CN101047927A - 一种实现移动终端基带soc的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现移动终端基带SOC的系统，包含：微控制器MCU核单元、存储器单元，内置软件数字信号处理DSP及外设接口单元，外设接口单元提供用户与移动终端之间交往的软件界面及硬件接口，MCU核单元控制数据输入输出I/O，提供系统时钟参考和实时同步基准，软件DSP实现基带SOC的射频处理、调制/解调、编/译码、信道均衡、交织/去交织、扩频/解扩、加/解密、定时、同步、存储器组合件数字信号处理、外设及多媒体接口、语音及多媒体图像的输入输出处理等功能，存储器单元存储数据。应用本发明能减少系统的硬件设备及专用硬件设备，降低系统的复杂程度，增强系统的可利用性，有利于系统的升级优化。
Description
技术领域
本发明涉及无线移动终端通信技术，特别涉及一种实现移动终端基带SOC的系统及方法。
背景技术
基于微控制器(MCU，Micro Control Unit)技术和数字信号处理(DSP，Digital Signal Processor)技术发展起来的芯片系统(SOC，System On Chip)，由于其MCU核单元卓越的管理和控制能力及DSP核的快速数据处理能力，广泛应用在通信领域、智能控制领域、计算机领域及测试领域中，SOC成为语音处理、图像硬件处理技术的基础，能够为影像、图像、语音、数据处理、通信以及输入输出(I/O，Input/Output)控制等各种嵌入式应用提供强大的功能。
图1是现有技术中采用硬件DSP核的SOC系统结构示意图，如图1所示，该系统包含：MCU核、DSP核、共享存储器、MCU核外设、DSP核外设、MCU核总线及DSP核总线。其中，
MCU核与DSP核分别具有自己的总线，它们之间的通信和数据交换一般通过芯片外的外置式共享存储器，例如，直接存储器(DMA，Direct MemoryAccess)进行数据的搬运和传输；在MCU核和DSP核的总线上分别挂有一些外设，如音视频处理芯片内，MCU核具有通用异步收发(URAT，UniversalAsynchronous Receiver-Transmitters)串口、脉宽调制器(PWM，Pulse WidthModulation)等外设，DSP核具有音频设备(Audio Device)，包括麦克等、I2S接口等外设。MCU核和DSP核可以各自通过自己的总线独立的访问自己的外设，对其进行操作。如果MCU核/DSP核需要向对方的外设传输数据，通过共享存储器内的Bridge模块将数据传输到DSP核/MCU核上，转变为DSP核/MCU核操作自己的外设的形式实现。
在SOC中，MCU核作为主处理器，提供一系列内核、体系扩展、微处理器和系统芯片方案，实现对系统事务的管理和控制，DSP核作为协处理器，采用加强的哈佛总线结构，具有强大的数据处理能力和较高的运行速度，接收模拟基带(ABB，Analog Base Band)及数字射频(DRP，Digital RadioProcessor)的信号，以数字信号来处理大量信息，执行计算密集型操作，完成信号处理、分析及信息融合，然后将处理后的数字信号与MCU核进行通信，再由MCU核管理和控制外部设备。
移动终端基带SOC中，由于基于IP的语音(VoIP，Voice over IP)和其它高密度的语音应用，例如，传输语音分组的媒体网关需要数百个语音信道，需要高速的处理速度，因此一般采用MCU核和DSP核的多核构架，通过增加大容量内置存储器以及针对特定无线标准的专用硬件功能模块(如加速器和协处理器)来保证实时处理速度，专用硬件通常包括为移动电话集成而提供的一些高速和复杂性操作的处理单元，例如，码片速率处理(如RAKE接收机)单元、蜂窝搜索单元、路径搜索算法、Turbo译码器及快速傅立叶变换单元；DSP核执行面向控制任务的高速运算，负责完成基带信号的调制/解调、编/译码、话音编/解码、加/解密等功能；MCU核单元负责操作系统的运行控制、任务管理、协调及DSP的控制，处理用户接口，全球移动通信系统(GSM，Global System for Mobile Communications)高层的通信协议栈也在该处理器上运行。
