， 和
＾ ｄ
为工艺相 关常数 ｂ 。因此 ，对于一个给定的处理器频
算法可以选择 ，要根据具体的应用来决定 。硬件实现增 强了负载计算的准确性， 但是无法灵活地选择预测算法， 这个缺点可以通过设置不同的预测参数得到一定程度的 弥补。在调整 频率 和 电压 时 ，要 特别注意调整的顺序，
， ／
率， 存在一个使得处理器能够正常工作的最低供 电电压 。
基带 处理 器
业务
ＡＲＭ ＤＳ Ｐ
查询表 ， 减少运算量 。
省 电
３ ４ ｂｔ ｓ 速数据 业 务 １ ４ ８ｋ ｉ 高 ／ ０ ＭＨｚ １ ９ ｌ４ ｚ １ ９ Ｏ ／ ． Ｖ ０ ＭＨ ／ ．Ｖ ％
６ｋｉ ｓ ４ ｂｔ 视频 业 务 ／ １ ．ｋ ｉ ｓ 音业 务 ２２ ｂｔ 话 ／ 空 闲状 态
核 心思想 是动 态调整 处理器 电压 ，以便 提供 “ 刚好 够 用”的 电路速度 ，从而减少了能量消耗。许 多公司的处
所示。 由公式 （） １可知 ，动态功率 消耗和输出负载 电容
Ｃ与工作频率 Ｆ成正 比， 电源电压 与 的平方成正 比。
由此可知 ，当整个芯片操作在高频与高压时 ，所产生 的 功率消耗是相 当大的，而且动态功率消耗是 占整个芯片
讨论。本文的研究是基于基 带处理单元的省电技术。设
然而，我们仍然有办法利用降低供 电电压与时钟频
率的方法 降低 功耗 ，这就 是 ＤＶ Ｓ 动态 电压与技术 ） Ｆ（ 。
目前的处理器在设计 时都考 虑了系统最大的性能要求 ，
而移动终端在大部分 的工作时问里 并不需要这样高 的性 能。因此，在处理器负荷 较轻 的情况下 ，同时降低时钟
决定性作用的则是终端本身的省 电技术 。正是基于这
频段 的线性射频收发信机。目前 ，其接收机均使用零中 频或者接 近零中频的技术 ，Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ解调 ，直接输出 Ｉ 、Ｑ
基带模拟信号至模拟基带接 口 （ ＤＣ ； Ａ ） 而发射机则将
来自Ｄ ＡＣ的模拟 Ｉ 、Ｑ信号 进行 Ｑ Ｓ Ｐ Ｋ调 制 ，变频 至
６ｋ ｉ ｓ ４ｂｔ 视频 业务 时，采用 Ｄ Ｓ技术将 使数字基 带 ／ ＶＦ 芯片的功耗节省 ２％以上 ，而在提供数据处理量较小的 ０ １．ｋ ｉ ｓ 统话音业 务时节 省功耗 ３％ 以上 ，空闲 ２２ｂｔ 传 ／ ０ 状态时节省功耗 ６％以上。 ０ Ｄ Ｆ Ｖ Ｓ技术提出 已经很久了 ，但是这项技术并没有 得到广 泛的应用。其 中一个关键 的因素就是预测的可靠 性 。没有一种预测算法是百分百 准确的 ，而对于实时类 的业务 ，这会极 大地影 响用户 的体验 ，从 而也会影响
图２ 快 速Ｄ Ｆ算 法 ＶＳ
其中，采集模块对系统进行周期性采集 ，即每 Ⅳ 个
传输时间间隔 Ｔ Ｉ Ｔ 采集一次 ， 为大于或者等于 ｌ Ⅳ 的整
８ ６
・
终端的整体 性能。 因此 ，预测 算法 的性 能直 接决定 了 Ｄ Ｆ Ｖ Ｓ机 制的性能。然而，大多数情况下，预测算法性
一
２ １ 年 第５ ・ ０１ 期
பைடு நூலகம்
分， 由数字信号处理器 （ Ｓ ） 专用集成电路 （ Ｉ ， ＤＰ ， ＡＳＣ）
消耗对设备的使用时间起 关键作用 ，如手机处于待机模
式时。在典型的使用案例 中，待机模式的时长是运行模 式时长的 ｌ 倍。 ０
＝
微 中央处理 器 （ Ｐ ，存储器 （ Ｍ）等组成 。它 ＭＣ Ｕ） ＭＥ
将完成终端所有的物理层及高层信号处理 ，和各种人机