軟件數字前端信號處理制造技術

本發明專利技術提供了軟件數字前端(SoftDFE)信號處理技術。通過在處理器上執行一個或多個特殊化指令以對信號執行一個或多個數字前端(DFE)函數而用軟件對信號執行所述一個或多個數字前端(DFE)函數，其中，處理器具有由線性和非線性指令中的一個或多個組成的指令集。可選地形成由多個數據樣本組成的樣本塊并對樣本塊執行數字前端(DFE)函數。該特殊化指令可以包括矢量卷積函數、復指數函數、xk函數、矢量比較指令、矢量max()指令、矢量乘法指令、矢量加法指令、矢量sqrt()指令、矢量1/x指令以及用戶定義非線性指令。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】軟件數字前端信號處理相關申請的交叉引用本申請要求的2011年10月27日提交的題為“軟件數字前端(SoftDFE)信號處理”美國專利臨時申請序號61/552，242的優先權，其被通過引用結合到本文中。
本專利技術涉及數字信號處理技術，并且更具體地涉及用于通信設備中的數字前端處理的技術。
技術介紹
在通信系統中，術語“前端”最初描述與天線接近的接收機或發射機的模擬部分。前端以中頻(IF)向后端傳送模擬信號以用于數字處理。近年來，術語“前端”已擴展至包括先前在模擬域中對最近終端或基站系統中的數字處理部件執行的某些信號調節。數字前端(DFE)現在是用于BB處理器與模擬基帶/RF電路之間的電路的通稱。在接收機中，DFE包括處理RF解調數字化信號的部件，其可包含也可不包含中頻(取決于接收機是零IF還是非零IF)。在接收機側，DFE以數字方式從數字IF信號提取在各種IF頻率的不同信道(GSM、WCDMA、LTE或這些技術的組合)(用來在前代系統中在模擬域中執行的操作)。在發射機中，DFE包括在數字域中處理用于各種信道的基帶信號并提供上變頻數字信號的部件。此上變頻信號還可經歷附加信號調節，諸如RF功率放大器非線性響應的波峰因數降低和數字預失真，并且最后被應用于數模轉換器(DAC)。數字前端由于上述多載波多標準無線電信號的高采樣速率而通常使用硬接線邏輯來實現。雖然此類基于硬件的DFE技術有效地處理通信信號，其遭受許多限制，如果被克服的話可以進一步改善DFE系統的效率和靈活性。例如，現有的基于硬件的DFE技術缺少靈活性，并且針對新的RF設計而修改DFE設計是昂貴、耗時且具有挑戰性的，因為DFEASIC(專用集成電路)的設計是昂貴且耗時的(通常是兩年的循環)。已經提出或建議了用于用軟件來實現DFE系統的各部分的許多技術。例如，在現場可編程門陣列(FPGA)上實現的DFE部分，而DFE的其他部分是硬接線的，并且其他部分是在ASIC中實現的。FPGA包含稱為“邏輯塊”的可編程邏輯部件。然而，基于FPGA的技術因成本和功率消耗過高而令人望而卻步。用軟件來實現各種DFE函數是可能的。然而，例如，對于幾百兆赫茲的現有采樣率而言，在標準數字信號處理器或者甚至矢量處理器上不可實現實時DFE軟件實現。因此需要高效的基于軟件的DFE技術。
技術實現思路
一般地，提供了軟件數字前端(SoftDFE)信號處理技術。根據本專利技術的一個方面，通過在處理器上執行一個或多個特殊化指令以對信號執行一個或多個數字前端(DFE)函數而用軟件對信號執行所述一個或多個數字前端(DFE)函數，其中，處理器具有由線性和非線性指令中的一個或多個組成的指令集。該處理器可以是例如數字信號處理器或矢量處理器。特殊化指令可以包括矢量卷積函數，其接收N1+N2-1個樣本的輸入矢量并處理輸入矢量NI的NI個樣本的時移版本和系數，并且針對每個時移版本產生FIR輸出值。另外，該特殊化指令可以包括用于矢量X的復指數函數和/或Xk函數。可以逐個樣本或作為數據樣本塊來處理信號。根據本專利技術的另一方面，形成由多個數據樣本組成的樣本塊，并且對該樣本塊執行數字前端(DFE)函數。針對示例性通道濾波DFE函數,所述特殊化指令包括矢量卷積函數。針對示例性數字上變頻DFE函數，該特殊化指令包括復指數指令。