由上可见，多核构架的移动终端基带SOC，需要大量的硬件设备及专用硬件设备，系统复杂，设计可利用性不高。若标准发生变化，或者市场需求发生变化，或者系统升级，设计者不得不重新设计新硬件来替换原有硬件，成本较高，研发周期较长，不利于适应市场变化及升级优化。
软件无线电(SR，Software Radio)及DRP技术是将标准化、模块化的硬件功能单元通过高速总线或高速网络等连接形成一个通用的数字式硬件平台，再通过软件加载的方式来实现各种类型无线通信系统的开放式体系结构。采用SR及DRP技术实现的通信系统灵活性强，易于实现与不同的频带、带宽和调制方式的通信系统的互连、互通，系统的升级更新方便。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种实现移动终端基带SOC的系统，降低系统的复杂程度，提高芯片的设计可利用性。
本发明的另一目的在于提供一种实现移动终端基带SOC的方法，提高芯片的设计可利用性。
为达到上述目的，本发明提供了一种实现移动终端基带SOC的系统，该系统包含：MCU核单元、存储器单元，内置软件DSP及外设接口单元，其中，
MCU核单元，用于数据I/O控制，提供系统时钟参考和实时同步基准，实现上层通信协议功能，实现软件DSP的调用，接收外设接口单元及存储器单元的输出，向存储器单元及外设接口单元输出；
存储器单元，内置软件DSP，存储MCU核单元及软件DSP的输出，向对应的软件DSP及MCU核单元输出；
软件DSP，用于高密度数字信号软件处理运算，通过MCU核单元总线接收DRP信号及模拟基带ABB信号，以及，存储器单元的输出，执行软件DSP处理，输出至存储器单元及相应的外部ABB或DRP设备，接收系统时钟信号及实时时钟RTC信号，用于与系统同步及实时处理；
外设接口单元，用于用户与移动终端之间交往的软件界面及硬件接口，将移动终端输入的信息转换为MCU核单元所支持的格式及将MCU核单元输出的信息转换为移动终端所支持的格式输出至移动终端。
较佳地，所述MCU核单元进一步包括：存储器、MCU及直接存储器DMA，其中，
存储器，用于存储上层通信协议软件信息、应用程序信息及与外部设备通信的程序信息及数据信息；接收外设接口单元输出，输出至DMA；接收DMA输出，输出至外设接口单元；
MCU，提供系统时钟参考和实时同步基准，用于数据I/O、物理资源及无线链路、接口单元操作界面、上层通信协议控制；向软件DSP输出系统时钟信号及RTC信号，接收DMA输出的程序信息及数据信息，进行处理，分别输出至存储器单元中的程序存储模块及数据存储模块进行存储，向中断控制模块输出中断触发信号；接收中断控制模块输出的中断请求信号，并根据中断请求信号类型进入相应的中断子程序，输出DMA请求，读取软件DSP中DMA模块中的数据，进行处理，输出至DMA；
DMA，用于提供MCU与接口单元交互的通道，进行数据的搬运和传输，接收存储器的输出，输出至MCU进行处理；接收MCU的输出，输出至存储器。
较佳地，所述上层通信协议软件为传输控制协议/网际协议TCP/IP、互联网分组交换/序列分组交换/网络基本输入输出系统IPX/SPX/NetBIOS协议、文件传输协议FTP及简单邮件传输协议SMTP的一种或一种以上组合；所述应用程序信息为电子邮件应用程序信息或因特网浏览器应用程序信息或系统的调试程序信息的一种或一种以上组合。
