处理无线通信环境中的信号的制作方法

专利名称：处理无线通信环境中的信号的制作方法
技术领域：
本发明涉及处理无线通信系统中的无线电信号。
背景技术：
在现代无线通信中承载数据的无线电信号的传输可以基于通常由标准规定的多 个不同的通信系统来实现。日益需要能够操作以支持这些无线通信系统中的多于一个系统 的设备。移动无线电接收器设备包括模拟射频(RF)/中间频率(IF)级，其被布置成经由一 个或多个天线来接收和传送无线信号。RF/IF级的输出通常被转换到基带，其中模数转换 器(ADC)将输入的模拟信号转换成数字样本，所述数字样本然后被处理以用于信号检测并 且以可靠性值的形式解码该数据。ADC可以可替换地直接在IF操作，在这种情况下在数字 域中执行到基带的转换。已知对数字样本的多种不同类型的前端处理来实施信号检测，包 括耙式(rake)接收器处理以及信道均衡处理。在码分多址(CDMA)无线系统中，不同物理信道使用单独的扩频序列而被复用在 码域中。在正交扩频码字的情况下，原始数据符号然后可以通过解扩而在接收器处被有效 地分离。在宽带CDMA (WCDMA)蜂窝系统中，使用正交可变扩频因子(OVSF)码来执行下行链 路码复用。然而，OVSF码字仅在完全时间对准的条件下才彼此正交。在存在多径传播的情 况下，丧失了码正交性并且解扩的操作受多址干扰(MAI)影响。CDMA移动无线电接收器常规地采用耙式处理器，其依赖于扩频序列的相关特 性。耙式处理器例如被描述于 J. G. Proakis，“ DigitalCommunications" , New York McGraw-Hill, 1995中。如果码复用的传输之间的MAI可与噪声和干扰的其它源相比，则这 种类型的接收器在存在码相关的情况下经受性能降低。在这些条件下，性能优势可以通过 在解扩之前尝试恢复码之间的正交性来实现。不过，基于耙式处理的常规3GPP接收器的次 优性造成明显的性能惩罚，对于下行链路数据率从WCDMA版本99的384kbps提高到若干 Mbps的高速下行链路分组接入(HDSPA)速率而言尤其如此。当码正交性被多径损坏时，有 效的办法是使用信道均衡而不是耙式处理。在过去几十年已广泛地采用信道均衡技术来对抗频率选择性传输信道上的符 号间干扰。信道均衡技术被描述于J.G. Proakis，“ DigitalCommunications “ , New York =McGraw-Hill,1995 以及 S.Benedetto, Ε. Biglieri 和 V. Castellani, “ Digital Transmission Theory" , Englewood Cliffs，NJ :Prentice_Hall，1987 中。信道均衡器最 近在时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)移动无线系统的接收器中获得应用。信道均衡在 CDMA蜂窝系统中的应用的示例被描述于A. Klein" Data DetectionAlgorithms Specially Designed for the Downlink of CDMA Mobile RadioSystems " , IEEE Vehicular Technology Conference, vol. 1, Phoenix AZ，1997 年 5 月，pp 203-207 中。特别地在异步 CDMA蜂窝系统中，与在3GPP WCDMA标准的前向链路的情况下一样，芯片级均衡允许与常规 的耙式接收器相比显著地改进性能，代价是实施复杂度的增加。这种优势对于比如在3GPP高速下行链路分组接入(HSDPA)中的高速率数据传输而言尤其重要。来自耙式处理或信道均衡处理的输出被供应到后续信号处理技术以便从数据中 得到逻辑值，尤其是解码功能。在耙式/均衡器处理(包括解扰和解扩)之后的主基带处 理功能是去交织、速率解匹配(执行重复或穿孔(puncturing)的双重Tx速率匹配功能)、 信道解码、以及CRC校验。注意，这个列表不是穷举性的，例如WCDMA接收器也实施如物理 信道解映射、传输信道解复用以及其它的功能。在过去，无线电接收器根据接收器旨在用于的通信系统而实施耙式处理器或信道 均衡器。已知用于以硬件来实施耙式接收器或信道均衡器的技术。将期望的是以软件实施耙式接收器和均衡器功能。以软件的实施方式原则上允许 将共同的处理器用于实施耙式接收器或信道均衡器的可能性。更一般地，处理器原则上可 以执行多个不同的操作，其结果是管理处理资源将变成重大的问题。另外，很多计算机处理器由于具有在制造时固定的有限指令集而在其用某些算法 高效地处理不同类型的数据处理计算的能力方面以及在其执行不同算法的能力方面受到 限制。提供用于处理对多比特操作数值进行操作的软件定制指令的改进平台的处理器被描 述于W02006/117562中并且可根据商标LIVANT0获得。该处理器提供可配置的执行单元， 其包括能够在处理多比特操作数值的级别由指令动态配置的操作符(operator)。

发明内容