針對示例性波峰因數降低DFE函數，用于(i)峰值檢測的特殊化指令包括矢量比較指令和矢量max()指令中的一個或多個；用于(ii)峰值抵消的特殊化指令包括矢量乘積累加指令、矢量乘法指令和矢量加法指令中的一個或多個；并且用于(iii)極性削波操作的特殊化指令包括矢量χ-°_5指令、矢量sqrt O指令和矢量1/x指令中的一個或多個。針對示例性數字預失真DFE函數，該特殊化指令包括一個或多個用戶定義非線性指令。用戶定義非線性指令包括至少一個用戶指定參數。響應于用于具有至少一個用戶指定參數的至少一個非線性函數的軟件指令中的至少一個，執行以下步驟:(i)調用至少一個功能單元，其實現所述至少一個軟件指令以對輸入值X應用非線性函數；以及(ii)生成對應于用于輸入值X的非線性函數的輸出。可以將該用戶指定參數從存儲器加載到至少一個寄存器中。用戶指定參數包括例如查找表，其存儲用于有限數目的輸入值的非線性函數的值。通過參考以下詳細描述和附圖，將獲得本專利技術的更透徹理解以及本專利技術的更多特征和優點。【附圖說明】圖1圖示出其中可采用本專利技術的各方面的示例性通信系統的各部分；圖2圖示出將單獨數據樣本轉換成數據塊的塊生成過程；圖3是能夠用來實現圖1的塊的示例性通道濾波器和數字上變頻級的示意性框圖；圖4A是圖3的數字上變頻器濾波器的示意性框圖；圖4B是圖3的內插濾波器的示意性框圖；圖5圖示出用于通道濾波器和數字上變頻級的示例性偽代碼；圖6圖示出用于能夠被圖1的波峰因數降低級采用的適當波峰因數降低算法的示例性偽代碼；圖7圖示出根據本專利技術的實施例的塊處理波峰因數降低；圖8圖示出用于根據本專利技術的實施例的波峰因數降低的塊處理；圖9圖示出圖6的波峰因數降低算法的示例性硬削波階段；圖10是根據本專利技術的實施例的用于同時地處理一個或多個數字的示例性基于矢量數字信號處理器的示意性框圖；圖11圖示出其中可采用本專利技術的各方面的替換示例性發射機的各部分；圖12圖示出用以使用用戶定義非線性指令在矢量處理器上用軟件實現DH)函數的示例性偽代碼；圖12A是用于所述用戶定義非線性指令fma的示例性功能框圖的圖形說明；圖12B是用于所述用戶定義非線性指令fma的示例性替換功能框圖的圖形說明；圖13A圖示出作為X(η)的函數的單獨用戶定義非線性函數fma ；圖13B圖示出圖13A的單獨用戶定義非線性函數的示例性近似；圖14圖示出泰勒和計算塊；圖15是根據本專利技術的實施例的同時地評估用于一個或多個復數的用戶定義非線性函數的示例性基于矢量數字處理器的示意性框圖；圖16是用于自適應預失真的第一系統的示意圖；圖17是用于自適應預失真的直接形式系統的不意圖；圖18圖示出可被本文所述的許多濾波操作所采用的矢量卷積函數；以及圖19是能夠用來實現圖1的IQ/均衡化塊的示例性均衡化/IQ不平衡修正(IQIC)級的示意性框圖。【具體實施方式】圖1圖示出其中可采用本專利技術的各方面的示例性通信系統100的各部分。如圖1中所示，示例性通信系統100包括具有通道濾波器和數字上變頻(DUC)級110、波峰因數降低(CFR)級120、數字預失真(DPD)級130和均衡化/IQ不平衡修正140的發射部分。一般地，如下面結合圖3— 5進一步討論的，通道濾波器和數字上變頻級110使用例如有限脈沖響應(FIR)濾波器和數字上變頻來執行通道濾波以將數字化基帶信號轉換成射頻(RF)。如下面結合圖6 —10進一步討論的，波峰因數降低級120限制發射信號的PAR。如下面在圖11 一 15中進一步討論的，數字預失真級130將功率放大器線性化以改善效率。如下面結合圖9進一步討論的，均衡化/IQ不平衡修正140執行IQ修正并采用RF通道均衡以緩解通道損傷。如圖1中所示，來自模數轉換器(ADC)的數字信號被存儲在片上存儲器170中以用于Dro參數估計160，如下面結合圖16和17進一步討論的。