较佳地，所述存储器单元，进一步用于存储MCU核单元及软件DSP的共享数据，软件DSP读完MCU核单元写到存储器单元的数据后，将存储器单元清零，MCU核单元读完软件DSP写到存储器单元的数据后，将存储器单元清零。
较佳地，所述存储器单元包括：程序存储模块、数据存储模块、直接存储器DMA模块、中断控制模块及缓冲时分复用BTDMP模块，其中，
程序存储模块，用于接收MCU及软件DSP输出的程序信息，进行存储，输出至BTDMP模块；
数据存储模块，用于接收MCU及软件DSP输出的数据信息，进行存储，输出至BTDMP模块；
DMA模块，用于提供MCU与软件DSP交互的通道，进行数据的搬运和传输，接收软件DSP模块/MCU输出的DMA请求，建立DMA通道，向BTDMP模块输出传输请求，接收BTDMP模块输出，输出至软件DSP模块/MCU；
中断控制模块，接收MCU输出的中断触发信号，向软件DSP输出中断请求信号，接收软件DSP输出的中断触发信号，向MCU输出中断请求信号；
BTDMP模块，用于对需要传输的信息进行时分复用，接收程序存储模块及数据存储模块的输出，进行时分复用；接收DMA模块输出的传输请求，将时分复用后的信息输出至DMA模块。
较佳地，所述软件DSP进一步包括：非连续接收DRX模块、射频RF接口模块、时分多址TDMA序列模块、模拟基带ABB接口模块、Tx滤波模块、Rx滤波模块、调制/解调模块、语音接口编码模块及软件DSP模块，其中，
DRX模块，用于接收系统时钟信号及RTC信号，向软件DSP模块输出；
RF接口模块，用于接收基站的RF信号，变换为软件DSP模块所接受的格式，向软件DSP模块输出；接收TDMA序列模块的输出，变换为RF信号，向基站输出；
TDMA序列模块，接收软件DSP模块处理后的数字信号，执行时分多址处理，输出至RF接口模块；
ABB接口模块，接收来自Tx滤波模块的输出，变换为移动终端所接受的格式，输出至移动终端，接收移动终端的ABB信号，向Rx滤波模块输出；
Tx滤波模块，接收调制/解调模块输出的调制信号，进行滤波，将滤波后的调制信号输出至ABB接口模块；
Rx滤波模块，接收ABB接口模块输出的ABB信号，进行滤波，将滤波后的信号输出至调制/解调模块；
调制/解调模块，接收所述软件DSP模块处理后的数字信号，执行调制，向Tx滤波模块输出调制信号，接收Rx滤波模块滤波后的ABB信号，进行解调，输出至软件DSP模块；
语音接口编码模块，用于将软件DSP模块处理后的包含语音的数字信号进行处理，转换为语音信号所支持的格式，向外部语音设备输出，接收外部语音设备输入，转换为软件DSP模块所支持的格式，向软件DSP模块输出；
软件DSP模块，用于高密度数字信号软件处理运算，接收DRX模块输出的系统时钟信号及RTC信号，建立软件DSP模块的同步基准和实时时钟参考；接收存储器单元、TDMA序列模块、调制/解调模块及语音接口编码模块的输出，执行软件DSP处理，向存储器单元、TDMA序列模块、调制/解调模块及语音接口编码模块输出。
较佳地，所述软件DSP进一步包括：数据校验模块；
该数据校验模块，用于接收软件DSP模块处理后的数字信号及软件DSP模块处理后的数字信号经TDMA序列模块的输出，执行数据校验，输出至ABB接口模块；接收ABB接口模块输出及RF接口模块的输出经TDMA序列模块的输出，执行数据校验，输出至软件DSP模块。
较佳地，所述软件DSP模块进一步用于：对接收的数字信号执行射频、调制/解调、交织/去交织、扩频/解扩、加/解密、定时、同步、编/译码、信道均衡、语音及多媒体图像加速的一种或一种以上DSP处理，并输出至相应模块。
较佳地，所述调制/解调模块进一步用于：接收软件DSP模块/Rx滤波模块输出信号，执行正交频移键控QPSK或高斯最小频移键控GMSK或多进制相移键控MPSK或连续相位调制CPM调制/解调，输出至Rx滤波模块/软件DSP模块。