根据本发明的一方面，提供一种处理通过无线通信系统中的信道传送的信号的方 法，该方法包括每隔一段时间(at intervals)估计所述系统的时变通信环境的至少一个 参数；监视用于实施信号处理活动的至少一个处理器相关的信号处理准则；基于所述至少 一个参数和所述至少一个处理器相关的准则，从能被处理器实施的多个信号处理功能中选 择信号处理功能；其中每个信号处理功能包括多个代码块，每个代码块包括用于在处理器 平台上执行的指令序列，该处理器平台包括具有多个预定配置的可配置操作符集，每个指 令序列包括选择用于执行该代码块的多个预定义配置之一的至少一个配置指令。该处理器平台允许在无线环境中选择不同的处理功能以及允许在所需时间内完 成功能之间的实际切换。另一方面提供了一种用于处理通过无线通信系统中的信道传送的信号的接收器， 该接收器包括用于每隔一段时间估计所述系统的时变通信环境的至少一个参数的装置； 用于监视用于实施信号处理活动的至少一个处理器相关的信号处理准则的装置；处理器平 台，包括具有多个预定配置的可配置操作符集；存储装置，持有能被处理器平台实施的多个 信号处理功能；用于基于所述至少一个参数和所述至少一个处理器相关的准则从所述多个 信号处理功能中选择信号处理功能的装置；其中每个信号处理功能包括多个代码块，每个 代码块包括用于在处理器平台上执行的指令序列，每个指令序列包括选择用于执行该代码 块的多个预定义配置之一的至少一个配置指令。信号处理功能可以包括滤波、信道估计、耙式处理、均衡、信道解码；干扰消除以及 多天线处理。无线接收器也可以对所接收的数字样本执行除了信号处理之外的其它功能。这种 所谓的操作功能包括与外围设备对接、管理协议栈、调度处理器活动和驱动器管理。
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处理器相关的准则可以从包括当前处理负荷、当前功耗以及当前定时截止时间的 组中进行选择。当前处理负荷表示处理器的当前计算负荷(与处理负荷相同)。在此，“当 前” 一词指的是与处理功能的选择相关的时间间隔。用于每个代码块的指令序列提供软件实施方式，其允许处理器以简单且高效的方 式实施任何信号处理功能。特别是与以硬件实施耙式接收器或信道均衡器的接收器相比， 这种办法提供总计算复杂度的降低。与使用不支持对多比特操作数值进行操作的软件定制 指令的执行的处理器平台相比，其也提供显著的优势。基于硬件实施方式的常规调制解调器被迫在由最大数据率要求规定的设计和把 多个算法实例化为单独的硅区之间进行选择。这种解决方案意味着较高的实施成本、大小 和/或功耗并且任何折衷都不可避免地使性能恶化。另一方面，本文所提出的解决方案允 许通过重用共同平台来自适应地选择能够最大化性能并最小化功耗的最优信号处理功能 集而减小复杂度、大小和成本。关于这点，信道一词用来表示无线电信号的传输信道。所估计的信道参数一般涉 及传播信道/蜂窝环境。特定信道的质量受环境、蜂窝以及无线通信系统中的其它条件影 响。在W02006/117562的处理器架构中，指令取出与解码电路对数据处理指令进行解 码并且控制处理器的各个部件以致把来自指令的可配置信息供应到可编程查找表并且把 该操作数或每个操作数从寄存器文件供应到输入互连。以此方式，来自指令的配置信息经 由可编程查找表来选择性地且动态地修改功能的各方面和/或一个或多个可配置操作符 的行为。包括可配置操作符的可配置执行单元依赖于若干类型的控制。首先，存在用于提 供各种操作符类别的模块的以硬接线例证的静态控制。其次，存在伪静态控制信息(PSCI)， 其例如驻留于互连部件和可编程查找表的预定配置中。伪静态控制信息被分发给特定可配 置部件以在执行软件定制指令之前确定功能的各方面以及可配置执行单元的行为，所述软 件定制指令本身能够逐指令地动态配置操作符(调节其配置)。另外，存在可以逐周期地由 指令提供的动态控制信息。


为了更好地理解本发明并且示出如何可将本发明付诸实施，现在通过示例的方式 参考附图，其中图1是无线通信设备的示意性框图；图IA是图解在本发明之下的原理的高度示意图；图2是处理和选择功能的示意性框图；图3是处理器架构的示意性框图；图4是可配置执行单元的示意图；图5是用于选择处理功能的步骤序列的示意性流程图；图6是均衡器参数的选择的示意性框图；图7是均衡器算法的选择的示意性框图；以及图8示出指令格式。
具体实施例方式图1是用于在无线通信系统中传送和接收信号的设备的示意性框图。这样的设备 可以以多种不同的方式来实施，但是依据图1 一系列无线电RF/IF级被布置成经由一个或 多个天线20接收和传送无线信号(TX，RX)。在RF/IF级的输出处所接收的信号通常被转 换到基带，其中模数转换器(ADC)将模拟信号转换成数字样本。图1的块32包括用于处理 所接收的无线电信号并且提供数字样本r(k)的部件。这可以以不同的方式来实现，所述方 式在本领域中是已知的并且在此不进一步讨论。处理器100包括处理器平台101、数据存储器104和指令存储器102。样本r(k) 被供应到数据传递引擎30，该数据传递引擎30与处理器平台101、指令存储器102和数据 存储器104通信。处理器100负责处理样本r(k)。处理器平台101可以执行多个不同的功 能，所述功能以代码块的形式被保持在指令存储器102中，每个块具有指令序列。这提供所 谓的软调制解调器，其具有在此进一步讨论的许多优势。现在将参考图1A，图IA是图解在本发明之下的原理的高度示意图。块300... 310 表示存储在存储器102中且能被处理平台101执行的功能。这些功能分成不同的种类，但 是每个功能包括多个代码块，每个块具有指令序列。左手侧示出的功能向处理器平台提供信息以确定平台将执行什么功能。这包括用 于测量网络条件的功能300、用于测量处理器资源的功能302以及用于估计信道参数的功 能304。用于测量网络条件的功能300包括用于解码从接收器在其中操作的网络接收的消 息的解码功能。这些消息可以例如提供关于为传输消息而分配数据率或块大小的信息。它 们一般提供接收器正在其中运行的网络的状态的指示。