高效基帶信號處理系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求2012年12月11日遞交的發(fā)明名稱為"高效基帶信號處理系統(tǒng)和方 法"的第13/711，325號美國非臨時專利申請案的在先申請優(yōu)先權(quán)，該在先申請的內(nèi)容W引 用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明通常設(shè)及通信系統(tǒng)，尤其設(shè)及一種高效基帶信號處理系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 大體來說，業(yè)界對于無線基帶信號處理的廣泛實踐基于該樣一個認識；盡管定點 算法設(shè)計過程是枯燥并且耗時的工作，通常需要相當一部分的研發(fā)（R&D)時間和資金投 入，而浮點計算則不需要，但是與定點運算相比，浮點運算的建立沒那么經(jīng)濟合算并且運行 功效低。
[0004] 無線通信如今已經(jīng)成為每個人日常生活的一部分。無線射頻鏈路將手機與蜂窩網(wǎng) 絡(luò)連接起來，蜂窩網(wǎng)絡(luò)又與互聯(lián)網(wǎng)相連，為人們提供基本的語音通信W及各種其他業(yè)務(wù)，例 如短信、電子郵件、互聯(lián)網(wǎng)訪問W及其他業(yè)務(wù)應(yīng)用。典型的移動手機應(yīng)用的無線覆蓋范圍從 小的小區(qū)應(yīng)用的幾百米到農(nóng)村地區(qū)的宏小區(qū)應(yīng)用的10公里之間變化。人們在家里使用無 線局域網(wǎng)，即"WiFi",WiFi使得筆記本電腦和智能手機等便攜式計算設(shè)備無縫地接入互聯(lián) 網(wǎng)。WiFi的覆蓋范圍最多至一百米。藍牙是另一種流行的無線技術(shù)，具有更小的覆蓋范圍， 最多只能至10米。藍牙最初旨在替代有線電纜。如今，藍牙技術(shù)廣泛應(yīng)用于手機，用于在 手機聽筒與附近的手機之間建立無線連接。
[0005] 該些處于無線鏈路每一側(cè)的無線通信系統(tǒng)，無論其覆蓋范圍大小，具有至少一根 發(fā)射機天線和至少一根接收機天線。通常采用的天線配置包括接收機分集（兩根或兩根W 上接收天線）、發(fā)射機波束成形（兩根或兩根W上發(fā)射天線）和MIMO(多輸入多輸出）（多 根發(fā)射機和接收機天線）。
[0006] 在移動手機通信中，通信鏈路的一側(cè)為移動臺，而另一側(cè)為基站。在基于GSM 的3GPP系列標準中，GMSK(2G)和邸GE(2. 5G)都采用接收機天線分集，而WCDMA(3G)和 LTE(4G)采用波束成形和/或MIMO。GMSK/邸GE-般設(shè)及時分多址（TDMA)(物理層鏈路） 技術(shù)，WCDMA采用碼分多址（CDMA)技術(shù)，而LTE的下行鏈路采用正交頻分多址接入（(FDMA) 技術(shù)，上行鏈路則采用單信道頻分多址（SC-抑MA)技術(shù)。該=種不同的物理鏈路技術(shù)分別 需要=種截然不同的基帶信號處理技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 根據(jù)一個實施例，提供了一種通信設(shè)備中進行數(shù)字基帶信號處理的方法。該方法 包括；使用第一浮點處理單元進行基帶信號處理過程的多天線檢測部分，W及使用半精度 浮點處理單元進行該基帶信號處理過程的所有其他部分。該第一浮點處理單元的位寬大于 該半精度浮點處理單元的位寬。
[000引根據(jù)另一實施例，一種裝置包括數(shù)字信號處理器，用于：使用第一浮點處理單元進 行基帶信號處理過程的多天線檢測部分，W及使用半精度浮點處理單元進行該基帶信號處 理過程的所有其他部分。該第一浮點處理單元的位寬大于該半精度浮點處理單元的位寬。