所述软件界面包括：基本人机界面、SIM卡功能界面、公众移动网功能界面、菜单与电话本功能界面的一种或一种以上组合；
所述硬件接口包括：键盘接口、显示器接口、话筒接口、耳机接口及SIM卡接口的一种或一种以上组合。
一种实现移动终端基带SOC的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A.移动终端上电后，移动终端基带芯片SOC操作系统装载软件DSP；
B.在MCU核单元控制下，软件DSP确定是否有数据需要进行处理，如果确定，进入步骤C；否则，返回步骤B；
C.软件DSP对数据进行处理，输出处理结果。
较佳地，所述步骤A中，移动终端基带芯片SOC操作系统装载软件DSP包括：在基带芯片SOC的程序存储器中设置启动程序，移动终端上电后，启动程序将软件DSP装载到基带芯片SOC的程序存储器中。
较佳地，所述步骤B包括：MCU核单元输出系统时钟信号及RTC信号，建立软件DSP同步基准和实时时钟参考，通过DMA模块与软件DSP进行数据的交互，在内部通过中断控制模块控制软件DSP，软件DSP监测RF接口模块及ABB接口模块，如果确定有数据需要处理，进入步骤C；如果没有，则继续监测RF接口模块及ABB接口模块。
较佳地，所述通过DMA模块与软件DSP进行数据的交互，在内部通过中断控制模块控制软件DSP包括：MCU核单元将经过处理的数据发送到DMA模块，向中断控制模块输出中断触发信号，通知软件DSP向DMA模块读取数据进行软件DSP处理；或，软件DSP将经过处理的数据发送到DMA模块，向中断控制模块输出中断触发信号，通知MCU核单元向DMA模块读取数据。
较佳地，所述确定有数据需要处理包括：软件DSP接收到中断控制模块输出的中断触发信号，或，软件DSP监测RF接口模块及ABB接口模块，接收到RF接口模块或ABB接口模块发送的数据。
较佳地，所述步骤C包括：软件DSP如果发现RF接口模块或ABB接口模块有数据需要处理，调用相应的服务例程序，以软件方式进行数字处理，当处理完毕时，通过中断控制模块向MCU核单元输出处理的数据；或，软件DSP接收到中断控制模块发送的中断触发信号，根据中断触发信号接收MCU核单元输出的数据，进行相应的数字处理，向RF接口模块或ABB接口模块输出。
由上述的技术方案可见，本发明提供的实现移动终端基带SOC的系统及方法，基于SR技术、DRP技术及软件DSP技术，通过接口单元提供用户与移动终端之间交往的软件界面及硬件接口，MCU核单元控制数据输入输出I/O，提供系统时钟参考和实时同步基准，软件DSP单元实现基带SOC的射频处理、调制/解调、编/译码、信道均衡、交织/去交织、扩频/解扩、加/解密、定时、同步、存储器组合件数字信号处理、外设及多媒体接口、语音及多媒体图像的输入输出及处理等功能，存储器单元存储数据，有效地减少了系统的硬件设备及专用硬件设备，降低了系统的复杂性，可以多次重复利用，并有助于解决系统的散热和功耗等问题，降低芯片设计成本及设计周期，有利于适应市场变化及芯片的升级优化。
附图说明
图1是现有技术中采用硬件DSP核的SOC系统结构示意图；
图2是本发明实现移动终端基带SOC的系统结构示意图；
图3是基于图2的一个较佳实施例的结构示意图；
图4是本发明实现移动终端基带SOC的流程示意图。
具体实施方式
本发明的核心思想是：利用软件DSP技术，实现移动终端基带SOC的射频处理、调制/解调、交织/去交织、编/译码、信道均衡及多媒体图像加速等功能，系统可编程程度高，减少了系统的硬件设备及专用硬件设备，降低了系统的复杂性。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
图2是本发明实现移动终端基带SOC的系统结构示意图，如图2所示，该系统包含：MCU核单元21、存储器单元22、MCU核外设单元24、DSP核外设单元23、MCU核单元总线25、ABB单元27及DRP单元28，其中，