用于测量处理器资源的功能302测量处理器的当前活动，包括处理器的当前负 荷、其当前功耗、当前截止时间和当前处理周期。处理器资源的监视可以由处理器平台的操 作系统301来实现。用于估计信道参数的功能304涉及到估计表示接收器在其内操作的无线环境中 的信道性质的至少一个信道参数。在下文中更全面地讨论具体的示例。信号处理功能306用来表示作用于经由无线网络所接收的数据的数字样本以确 定数据的性质的功能。在下文中给出具体的示例，但是这些包括耙式接收器处理功能、均衡 功能和解码功能。操作功能308包括要由处理器执行的不涉及信号处理但涉及接收器芯片本身的 操作的功能。这些功能包括管理外围接口、管理驱动器、管理协议栈和调度。选择功能310 ( —般被实施在物理层中)确定在任何给定时间由处理器平台101 执行的任务。这允许处理器平台101有效地多任务化以执行接收器的所有所需操作，包括 操作功能和信号处理功能两者。在下文中更详细讨论的架构中，结果被从功能300、302和 304传到选择功能310并且选择功能310然后可以依赖于信道条件、网络条件和处理器资源 的可用性从操作功能308和信号处理功能306中选择适当功能。操作功能和信号处理功能本身可以包括关于其执行所需的处理器资源的信息。在 进行选择时这也可以被考虑在内。图2是图解能够由处理器平台101执行的处理和选择功能的一个示例的示意性框
7图。由块10所表示的第一功能执行信道参数的估计。这个功能估计关于在无线通信系统 中接收和传送无线电信号所通过的通信信道的多个不同参数。功能10在时间k提供输出
Y1GO.....YN。(k)，其中N。表示代表从所接收的信号样本r(k)得到的信道参数集的所估
计信道参数的数量。所估计信道参数Yn(k)可以用于多个不同的目的。如图2中所图解 的，它们被供应到耙式/均衡器选择功能12，所述耙式/均衡器选择功能12确定是使用耙 式接收器还是均衡器接收器来处理所接收的样本。耙式接收器或均衡器接收器由执行来自 指令存储器102的适当代码块的处理器100实施。参数Yn(k)被进一步供应到均衡器算法选择功能18，倘若选择均衡器接收器16 则使用该均衡器算法选择功能18。如果被使用，则均衡器算法选择功能18基于已估计的信 道参数来选择用于实施均衡器接收器16的特定算法。该算法被供应到信道均衡器，如由输 入17概略表示的。实际上当然这将由被选择为来自指令存储器102的代码块的适当算法 实施。信道参数Yn(k)还被供应到均衡器参数选择功能14的选择。倘若均衡器接收器 被选择(如由块16表示的)，则均衡器参数选择功能14被使用并且控制用于实施均衡器 接收器的参数，这些参数被表示为θ Jk)，. . .,其中Ne表示相关均衡器参数的数量。 要理解，参数可以经由后面讨论的寄存器文件或存储器而在功能之间进行传递。现在将参考图3来描述适合于高效处理各种所需的处理功能并在它们之间切换 的处理器的架构。处理器100具有指令存储器102、数据存储器104、指令取出与解码电路110、寄存 器文件112、加载/存储单元118、预定数量的固定执行单元120以及预定数量的可配置执 行单元126。指令存储器102通过指令总线108和地址总线109耦合到指令取出与解码电路 110。指令取出与解码电路110通过地址总线111进一步连接到寄存器文件112并且通过控 制总线系统113连接到加载/存储单元118、固定执行单元120以及可配置执行单元126。 控制总线113例如用于把从指令中解码的操作配置信息运送到加载/存储单元118、固定执 行单元120以及可配置执行单元126的相关输入。操作数总线系统115基于解码的指令向 加载/存储单元118、固定执行单元120以及可配置执行单元126供应来自寄存器文件的操 作数。加载/存储单元118具有去往和来自数据存储器104的连接121、122并且可以把 结果输出到结果总线128，所述结果总线128也用于接收固定执行单元120以及可配置执行 单元126的输出。结果总线128被反馈到寄存器文件112的输入。在这个实施例中，处理器100支持在固定和可配置执行单元中的单指令多数据 (SIMD)处理。在其它实施例中，可能的是固定和可配置执行单元中的仅一者或两者都不支 持SIMD处理。指令取出与解码电路110中的控制电路一般负责请求、接收和解码来自指令存储 器102的指令序列并且依据那些指令来控制处理器的各个部件。典型的指令包括加载/存 储操作、控制功能操作、数据处理操作和/或由各个功能单元执行的特定操作。加载/存储指令用来访问数据存储器104中的数据并且在数据存储器104和寄存 器文件112之间移动数据，其中数据紧接在对其执行的操作之前和之后驻留于数据存储器
8104和寄存器文件112。诸如分支之类的控制功能操作可完全在指令解码与取出电路110 中操作，例如以影响所取出指令的序列，或者可以在计算处理器的设定时涉及固定和可配 置执行单元中的一个或多个。数据处理操作用于执行算法并且同样可涉及固定和/或可配 置执行单元，如在下文中将更详细解释的。图4是示例性执行单元126的内部部件的示意图。参考图4，可配置执行单元126 包括可编程查找表210、可配置操作符级230、输入交叉(crossbar)互连240以及输出交叉 互连250。可编程查找表210和互连240、250在如下的意义上是可配置的它们依赖于能被 专用指令预设的伪静态控制信息，但是它们本身不能被数据处理指令逐周期地动态配置。 这种可预设的控制信息在此被称为伪静态控制信息(PSCI)并且由图2中的附图标记249 指示。伪静态控制信息249以将对本领域技术人员显而易见的方式规定功能性的方面以及 可编程查找表210和交叉互连240、250的行为。