[發明專利]一種動態調整編解碼處理器電壓和/或頻率的方法和裝置

有效

• 申請號: 202010185595.8
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111342937B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 李強;王堯;葉東翔;朱勇
• 申請（專利權）人: 北京百瑞互聯技術有限公司
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;G10L19/00;G10L19/04
• 代理公司: 北京國科程知識產權代理事務所(普通合伙) 11862
• 代理人: 曹曉斐

本發明公開了一種動態調整編解碼處理器電壓和/或頻率的方法和裝置，屬于藍牙無線通訊技術領域。本發明的動態調整編解碼處理器電壓和/或頻率的方法包括：離線估計：將典型的編碼或解碼參數組合和需求值保存為離線估計表格；在線處理：在編碼或解碼過程中，根據當前幀的算法復雜度的變化得到第一調整指示；根據歷史幀的編碼或解碼時間預測當前幀的編碼或解碼時間并得到第二調整指示；根據第一調整指示和第二調整指示得到第三調整指示，根據第三調整指示調整電壓和/或頻率，在編碼或解碼結束后，處理器進入低功耗模式等待下一幀。本發明在滿足系統延遲要求的前提下，實時降低處理器的工作電壓和/或頻率，達到節省功耗，延長設備使用壽命的目的。

技術領域

本發明涉及藍牙無線通訊技術領域，特別涉及一種動態調整編解碼處理器電壓和/或頻率的方法和裝置。

背景技術

隨著移動通信領域的不斷發展，藍牙技術的應用也越來越廣，尤其在藍牙音頻的應用方面。

目前藍牙國際聯盟聯合眾多廠商推出LC3編解碼技術，由于LC3編解碼技術，其具有較低延遲、較高音質和編碼增益以及在藍牙領域無專利費的優點，受到廣大廠商的關注，由于LC3推出的初衷是要滿足低功耗藍牙領域的音頻應用，所以對功耗要求非常嚴格，另外，藍牙低功耗（Bluetooth Low Energy，簡稱BLE）音頻的一個重要特性就是低延遲，如何同時滿足這兩個條件極具挑戰性。

移動設備中運行音頻編解碼的處理器（處理器可能為可以運行LC3編解碼的CPU、數字信號處理器DSP或專用集成電路ASIC電路，以下統稱為處理器）消耗的功耗比例較大。為了節省功耗，很多嵌入式系統級芯片SOC采用動態電壓頻率調整技術（DVFS技術），在系統運行時或者根據系統運行負荷（如CPU占用率）或者根據運算量的估計（如應用的算法復雜度），實時調整處理器的工作頻率和電壓，達到節省功耗的目的，但對于藍牙BLE音頻，特別是LC3并不適用，原因如下：

1）舉例來說，傳統的Linux操作系統已經有DVFS的策略模型，但是這些策略僅僅是從CPU的占用率出發，根據CPU占用率設置多個調頻閾值和調頻間隔，每隔一段時間，查看CPU的占用率，根據是否到達閾值決定進行是否進行升頻或降頻操作，其中調整的時間間隔通常為20~50ms甚至更長時間，而對于LC3，幀長為10ms或者7.5ms，可以使用更短的時間間隔取得更及時的調整；

2）另外，傳統的DVFS技術基于CPU的占用率的策略，雖然可以節省功耗，但對于低延遲的藍牙音頻應用，有很大的風險，詳述如下，

例如，對于每幀10ms的數據，假定處理器在特定的電壓和/或頻率可以4ms完成編碼，在使用DVSF技術降低頻率和電壓后，處理器編碼時間增加到9ms，此時雖然降低了系統功耗，但整體的系統延遲（藍牙發射端）至少增加了5ms，這對于面向低延遲的應用有可能影響用戶體驗，如使用藍牙設備打游戲。

圖1是一個典型的基于LC3編解碼的系統延遲構成圖，從圖1中可以看出，每幀10ms的音頻輸入數據：

1）在藍牙發射端，4ms完成編碼，處理器有將近6ms空閑（在處理器上其他任務耗時很小，此處暫不考慮）；

2）在藍牙接收端，1.5ms完成解碼（此處假定編碼和解碼使用相同的處理器平臺及相同的測試條件，如相同的工作頻率和/或電壓等），處理器有將近8.5ms的空閑。

可見，在發射端和接收端處理器都有較多的空閑時間，導致一定的功耗浪費，從節省功耗的角度，可以降低工作電壓和/或頻率，但卻會導致編解碼的時間變長，直接導致系統延遲增加，影響用戶體驗，矛盾由此產生：

1）為了使功耗最小化，需要使得處理器的工作電壓和/或頻率盡可能小，但這又導致編碼或解碼的時間變長，從而導致系統的延遲增加。

2）為了使系統的延遲最小化，需要編碼或解碼的時間盡可能短，那么處理器的工作頻率和/或電壓要盡可能高，這又會導致系統的功耗增加。

發明內容