MCU核单元21，用于数据I/O控制，提供系统时钟参考和实时同步基准，支持DSP核外设单元23及MCU核外设单元24操作界面，实现上层通信协议的各项功能。接收DSP核外设单元23及MCU核外设单元24及存储器单元22的输出，向存储器单元22及DSP核外设单元23及MCU核外设单元24输出。调用软件DSP26，实现软件DSP的执行；
为了更清楚的描述，本文中将MCU核单元21调用软件DSP26，实现软件DSP的功能的过程，作为软件DSP26的功能单独描述，而将MCU核单元实现其它功能，以及在实现软件DSP功能时需要进行的其它控制，都作为MCU核单元21的功能单独描述。
存储器单元22，内置有软件DSP26，存储MCU核单元21输出的数据及软件DSP26输出的数据，向对应的软件DSP26及MCU核单元21输出；
本实施例中，MCU核单元21接收DSP核外设单元23及MCU核外设单元24输出的程序信息及数据信息，进行处理，并存储在存储器单元22中，向存储器单元22输出中断触发信号，用于触发存储器单元22产生向软件DSP26输出的中断信号；接收存储器单元22输出的中断信号，并根据中断信号类型进入相应的中断子程序，读取存储器单元22中存储的数据，进行处理，输出至DSP核外设单元23及MCU核外设单元24，输出系统时钟信号及实时时钟(RTC，Real Time Clock)信号，控制软件DSP26与系统同步及实时处理。
存储器单元22，存储MCU核单元21输出的数据，接收MCU核单元21输出的中断触发信号，向软件DSP26输出中断信号，存储软件DSP26处理的数据，接收软件DSP26输出的中断触发信号，向MCU核单元21输出中断信号。
软件DSP26，用于高密度数字信号软件处理运算，通过空口接收ABB单元、存储器单元22及DRP单元的输出，进行调制/解调、编/译码、信道均衡、交织/去交织、扩频/解扩、加/解密、定时、同步及加速等的一种或多种软件处理，输出至存储器单元22、ABB单元及DRP单元，接收系统时钟信号及RTC信号，用于与系统同步及实时处理；
ABB单元27，用于将模拟基带信号转换成软件DSP26所支持的格式并通过MCU核单元总线25输出给软件DSP26，以及，通过MCU核单元总线25将软件DSP26输出的数据信号转换成模拟基带信号；
DRP单元28，用于接收基站发送的DRP信号，通过MCU核单元总线25输出至软件DSP26进行软件处理；通过MCU核单元总线25接收软件DSP26输出的数据信号，输出DRP信号；
MCU核外设单元24及DSP核外设单元23，用于提供用户与移动终端之间交往的软件界面及硬件接口，软件界面包括：基本人机界面、用户识别模块(SIM，Subscriber Identify Model)卡功能界面、公众移动网功能界面、菜单与电话本功能界面等；硬件接口用于将外部设备如键盘、显示器、话筒、耳机和SIM卡等输入的数据信息转换为MCU核单元21所支持的格式及将MCU核单元21输出的数据信息转换为外部设备所支持的格式输出。
图3是基于图2的一个较佳实施例的结构示意图，如图3所示，该系统包含：MCU核单元21、存储器单元22，内置软件DSP26，及外设接口单元，其中，
外设接口单元，包括DSP核外设单元23及MCU核外设单元24；
MCU核单元21，包括：存储器201、MCU202及直接存储器(DMA，Direct Memory Access)203，其中，
存储器201，用于存储上层通信协议软件信息、应用程序信息及与外部设备通信的程序信息及数据信息；接收外设接口单元输出，输出至DMA203；接收DMA203输出，输出至外设接口单元；