可配置操作符级230包括操作符模块202-208集，其均被设计成执行不同类别的 操作。操作符模块由来自输入交叉互连的操作数输入总线242供应。在这个示例性实施例 中，提供乘法操作符202、ALU操作符204、存储操作符206和移位/排列操作符208。本领 域技术人员将明白操作符的数量和功能将基于处理器的预期应用和/或预期目的。可能的 是操作符模块202-208的所有或选择能被本文描述的装置动态配置。操作符模块202-208在某种程度上被硬接线以使它们在它们被设计执行的操作 中变得高效但同时具有各种控制输入以允许在实现对多比特值的操作的执行的行为级别 的可配置性。这是要在均被设计执行的操作类别内支持操作符模块的行为和/或类型的变 化。例如，加法单元可支持减法以及加法(一般算术类别内的不同类型的操作或功能)，其 可支持各种SIMD矢量数据类型以及标量类型(通用行为)，并且其可支持各种舍入模式和 /或溢出行为(可选择行为)。在优选的实施例中，对操作符202-208的控制输入以及操作符级230上的各个元 件的互连在某种程度上可配置以允许高效执行期望种类的算法尤其是矢量算法，所述矢量 算法的示例包括卷积、快速傅立叶变换、Trellis/Viterbi计算、相关、有限脉冲响应滤波 以及其它。这些支持上面提及的处理功能，例如耙式处理主要需要解扰/解扩和信道估计 的相关；均衡需要不同的操作，包括均衡器系数的计算和信道估计的相关、以及用于均衡器 滤波(在线性均衡器的情况下为FIR滤波)的卷积；信道解码需要用于turbo解码或卷积 (Viterbi)解码的trellis计算。这种程度实际上很容易由有适当技能的工程师建立，他们 根据此类算法以及处理器的控制功能而也知道指令集支持相关计算所需的数据处理功能 性的范围。操作符级230的操作符是逐指令(“动态地”)动态可配置的，以致包含配置信息 (配置指令_例如数据处理指令)的指令可以通过供应作为要在对其操作数进行操作时应 用的控制设定的配置信息来选择性地更改操作符功能(操作类型)和/或行为。可替换 地，指令集可被设计成使得配置指令中的配置信息配置要在处理来自后续指令(例如后续 数据处理操作)的操作数时应用的操作符功能和/或行为。从可编程查找表210得到的操作符的控制输入279被供应到操作符级，例如以 提供控制输入来控制操作符204-208的功能和/或行为。这些控制输入的示例包括进位
9(carry-in)信号、复用器选择、可协商输入以及溢出行为控制设定。来自操作符级230中的 操作符模块202-208的控制输出281可以被输出到可编程查找表210，并因此可进而参与定 义控制输入设定279。控制输出281的示例包括溢出指示符、FIFO全信号以及算术比较的 布尔(Boolean)结果。实际上，在例如数据处理指令中的操作配置信息277被解码并供应到可编程查找 表210。该配置信息277连同控制信息281 —起被可编程查找表210转换成操作符级的对 应控制输入279并且被供应到操作符级230。由查找表210执行的转换功能由伪静态控制 信息249确定，所述伪静态控制信息249进而可以由更早的控制指令来设定。在优选的实施例中，可编程查找表210本身可被视为取决于可基于数据处理指令 中的操作符配置信息来选择的伪静态控制信息。可编程查找表210因而能够响应于动态配 置信息277 (从配置指令得到)、或来自操作符的控制输出281、或PSCI 249或者到可编程 查找表210的这些输入的任何组合而产生对操作符的输入。因而不需要直接将伪静态控制 信息输入到操作符级230。尽管这在某些情形下可能是期望的。输入互连240为多个操作符模块202-208中的每一个提供操作数输入。输入互连 240可以根据解码的数据处理指令来接收操作数224并且可以经由反馈总线225接收来自 操作符202-208的输出的结果值。输出互连250接收来自操作符模块202-208的输出并且供应可配置执行单元126 的最终输出结果290。借助于反馈总线225、交叉开关240以及任选地还有存储操作符206， 简单多个操作的串行和并行组合可以响应于单个数据处理指令而对输入操作数224执行 复杂操作，然后把结果290供应到可执行单元之外。简言之，这些有利类型的“深入”执行 操作可被视为以下操作，其中在发出结果290以写到寄存器文件112中的结果寄存器之前 对操作数或操作数集顺序地执行多个(一般是三个或更多)数学运算。在这些类型的深入 操作中，存储操作符206可以保持中间结果以使得在输出结果290之前它们可以参与后面 的操作周期。现在参考图5来描述基于特定信道参数的估计来选择处理功能的方法。通过下载 包括取决于处理器22将执行耙式接收器功能还是均衡器接收器功能的不同指令序列的代 码块来进行选择。发明人已发现有利的是通过以特定的序列(如图5中所图解的且下面描 述的)检查不同的信道参数来应用选择准则。然而将容易明白，也可利用其它适当的序列。步骤Sl产生与传输信道的用户的移动性有关的、信道的非平稳性程度的估计， 例如由多普勒频散或最大多普勒频率的估计或者由移动终端的相对速度的估计而给出。 这些估计器在本领域中是已知的并因此在此不进一步讨论估计其的方式。