[0009] 根據(jù)又一實施例，一種通信設(shè)備包括數(shù)字信號處理器，用于；使用第一浮點處理單 元進行基帶信號處理過程的多天線檢測部分，W及使用半精度浮點處理單元進行該基帶信 號處理過程的所有其他部分。該第一浮點處理單元的位寬大于該半精度浮點處理單元的位 寬。
【附圖說明】
[0010] 為了更完整地理解本發(fā)明及其優(yōu)點，現(xiàn)在參考W下結(jié)合附圖進行的描述，相同的 數(shù)字表示相同的對象，其中：
[0011] 圖1示出了可W由根據(jù)本公開的高效基帶信號處理系統(tǒng)實現(xiàn)的示例性通信系統(tǒng)；
[0012] 圖2示出了根據(jù)本公開某些實施例的包括圖1中基帶處理子系統(tǒng)的若干組件的例 子；
[0013] 圖3A、圖3B和圖3C示出了根據(jù)本公開實施例的分別實現(xiàn)增強型數(shù)據(jù)GSM演進 (邸GE)、碼分多址接入（WCDMA)和長期演進（LT巧技術(shù)的示例性基帶信號處理子系統(tǒng)；
[0014] 圖4A、圖4B和圖4C示出了根據(jù)本公開實施例的分別實現(xiàn)邸GE、WCDMA和LTE技 術(shù)的接收機中的示例性基帶信號處理子系統(tǒng)；
[0015] 圖5示出了根據(jù)本公開實施例的用于進行基帶處理的示例性片上系統(tǒng)（SoC);
[0016] 圖6A和圖6B分別示出了本公開實施例可W采用的16位半精度浮點格式和28位 浮點格式；
[0017] 圖7示出了根據(jù)本公開實施例的可W供圖5中的SoC用于處理一個或多個輸入的 基帶流的示例性流程；
[001引圖8示出了根據(jù)本公開實施例的示例性累積架構(gòu)；
[0019] 圖9示出了根據(jù)本公開實施例的用于實現(xiàn)可變精度浮點計算的示例性流程；
[0020] 圖10示出了根據(jù)本公開實施例的用于執(zhí)行多天線檢測過程中各種計算步驟的示 例性流程圖1000。
【具體實施方式】
[0021] W下討論的圖1至10W及該專利文檔中的各種實施例僅用于通過舉例說明的方 式描述本發(fā)明的原理，而不應(yīng)W任何方式理解為對本發(fā)明范圍的限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員可 W理解的是，本發(fā)明的原理可W通過任何一種設(shè)置合理的設(shè)備或系統(tǒng)實現(xiàn)。
[0022] 圖1示出了可W由根據(jù)本公開的高效基帶信號處理系統(tǒng)實現(xiàn)的示例性通信系統(tǒng) 100。W下描述可W參考符合一個或多個通信規(guī)范/標準的通信系統(tǒng)。但是，該基帶信號處 理系統(tǒng)可W由任何合適類型的發(fā)送和接收數(shù)字格式的數(shù)據(jù)的通信系統(tǒng)來實現(xiàn)。
[002引通信系統(tǒng)100包括RF子系統(tǒng)102,其中，RF子系統(tǒng)102包括帶有發(fā)射機路徑和接 收機路徑的收發(fā)器。RF子系統(tǒng)102也可稱為"RF前端"。RF前端102的發(fā)射機部分接收基 帶信號處理子系統(tǒng)104生成的數(shù)字基帶信號，將該信號升頻，并通過一根或多根天線108將 其作為RF信號（例如，在RF載波中）發(fā)送。接收機部分通過所述一根或多根天線110接 收RF信號并將該RF信號降頻為數(shù)字基帶信號，W供基帶信號處理子系統(tǒng)104進行后續(xù)處 理。
[0024] 雖然從物理或邏輯上看，數(shù)模轉(zhuǎn)換器值A(chǔ)0112和模數(shù)轉(zhuǎn)換器（AD0114為RF前端 102的一部分，但可替代地，DAC112和ADC114可W看作是基帶信號處理子系統(tǒng)104的一 部分。
