高效基帶信號處理系統和方法
【專利說明】
[0001] 本申請要求2012年12月11日遞交的發明名稱為"高效基帶信號處理系統和方 法"的第13/711，325號美國非臨時專利申請案的在先申請優先權，該在先申請的內容W引 用的方式并入本文。
技術領域
[0002] 本發明通常設及通信系統，尤其設及一種高效基帶信號處理系統和方法。
【背景技術】
[0003] 大體來說，業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（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濟合算并且運行 功效低。
[0004] 無線通信如今已經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 絡連接起來，蜂窩網絡又與互聯網相連，為人們提供基本的語音通信W及各種其他業務，例 如短信、電子郵件、互聯網訪問W及其他業務應用。典型的移動手機應用的無線覆蓋范圍從 小的小區應用的幾百米到農村地區的宏小區應用的10公里之間變化。人們在家里使用無 線局域網，即"WiFi",WiFi使得筆記本電腦和智能手機等便攜式計算設備無縫地接入互聯 網。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，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，藍牙技術廣泛應用于手機，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的無線通信系統，無論其覆蓋范圍大小，具有至少一根 發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）、發射機波束成形（兩根或兩根W上發射天線）和MIMO(多輸入多輸出）（多 根發射機和接收機天線）。
[0006] 在移動手機通信中，通信鏈路的一側為移動臺，而另一側為基站。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-般設及時分多址（TDMA)(物理層鏈路） 技術，WCDMA采用碼分多址（CDMA)技術，而LTE的下行鏈路采用正交頻分多址接入（(FDMA) 技術，上行鏈路則采用單信道頻分多址（SC-抑MA)技術。該=種不同的物理鏈路技術分別 需要=種截然不同的基帶信號處理技術。
【發明內容】
[0007] 根據一個實施例，提供了一種通信設備中進行數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引根據另一實施例，一種裝置包括數字信號處理器，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] 根據又一實施例，一種通信設備包括數字信號處理器，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明及其優點，現在參考W下結合附圖進行的描述，相同的 數字表示相同的對象，其中：
[0011] 圖1示出了可W由根據本公開的高效基帶信號處理系統實現的示例性通信系統；
[0012] 圖2示出了根據本公開某些實施例的包括圖1中基帶處理子系統的若干組件的例 子；
[0013] 圖3A、圖3B和圖3C示出了根據本公開實施例的分別實現增強型數據GSM演進 (邸GE)、碼分多址接入（WCDMA)和長期演進（LT巧技術的示例性基帶信號處理子系統；
[0014] 圖4A、圖4B和圖4C示出了根據本公開實施例的分別實現邸GE、WCDMA和LTE技 術的接收機中的示例性基帶信號處理子系統；
[0015] 圖5示出了根據本公開實施例的用于進行基帶處理的示例性片上系統（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示出了根據本公開實施例的示例性累積架構；
[0019] 圖9示出了根據本公開實施例的用于實現可變精度浮點計算的示例性流程；
[0020] 圖10示出了根據本公開實施例的用于執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 式描述本發明的原理，而不應W任何方式理解為對本發明范圍的限制。本領域技術人員可 W理解的是，本發明的原理可W通過任何一種設置合理的設備或系統實現。
[0022] 圖1示出了可W由根據本公開的高效基帶信號處理系統實現的示例性通信系統 100。W下描述可W參考符合一個或多個通信規范/標準的通信系統。但是，該基帶信號處 理系統可W由任何合適類型的發送和接收數字格式的數據的通信系統來實現。
[002引通信系統100包括RF子系統102,其中，RF子系統102包括帶有發射機路徑和接 收機路徑的收發器。RF子系統102也可稱為"RF前端"。RF前端102的發射機部分接收基 帶信號處理子系統104生成的數字基帶信號，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信號降頻為數字基帶信號，W供基帶信號處理子系統104進行后續處 理。
[0024] 雖然從物理或邏輯上看，數模轉換器值A0112和模數轉換器（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104的一 部分。
[0025] 鏈路/應用子系統106包括媒體訪問控制（MediaAccessControl,MAC)處理系 統116。MAC處理系統116負責將用戶信息（數據）流組合為用于RF傳輸的報文，W及從 接收到的數據流中為每個用戶提取信息流。應用處理系統118與用戶應用（比如通信系統 100中的多媒體處理）相關。
[0026] 通信系統100可移動/固定用戶站或者基站的形式實現。在接收機路徑上， 射頻子系統（RF前端）將射頻（R巧信號從載頻降頻至基帶；在發射機路徑上，RF子系統將 基帶信號轉換為載波頻率進行RF傳輸。基帶子系統通常稱為該通信系統的"物理層"。多 訪問控制（MAC)子系統負責將用戶信息流組合為用于RF傳輸的報文，W及從接收到的數據 流中為每個用戶提取信息流。應用處理與用戶應用（例如多媒體處理）相關。
[0027] 根據本公開某些實施例，基帶信號處理子系統104包括片上系統（SoC) 120,該片 上系統120用于為接收到和/或已發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。
[002引圖2示出了根據本公開某些實施例的包括圖1中基帶處理子系統104的若干組件 的例子。具體地，圖2中的基帶處理子系統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傳輸的基帶信號。接收 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傳輸的比特流。
[0029] 基帶信號處理組件202的傳統實現方式是采用定點計算，該些定點計算在數字信 號處理系統（比如數字信號處理器值SP))內的軟件（SW)中進行和/或在通常稱作硬件加 速器（HAC)的硬件應用專用集成電路（ASIC)中進行。該一做法為業界廣泛采用的原因是 人們相信與定點實現方式相比，通過浮點實現基帶信號處理的方式更加復雜（設計和制造 沒那么經濟合算）且功效低。
[0030] 在微處理器、DSP和HAC等數字處理器中進行基本數字數值運算和擴展數字數值 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、除法等需要大量數字處理的 運算，因此復雜程度高。數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計很大程度上取決于它們所運算的數字的格式表示方式。 微處理器和DSP等的成本與實現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計時，需要考慮的一個重要因素是提升進行數值運算所需的速 度。此處采用的數字的浮點表示方式能夠對數值運算的速度W及實現方式所需娃片面積具 有實質性的影響。根據某些實施例，相對于傳統的定點處理系統，SoC120可