然后在ISO級修改Dro本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于以軟件對信號執行一個或多個數字前端(DFE)函數的方法，包括：在處理器上執行一個或多個特殊化指令以對所述信號執行所述一個或多個數字前端(DFE)函數，其中，所述處理器具有由線性指令和非線性指令中的一個或多個組成的指令集。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.10.27 US 61/552,2421.一種用于以軟件對信號執行一個或多個數字前端(DFE)函數的方法，包括: 在處理器上執行一個或多個特殊化指令以對所述信號執行所述一個或多個數字前端(DFE)函數，其中，所述處理器具有由線性指令和非線性指令中的一個或多個組成的指令集。2.如權利要求1的方法，其中，所述處理器包括數字信號處理器和矢量處理器中的一個或多個。3.如權利要求1的方法，其中，來自多個處理器的多個信號中的每一個信號在單獨處理器上被處理。4.如權利要求1的方法,其中，多個所述數字前端(DFE)函數中的每一個函數在單獨處理器上被處理。5.如權利要求1的方法，其中，所述特殊化指令包括矢量卷積函數。6.如權利要求5的方法，其中，所述矢量卷積函數接收N1+N2-1個樣本的輸入矢量并處理輸入矢量NI的NI個樣本的時移版本和系數，并且針對每個時移版本產生FIR輸出值。7.如權利要求1的方法，其中，所述特殊化指令包括復指數函數。8.如權利要求1的 方法，其中，所述特殊化指令包括用于矢量X的Xk函數。9.如權利要求1的方法，其中，所述信號被逐個樣本地或作為數據樣本塊中的一個或多個來處理。10.如權利要求1的方法,還包括形成由多個數據樣本組成的樣本塊的步驟,并且其中，對所述樣本塊執行所述一個或多個數字前端(DFE)函數。11.如權利要求1的方法，其中，所述一個或多個數字前端(DFE)函數包括通道濾波函數，并且其中，所述一個或多個特殊化指令包括矢量卷積函數。12.如權利要求1的方法，其中，所述一個或多個數字前端(DFE)函數包括將所述信號乘以復指數的數字上變頻函數，并且其中，所述一個或多個特殊化指令包括復指數指令。13.如權利要求1的方法，其中，所述一個或多個數字前端(DFE)函數包括波峰因數降低函數，并且其中，用于波峰檢測的所述一個或多個特殊化指令包括矢量比較指令和矢量max O指令中的一個或多個。14.如權利要求1的方法，其中，所述一個或多個數字前端(DFE)函數包括波峰因數降低函數，并且其中，用于波峰抵消的所述一個或多個特殊化指令包括矢量乘積累加指令、矢量乘法指令和矢量加法指令中的一個或多個。15.如權利要求1的方法，其中，所述一個或多個數字前端(DFE)函數包括波峰因數降低函數，并且其中，用于極性削波運算的所述一個或多個特殊化指令包括矢量χ-°_5指令、矢量sqrtO指令和矢量l/χ指令中的一個或多個。16.如權利要求1的方法，其中，所述一個或多個數字前端(DFE)函數包括數字預失真函數，并且其中，所述一個或多個特殊化指令包括一個或多個用戶定義非線性指令。17.如權利要求16的方法，其中，所述一個或多個用戶定義非線性指令包括至少一個用戶指定參數。18.如權利要求17的方法，其中，響應于用于具有至少一個用戶指定參數的至少一個非線性函數的所述軟件指令中的至少一個，執行以下步驟: 調用至少一個功能單元，所述功能單元執行所述至少一個軟件指令以對輸入值X應用所述非線性函數；以及 生成對應于用于所述輸入值X的所述非線性函數的輸出。19.如權利要求17的方法，還包括將所述至少一個用戶指定參數從存儲器加載到至少一個寄存器中的步驟。20.如權利要求17的方法，其中，所述用戶指定參數包括存儲用于有限數目的輸入值的所述非線性函數的值的查找表。21.一種用于以軟件對信號執行一個或多個數字前端(D...

【專利技術屬性】
技術研發人員：K·阿扎德特，李承舟，A·莫利納，J·H·奧斯莫，S·C·皮納尤爾特，于盟林，J·威廉姆斯，R·S·皮雷茨，陳建國，
申請(專利權)人：LSI公司，
類型：發明
國別省市：美國;US