[0025] 鏈路/應(yīng)用子系統(tǒng)106包括媒體訪問控制（MediaAccessControl,MAC)處理系 統(tǒng)116。MAC處理系統(tǒng)116負責將用戶信息（數(shù)據(jù)）流組合為用于RF傳輸?shù)膱笪?，W及從 接收到的數(shù)據(jù)流中為每個用戶提取信息流。應(yīng)用處理系統(tǒng)118與用戶應(yīng)用（比如通信系統(tǒng) 100中的多媒體處理）相關(guān)。
[0026] 通信系統(tǒng)100可移動/固定用戶站或者基站的形式實現(xiàn)。在接收機路徑上， 射頻子系統(tǒng)（RF前端）將射頻（R巧信號從載頻降頻至基帶；在發(fā)射機路徑上，RF子系統(tǒng)將 基帶信號轉(zhuǎn)換為載波頻率進行RF傳輸?；鶐ё酉到y(tǒng)通常稱為該通信系統(tǒng)的"物理層"。多 訪問控制（MAC)子系統(tǒng)負責將用戶信息流組合為用于RF傳輸?shù)膱笪?，W及從接收到的數(shù)據(jù) 流中為每個用戶提取信息流。應(yīng)用處理與用戶應(yīng)用（例如多媒體處理）相關(guān)。
[0027] 根據(jù)本公開某些實施例，基帶信號處理子系統(tǒng)104包括片上系統(tǒng)（SoC) 120,該片 上系統(tǒng)120用于為接收到和/或已發(fā)送的信號進行基帶信號處理過程。下面將詳細介紹該 SoC120的細節(jié)。
[002引圖2示出了根據(jù)本公開某些實施例的包括圖1中基帶處理子系統(tǒng)104的若干組件 的例子。具體地，圖2中的基帶處理子系統(tǒng)104包括基帶處理組件202和前向糾錯（陽C) 組件204。傳輸路徑中的陽C組件204進行信道編碼，將冗余比特引入用戶信息比特流，并 在接收機路徑上進行信道解碼，使用冗余比特來糾正移動信道產(chǎn)生的誤碼。傳輸路徑中的 基帶信號處理組件202的作用是從已編碼的比特流中生成用于RF傳輸?shù)幕鶐盘?。接?機路徑中的基帶信號處理組件202的作用是從接收到的基帶信號中恢復(fù)傳輸?shù)谋忍亓鳌?br>[0029] 基帶信號處理組件202的傳統(tǒng)實現(xiàn)方式是采用定點計算，該些定點計算在數(shù)字信 號處理系統(tǒng)（比如數(shù)字信號處理器值SP))內(nèi)的軟件（SW)中進行和/或在通常稱作硬件加 速器（HAC)的硬件應(yīng)用專用集成電路（ASIC)中進行。該一做法為業(yè)界廣泛采用的原因是 人們相信與定點實現(xiàn)方式相比，通過浮點實現(xiàn)基帶信號處理的方式更加復(fù)雜（設(shè)計和制造 沒那么經(jīng)濟合算）且功效低。
[0030] 在微處理器、DSP和HAC等數(shù)字處理器中進行基本數(shù)字數(shù)值運算和擴展數(shù)字數(shù)值 運算的邏輯元件有加法器、乘法器等等。擴展運算包括平方根、除法等需要大量數(shù)字處理的 運算，因此復(fù)雜程度高。數(shù)字處理器的整體性能通常取決于其包含的邏輯元件的速度和能 效。
[0031] 加法器和乘法器等的設(shè)計很大程度上取決于它們所運算的數(shù)字的格式表示方式。 微處理器和DSP等的成本與實現(xiàn)其包括的邏輯元件所需要的娃片面積大體上成正比。為最 終成品提供具有競爭力的設(shè)計時，需要考慮的一個重要因素是提升進行數(shù)值運算所需的速 度。此處采用的數(shù)字的浮點表示方式能夠?qū)?shù)值運算的速度W及實現(xiàn)方式所需娃片面積具 有實質(zhì)性的影響。根據(jù)某些實施例，相對于傳統(tǒng)的定點處理系統(tǒng)，SoC120可