示例被描述 于 G，L Stuber 的“Principles of Mobile Communications “，Norwel1, MA :Kluwer， 1996、A. Sampath 禾口 J. Μ. Holtzman 的"Estimation of Maximum Doppler Frequencyfor Handoff Decisions “ ， Proceedings of IEEE Vehicular TechnoIogyConference, Secaucus，NJ，1993 年 5 月，pp. 859-862、C· Tepedelenlioglu，A. Abdi, G. B. Giannakis 禾口 Μ· Kaveh 的 “Estimation of Doppler spreadand Signal Strength in Mobile Communications with Applications toHandoff and Adaptive Transmission “， Wireless Communications andMobile Computing，vol. 1，no. 2，pp. 221-242，2001 年 3 月 以及其中的参考文献。接收器可以被设计成针对相对低时变的信道使用均衡器处理而针对快时变的信道切换到耙式处理，其中切换阈值应当取决于均衡器复杂度和接收器性能之间 的期望权衡。多普勒比较步骤S2将多普勒估计信号Y1与适合的阈值Th11进行比较。如果 Y工超过阈值ThD，则步骤选择耙式接收器处理。如果多普勒估计信号Y1不超过阈值ThD， 则该比较产生否定应答，并且选择过程继续进行窗口外能量比较步骤。窗口外能量估计S3提供用于均衡器信道估计的时间窗口之外的信道能量的估 计。示例被描述于 C. Luschi，M. Sandell P. Strauch 和 R-HYan 的〃 Adaptive Channel Memory Truncation for Digital MobileCommunications “ ， Proceedings of IEEE International Workshop onlntelligent Signal Processing and Communication Systems，Melbourne，Australia，1998 年 11 月，pp 665-669 中。仅当很大百分比的信道能 量被信道估计窗口捕获(在很高延迟扩展的情况下这不会发生)时才选择均衡器处理。为 此，将窗口外能量Y2与阈值Thw进行比较。如果￥2大约阈值Thw，则步骤选择耙式接收器 处理。如果窗口外能量Y2不大于Thw，则选择过程继续进行单射线(single-ray)信道检 测步骤。延迟扩展估计S5生成例如由均方根(rms)延迟扩展的估计所给出的输出Y3。延 迟扩展估计的示例在 H. Arslan 禾PT. Yucek 的"DelaySpread Estimation for Wireless Communication System" , Proceedings ofIEEE International Symposium on Computers and Communication, Kemer-Antalya, Turkey, 2003 年 6 月至Ij 7 月，pp. 282—287 中给出。参 数Y 3被供应到单射线信道检测步骤S6以确定传输信道是否可以被认为由单个传播路径 (不存在多径)产生。在单路径传播的情况下，该步骤选择耙式接收器处理。更一般地，很高延迟扩展(长信道脉冲响应)和零延迟扩展(单射线信道脉冲响 应)的条件的识别可以用来将接收器切换到耙式接收器处理。术语“信道长度”往往在本 领域中用来表示信道脉冲响应的持续时间，其与信道延迟扩展有关。倘若是非单射线信道的话，该过程进行到根据ζ平面中的信道零点(channel zero)的位置来估计信道特性(S7)。如何完成该操作的示例在Y. Bistritz的〃 Zero Location with Respect to the Unit Circle ofDiscrete-Time Linear System Polynomials “，Proceedings of the IEEE, vol.72，no.9，pp. 1131—1142，1984 年 9 月 以及其中的参考文献中给出。接收器可被设计成在存在识别对均衡器的操作而言临界的 (critical)信道特性的零点位置的情况下一比如在具有靠近ζ平面单位圆的信道零点 的线性均衡、或分数间隔均衡、或更一般地均衡器子信道间具有共同零点的接收分集均衡 (多个接收天线或通过过采样获得的多个子信道)的情况下切换到耙式处理。信道零点位 置的估计Y4被供应到临界零点位置检测器步骤S8,该步骤在存在将对均衡器的操作而言 临界的零点位置的情况下选择耙式接收器处理。在非临界信道特性的情况下，选择过程继 续小区几何(geometry)比较步骤。小区几何估计块提供所接收小区内功率和噪声加小区间干扰功率之间的比(或 其逆)的估计Y5、或者总接收功率和噪声加小区间干扰功率之间的比(或其逆)的估计。可 以使用的小区几何估计技术的示例被描述于我们共同待决的申请[PWF参考316036GB]。可 替换地，用于估计关于输入无线电信号的信号騷扰比的任何已知技术可以被使用，其中騷 扰是干扰或噪声或两者。针对无线蜂窝系统的信号騷扰比估计的示例在M. Turkboylari和 G.L.Stuber 的"An Efficient Algorithm forEstimating the Signal-to-Interference
