高效基带信号处理系统和方法
【专利说明】
[0001] 本申请要求2012年12月11日递交的发明名称为"高效基带信号处理系统和方 法"的第13/711，325号美国非临时专利申请案的在先申请优先权，该在先申请的内容W引 用的方式并入本文。
技术领域
[0002] 本发明通常设及通信系统，尤其设及一种高效基带信号处理系统和方法。
【背景技术】
[0003] 大体来说，业界对于无线基带信号处理的广泛实践基于该样一个认识；尽管定点 算法设计过程是枯燥并且耗时的工作，通常需要相当一部分的研发（R&D)时间和资金投 入，而浮点计算则不需要，但是与定点运算相比，浮点运算的建立没那么经济合算并且运行 功效低。
[0004] 无线通信如今已经成为每个人日常生活的一部分。无线射频链路将手机与蜂窝网 络连接起来，蜂窝网络又与互联网相连，为人们提供基本的语音通信W及各种其他业务，例 如短信、电子邮件、互联网访问W及其他业务应用。典型的移动手机应用的无线覆盖范围从 小的小区应用的几百米到农村地区的宏小区应用的10公里之间变化。人们在家里使用无 线局域网，即"WiFi",WiFi使得笔记本电脑和智能手机等便携式计算设备无缝地接入互联 网。WiFi的覆盖范围最多至一百米。藍牙是另一种流行的无线技术，具有更小的覆盖范围， 最多只能至10米。藍牙最初旨在替代有线电缆。如今，藍牙技术广泛应用于手机，用于在 手机听筒与附近的手机之间建立无线连接。
[0005] 该些处于无线链路每一侧的无线通信系统，无论其覆盖范围大小，具有至少一根 发射机天线和至少一根接收机天线。通常采用的天线配置包括接收机分集（两根或两根W 上接收天线）、发射机波束成形（两根或两根W上发射天线）和MIMO(多输入多输出）（多 根发射机和接收机天线）。
[0006] 在移动手机通信中，通信链路的一侧为移动台，而另一侧为基站。在基于GSM 的3GPP系列标准中，GMSK(2G)和邸GE(2. 5G)都采用接收机天线分集，而WCDMA(3G)和 LTE(4G)采用波束成形和/或MIMO。GMSK/邸GE-般设及时分多址（TDMA)(物理层链路） 技术，WCDMA采用码分多址（CDMA)技术，而LTE的下行链路采用正交频分多址接入（(FDMA) 技术，上行链路则采用单信道频分多址（SC-抑MA)技术。该=种不同的物理链路技术分别 需要=种截然不同的基带信号处理技术。
【发明内容】
[0007] 根据一个实施例，提供了一种通信设备中进行数字基带信号处理的方法。该方法 包括；使用第一浮点处理单元进行基带信号处理过程的多天线检测部分，W及使用半精度 浮点处理单元进行该基带信号处理过程的所有其他部分。该第一浮点处理单元的位宽大于 该半精度浮点处理单元的位宽。
[000引根据另一实施例，一种装置包括数字信号处理器，用于：使用第一浮点处理单元进 行基带信号处理过程的多天线检测部分，W及使用半精度浮点处理单元进行该基带信号处 理过程的所有其他部分。该第一浮点处理单元的位宽大于该半精度浮点处理单元的位宽。
[0009] 根据又一实施例，一种通信设备包括数字信号处理器，用于；使用第一浮点处理单 元进行基带信号处理过程的多天线检测部分，W及使用半精度浮点处理单元进行该基带信 号处理过程的所有其他部分。该第一浮点处理单元的位宽大于该半精度浮点处理单元的位 宽。
【附图说明】
[0010] 为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考W下结合附图进行的描述，相同的 数字表示相同的对象，其中：
[0011] 图1示出了可W由根据本公开的高效基带信号处理系统实现的示例性通信系统；
[0012] 图2示出了根据本公开某些实施例的包括图1中基带处理子系统的若干组件的例 子；
[0013] 图3A、图3B和图3C示出了根据本公开实施例的分别实现增强型数据GSM演进 (邸GE)、码分多址接入（WCDMA)和长期演进（LT巧技术的示例性基带信号处理子系统；
[0014] 图4A、图4B和图4C示出了根据本公开实施例的分别实现邸GE、WCDMA和LTE技 术的接收机中的示例性基带信号处理子系统；
[0015] 图5示出了根据本公开实施例的用于进行基带处理的示例性片上系统（SoC);
[0016] 图6A和图6B分别示出了本公开实施例可W采用的16位半精度浮点格式和28位 浮点格式；
[0017] 图7示出了根据本公开实施例的可W供图5中的SoC用于处理一个或多个输入的 基带流的示例性流程；