11Ratio In TDMA Cellular Systems，，，IEEE Transactions on Communications, vol. 46, no. 6，pp. 728-731，1998年6月中给出。作为另一可选方案，可以使用所估计信道响应的信 号騷扰比的估计Y6，或者可用信道估计的质量的任何其它指示。除了在耙式和均衡器之间切换之外，在均衡器16已被选择的情况下，由信道参数 估计功能10所估计的信道参数可以被用来选择用于实施均衡器16的参数θ n，n = 1.....Νε。图6是在均衡器参数选择功能14内的均衡器参数集的选择的示意性框图。用于估计均衡器中的信道脉冲响应的时间窗口 W可以基于信道窗口外能量的估 计Y 2和/或信道延迟扩展的估计Y 3进行选择(图5的块14a)。这种选择也可取决于输 入信号_騷扰比的估计或小区几何的估计Y 5和/或所估计信道系数的信号_騷扰比的估 计Y6O用于估计信道脉冲响应的适当滤波器的存储器(图5的块14b)以及所估计信道 脉冲响应的更新频率(图5的块14c)可以基于时间选择性或信道非平稳性程度的估计 例如通过信道多普勒频散的估计Y1来选择。信道估计滤波器的选择也可以基于输入信 号-騷扰比或小区几何的估计Y5和/或所估计信道响应的信号-騷扰比的估计Y6。在中间到低的信号_噪声加干扰比下，可以通过把具有小于适合阈值的振幅的所 估计信道系数设定为零来减小总信道估计误差。该阈值的值可以基于输入信号-騷扰比或 小区几何的估计Y 5和/或所估计信道系数的信号_騷扰比的估计Y 6来选择(图5的块 14d)。例如在MMSE均衡的情况下，用于估计输入噪声方差G2的适当滤波器的存储器可 以通过测量输入騷扰Y 7的非平稳性程度(例如噪声大致恒定的时间间隔)而在存在非平 稳的输入噪声时使其自适应(图5的块14c)。在完全不同的基础上，滤波可以取决于便于 收集关于输入噪声的观测结果的周期性一这进而可根据需要而被简单激励以降低在特定 操作条件中或在临界处理要求下的实施复杂度。均衡器系数的数量(即均衡器时间跨度)可以例如基于信道窗口外能量的估计 Y2和/或信道长度或信道延迟扩展的估计Y3以及基于ζ平面中的信道零点的位置的估 计Y4来选择(图5的块14f)。在判定反馈均衡的情况下前馈和反馈均衡器系数的数量可以类似地基于信道窗 口外能量的估计Y2和/或信道长度(或信道延迟扩展)的估计Y3以及ζ平面中的信道 零点的位置的估计Y4(图5的块14g)。在块均衡的情况下均衡器系数的更新频率或者在自适应均衡的情况下系数步长 大小可以基于时间选择性或信道非平稳性程度的估计例如通过信道多普勒频散的估计Y ！ 来选择(图5的块14h)。均衡器延迟可以基于从ζ平面中的信道零点的位置Y4得到的信道相位特性的估 计来选择(图5的块14i)。现在参考图7，图7是图解基于所估计的信道条件的特定均衡算法的选择的示意 性框图。虽然下面描述的序列代表本发明的一个有用实施例，但是要明白任何其它序列可 以用来实施适当均衡器算法的选择。图7中的级别7a表示线性或非线性均衡器结构的选择。自从Lucky(R.W.Lucky, “ Automatic Equalization for Digital Communication “ ， BellSystem Technical Journal,vol 44，pp 547—588，1965 年 4 月)、Proakis 禾口 Miller(J. G. Proakis 禾口J. H. Miller," An Adaptive receiver for DigitalSignaling Through Channels with Intersymbol Interference" ,IEEETransactions on Information Theory,vol 15,no. 4, pp. 484-497，1969年7 月)以及其他人(参见 S. U. H. Qureshi 〃 Adaptive Equalization"， Proceedings of the IEEE, vol. 73，no. 9，pp. 1349-1387，1985 年 9 月以及其中的参考文 献)的早期工作以来已采用基于横向滤波器结构的线性均衡。非线性均衡器包括判定反馈 均衡器(例如在 J SaIz 的"OptimumMean Square Decision Feedback Equalization"， Bell System TechnicalJournal, vol. 52，pp. 1341-1373，1073 年 10 月以及 C. A Belfiore 禾口 J. H. Park, Jr.的〃 Decision Feedback Equalization" , Proceedings of the IEEE, vol.67, no 8，pp 1143-1156，1979年8月中描述的)以及最大似然(ML)或最大后验概 率(MAP) trellis 均衡器(例如在 G D. Forney, Jr.的〃 MaximumLikelihood Sequence Estimation of Digital Sequences in the Presence oflntersymbolInterference〃 , IEEE Transactions on Information Theory, vol 18, no 3, pp. 363-378,1972 年 5 月以及 L. R. Bahi, J. Cocke, F. Jelinek 禾口 Raviv 的〃 Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol ErrorRate" , IEEE Transactions on information Theory, vol.20, pp 284-287，1974 年 3 月中描述的)。在 S. Benedetto, Ε. Biglieri 和 V. Castellani 的“Digital Transmission Theory “ , Englewood Cliffs, NJ, Prentice-Hall,1987 以及 D. P. Taylor, G. Μ. Vitetta, B. D. Hart 和 A. Mammela 的“WirelessChannel Equalization “ ，European Transactions on Telecommunications, vol 9, no. 2, pp. 117-143，1998年3月中也讨论了线性和非线性均衡器。用于在线性或非线性均衡器之 间做出选择的准则可以例如基于ζ平面中的信道零点的位置Y4。另外，这种选择可以取决 于具体的传输条件。例如，在HSDPA系统中，判定反馈均衡器(即，具有非线性结构)的使 用可限于其中用户被分配很大百分比的下行链路功率的条件一其确定了可以用于判定反 馈的下行链路信号的部分而不要求做出关于其它用户数据的判定。图7中的级别7b表示波特间隔(Baud-spaced)或分数间隔均衡器结构的选择。波 特间隔(符号或码片间隔(chip-spaced))和分数间隔均衡器例如被描述于S. U. H. Qureshi 的"Adaptive Equalization"，Proceedings of the IEEE,vol 73,no 9,pp. 1349-1387, 1985 年 9 月以及 J. R. Treichler, I. Fijalkow 和 C. R. Johnson，Jr.的“Fractionally SpacedEqualizers“，IEEE Signal Processing Magazine, vol.13，no. 3, pp. 65-81,1996 年5月中。这种选择是例如基于ζ平面中的信道零点的位置Y4做出的，并且任选地可以 考虑到过度传输带宽的量(发射和接收滤波器的滚降因子)。将很清楚的是，波特间隔或分数间隔设计可以与线性或非线性结构一起使用。图7中的级别7c表示均衡器成本函数具体地在最小均方误差(MMSE)准贝U、 最小平方(LS)准则、迫零(ZF)准则或基于不同成本的准则(包括最大似然(ML)准 则和最大后验概率(MAP)准则)之间的选择。匪SE、LS、ZF和ML均衡器被描述于 S. U. H. Qureshi 的"Adaptive Equalization“ ,Proceedings of the IEEE, vol. 73,no. 9, pp. 1349-1387，1985 年 9 月以及 S. Benedetto, Ε. Biglieri 和 V. Castellani 的〃 Digital Transmission Theory “ ， Englewood Cliffs, NJ, Prentice-Hall, 1987 ψ, M MAP ^衡器被描述于 D. P. Taylor, G. Μ. Vitetta, B. D. Hart 和 A. Mammela 的“Wireless Channel Equalization “ ，European Transactionson Telecommunications, vol. 9, no 2，pp. 117-143，1998 年 3 月以及 C. Luschi 等人的"Advanced Signal Processing Algorithms forEnergy-Efficient Wireless Communications " , Proceedings of the IEEE vol. 88，no 10，pp 1633-1650，2000年10月中。可以用来在这些准则之间进行选择 的参数包括信号-騷扰比的估计或者其它指示騷扰的统计分布的参数。例如，针对高的信 号-騷扰比，可以使用ZF准则来获得可接受的性能。另一方面，在存在非高斯騷扰时LS均 衡器的使用相对于MMSE均衡器是优选的。图7中的级别7d表示均衡器块处理或抽头自适应规则的实施之间的选择。这两 种策略之间的选择可以根据信道时间选择性或非平稳性程度例如通过信道多普勒频散的 估计、来做出。块处理例如在 A. Klein 的"Data Detection Algorithms SpeciallyDesigned for the Downlink of CDMA Mobile Radio Systems" , Proceedingsof IEEE Vehicular Technology Conference，vol. 1，Phoenix，AZ，1997 年 5 月，pp 203-207 中被提及。自 适应算法在 K. Hooli, M. Latva-aho 禾口 M. Juntti 的‘‘Performance Evaluation of Adaptive Chip-Level ChannelEqualizers in WCDMA Downlink" , Proceedings of IEEE InternationalConference on Communications, vol. 6, Helsinki, Finland, 2001 年 6 月， ppl974-1979中被提及。图8示出适合于供本发明的实施例使用的各种指令格式。在300，存在PSCI设定指 令，其具体地被设计成执行例如部件210、240和/或250中的一个或多个的伪静态控制设 定操作。