[001引图8示出了根据本公开实施例的示例性累积架构；
[0019] 图9示出了根据本公开实施例的用于实现可变精度浮点计算的示例性流程；
[0020] 图10示出了根据本公开实施例的用于执行多天线检测过程中各种计算步骤的示 例性流程图1000。
【具体实施方式】
[0021] W下讨论的图1至10W及该专利文档中的各种实施例仅用于通过举例说明的方 式描述本发明的原理，而不应W任何方式理解为对本发明范围的限制。本领域技术人员可 W理解的是，本发明的原理可W通过任何一种设置合理的设备或系统实现。
[0022] 图1示出了可W由根据本公开的高效基带信号处理系统实现的示例性通信系统 100。W下描述可W参考符合一个或多个通信规范/标准的通信系统。但是，该基带信号处 理系统可W由任何合适类型的发送和接收数字格式的数据的通信系统来实现。
[002引通信系统100包括RF子系统102,其中，RF子系统102包括带有发射机路径和接 收机路径的收发器。RF子系统102也可称为"RF前端"。RF前端102的发射机部分接收基 带信号处理子系统104生成的数字基带信号，将该信号升频，并通过一根或多根天线108将 其作为RF信号（例如，在RF载波中）发送。接收机部分通过所述一根或多根天线110接 收RF信号并将该RF信号降频为数字基带信号，W供基带信号处理子系统104进行后续处 理。
[0024] 虽然从物理或逻辑上看，数模转换器值A0112和模数转换器（AD0114为RF前端 102的一部分，但可替代地，DAC112和ADC114可W看作是基带信号处理子系统104的一 部分。
[0025] 链路/应用子系统106包括媒体访问控制（MediaAccessControl,MAC)处理系 统116。MAC处理系统116负责将用户信息（数据）流组合为用于RF传输的报文，W及从 接收到的数据流中为每个用户提取信息流。应用处理系统118与用户应用（比如通信系统 100中的多媒体处理）相关。
[0026] 通信系统100可移动/固定用户站或者基站的形式实现。在接收机路径上， 射频子系统（RF前端）将射频（R巧信号从载频降频至基带；在发射机路径上，RF子系统将 基带信号转换为载波频率进行RF传输。基带子系统通常称为该通信系统的"物理层"。多 访问控制（MAC)子系统负责将用户信息流组合为用于RF传输的报文，W及从接收到的数据 流中为每个用户提取信息流。应用处理与用户应用（例如多媒体处理）相关。
[0027] 根据本公开某些实施例，基带信号处理子系统104包括片上系统（SoC) 120,该片 上系统120用于为接收到和/或已发送的信号进行基带信号处理过程。下面将详细介绍该 SoC120的细节。
[002引图2示出了根据本公开某些实施例的包括图1中基带处理子系统104的若干组件 的例子。具体地，图2中的基带处理子系统104包括基带处理组件202和前向纠错（阳C) 组件204。传输路径中的阳C组件204进行信道编码，将冗余比特引入用户信息比特流，并 在接收机路径上进行信道解码，使用冗余比特来纠正移动信道产生的误码。传输路径中的 基带信号处理组件202的作用是从已编码的比特流中生成用于RF传输的基带信号。接收 机路径中的基带信号处理组件202的作用是从接收到的基带信号中恢复传输的比特流。
[0029] 基带信号处理组件202的传统实现方式是采用定点计算，该些定点计算在数字信 号处理系统（比如数字信号处理器值SP))内的软件（SW)中进行和/或在通常称作硬件加 速器（HAC)的硬件应用专用集成电路（ASIC)中进行。该一做法为业界广泛采用的原因是 人们相信与定点实现方式相比，通过浮点实现基带信号处理的方式更加复杂（设计和制造 没那么经济合算）且功效低。
[0030] 在微处理器、DSP和HAC等数字处理器中进行基本数字数值运算和扩展数字数值 运算的逻辑元件有加法器、乘法器等等。扩展运算包括平方根、除法等需要大量数字处理的 运算，因此复杂程度高。数字处理器的整体性能通常取决于其包含的逻辑元件的速度和能 效。
[0031] 加法器和乘法器等的设计很大程度上取决于它们所运算的数字的格式表示方式。 微处理器和DSP等的成本与实现其包括的逻辑元件所需要的娃片面积大体上成正比。为最 终成品提供具有竞争力的设计时，需要考虑的一个重要因素是提升进行数值运算所需的速 度。此处采用的数字的浮点表示方式能够对数值运算的速度W及实现方式所需娃片面积具 有实质性的影响。根据某些实施例，相对于传统的定点处理系统，SoC120可