PSCI设定指令300包括指示其是一种PSCI设定指令的第一操作码部分302、以及 指示与旨在被配置的该或每个部件210、240、250相关联的目的地的第二操作码部分303。 指令的剩余部分304可用来承载或指向打算送往目的地的PSCI。参考指令格式400，公开了一类包括动态配置设定信息的数据处理指令，基于此在 可编程查找表210中进行参考。指令400包括定义待执行的数据处理操作的第一操作码部 分410，优选地包括该指令是一种包括动态配置设定信息的数据处理操作的指示，所述动态 配置设定信息用于配置可配置执行单元230的一个或多个操作符。指令400也包括指向结 果将被发送到的目的地地址的第二操作码部分415、包含操作符配置信息420的第三操作 码部分420、以及用于数据处理操作的一个或多个操作数430。可替换地，字段430可以包 括指向寄存器中的一个或多个操作数的指针。本领域技术人员会明白所描述的字段中的一 个或多个可在其它实施例中被组合或省略。操作符配置信息420被用来访问查找表210并且被转换以促成操作符控制输入设 定279，如前文所描述的。
权利要求
一种处理通过无线通信系统中的信道传送的信号的方法，所述方法包括每隔一段时间估计所述系统的时变通信环境的至少一个参数；监视用于实施信号处理活动的至少一个处理器相关的信号处理准则；基于所述至少一个参数和所述至少一个处理器相关的准则，从能被处理器实施的多个信号处理功能中选择信号处理功能；其中每个信号处理功能包括多个代码块，每个代码块包括用于在处理器平台上执行的指令序列，所述处理器平台包括具有多个预定配置的可配置操作符集，每个指令序列包括选择用于执行该代码块的多个预定义配置之一的至少一个配置指令。
2.根据权利要求1的方法，其中所述参数是指示所述信道的信道条件的信道参数。
3.根据权利要求1的方法，其中所述参数是指示无线网络中的网络条件的网络参数。
4.根据权利要求1的方法，其中所述处理器相关的准则是从处理器平台报告的。
5.根据权利要求1的方法，其中每个信号处理功能与处理资源要求相关联，并且所述 选择步骤在选择信号处理功能时考虑到资源要求。
6.根据权利要求2的方法，其中信道参数是从以下中选择的(a)估计指示信道的非平稳性程度的信道参数，并且将该估计与至少一个移动性阈值 进行比较；(b)估计指示预定义时间窗口之外的信道的能量的信道参数，并且将该估计与至少一 个窗口外能量阈值进行比较；(c)估计指示信道响应的持续时间或信道长度和信道延迟分布中的至少一个的信道参 数，并且确定所估计的持续时间或信道长度或者延迟分布是否满足预定准则；(d)估计指示ζ平面中的信道零点的位置的信道参数，并且确定信道零点的位置是否 满足预定准则；(e)估计指示所接收信号的信号_騷扰功率比的信道参数，并且将所估计的输入信 号-騷扰比与至少一个信号_騷扰比阈值进行比较；以及(f)估计指示所估计的信道响应的信号-騷扰功率比的信道参数；(g)估计指示在接收器输入处的騷扰的非平稳性程度的信道参数。
7.根据权利要求2的方法，其中网络参数从传送自网络源的输入消息得到。
8.根据权利要求2或7的方法，其中网络参数从以下中进行选择用于传送消息的数据率的分配；用于传送消息的块大小的分配；以及用以传送消息的质量目标的指定，所述质量目标任选地由误块率或误比特率表示；以及网络中的小区内或小区间干扰的级别的指示。
9.根据权利要求1的方法，其中处理器平台执行操作功能，每个操作功能具有包括指 令序列的多个代码块。
10.根据权利要求1的方法，其中信号处理功能包括滤波、信道估计、耙式处理、均衡、 干扰消除、多天线处理以及信道解码。
11.根据权利要求9的方法，其中操作功能包括外围对接、协议栈处理、调度以及驱动 器管理。
12.根据权利要求1的方法，其中处理器相关的准则从包括当前处理负荷、当前功耗以 及当前定时截止时间的组中进行选择。
13.根据权利要求1或12的方法，其中多个处理器相关的准则被监视。
14.一种用于处理通过无线通信系统中的信道传送的信号的接收器，所述接收器包括用于每隔一段时间估计所述系统的时变通信环境的至少一个参数的装置； 用于监视用于实施信号处理活动的至少一个处理器相关的信号处理准则的装置； 处理器平台，包括具有多个预定配置的可配置操作符集； 存储装置，持有能被处理器平台实施的多个信号处理功能；用于基于所述至少一个参数和所述至少一个处理器相关的准则而从所述多个信号处 理功能中选择信号处理功能的装置；其中每个信号处理功能包括多个代码块，每个代码块包括用于在处理器平台上执行的 指令序列，每个指令序列包括选择用于执行该代码块的多个预定义配置之一的至少一个配置指令。
15.根据权利要求14的接收器，其中所述估计装置和监视装置通过能被处理器平台执 行的代码序列来实施。
全文摘要
一种用于处理通过无线通信系统中的信道传送的信号的方法和对应接收器。该方法包括每隔一段时间估计所述系统的时变通信环境的至少一个参数；监视用于实施信号处理活动的至少一个处理器相关的信号处理准则；以及基于所述至少一个参数和所述至少一个处理器相关的准则，从能被处理器实施的多个信号处理功能中选择信号处理功能。每个信号处理功能包括多个代码块，每个代码块包括用于在处理器平台上执行的指令序列，该处理器平台包括具有多个预定配置的可配置操作符集，每个指令序列包括选择用于执行该代码块的多个预定义配置之一的至少一个配置指令。
文档编号H04B1/00GK101919166SQ200880123546
公开日2010年12月15日 申请日期2008年10月24日 优先权日2007年10月31日
发明者C·卢施, S·阿尔普雷斯 申请人:艾色拉公司