具体来说，上层通信协议软件可以包括传输控制协议/网际协议(TCP/IP，Transfer Control Protocol)、互联网分组交换/序列分组交换/网络基本输入输出系统(IPX/SPX/NetBIOS，Internetwork Packetexchange/Sequenced Packet exchange/Network Basic Input/Output System)、文件传输协议(FTP，File Transfer Protocol)、简单邮件传输协议(SMTP，Simple Mail Transfer Protocol)等；应用程序信息可以是电子邮件应用程序信息，也可以是因特网浏览器应用程序信息，还可以是系统的调试程序信息。
MCU202，提供系统时钟参考和实时同步基准，用于数据I/O、物理资源及无线链路，外设接口单元操作界面，上层通信协议软件信息、应用程序信息及与外部设备通信的程序信息控制，实现上层通信协议的各项功能及与软件DSP26的交互；向软件DSP26输出系统时钟信号及RTC信号，系统时钟信号频率为13MHz，RTC信号频率为32.768KHz，接收DMA203输出的程序信息及数据信息，进行处理，分别输出至存储器单元22中的程序存储模块221及数据存储模块222进行存储，存储完毕后，向中断控制模块224输出中断触发信号；接收中断控制模块224输出的中断请求信号，并根据中断请求信号类型进入相应的中断子程序，输出DMA请求，读取存储器单元22中DMA模块223中的数据，进行处理，输出至DMA203；
DMA203，是MCU202与外设接口单元交互的通道，进行数据的搬运和传输，接收存储器201的输出，输出至MCU202进行处理；接收MCU202的输出，输出至存储器201。
存储器单元22，内置软件DSP26，用于存储MCU核单元21及软件DSP26的共享数据，软件DSP26读完MCU核单元21写到存储器单元22的数据后就将存储器单元22清零，同样地，MCU核单元21读完软件DSP26写到存储器单元22的数据后也将存储器单元22清零，包括：软件DSP26、程序存储模块221、数据存储模块222、DMA模块223、中断控制模块224及缓冲时分复用(BTDMP，Buffer Time Division Multiply)模块225，其中，
程序存储模块221，用于接收MCU202输出的程序信息，进行存储，输出至BTDMP模块225，以及，接收软件DSP26处理后的程序信息，输出至BTDMP模块225；
数据存储模块222，用于接收MCU202输出的数据信息，进行存储，输出至BTDMP模块225，以及，通过Z-Bus总线接收软件DSP26处理后的数据信息，进行存储，输出至BTDMP模块225；
程序存储模块221与数据存储模块222中，用于存储MCU202及软件DSP26处理后的信息区域互不重叠。
DMA模块223，是MCU202与软件DSP26交互的通道，进行数据的搬运和传输，通过通用端口输入输出(GPIO，General Port Input and Output)总线接收软件DSP26中软件DSP模块270输出的DMA请求，建立DMA通道，向BTDMP模块225输出传输请求，接收BTDMP模块225输出，输出至软件DSP模块270；接收MCU202输出的DMA请求，建立DMA通道，向BTDMP模块225输出传输请求，接收BTDMP模块225输出，输出至MCU202；
中断控制模块224，接收MCU202输出的中断触发信号，向软件DSP26输出中断请求信号，接收软件DSP26输出的中断触发信号，向MCU202输出中断请求信号；
BTDMP模块225，用于对需要传输的信息进行时分复用，接收程序存储模块221及数据存储模块222的输出，进行时分复用；接收DMA模块223输出的传输请求，将时分复用后的信息输出至DMA模块223。
外设接口单元，用于用户与移动终端之间交往的软件界面及硬件接口，接收存储器201输出，输出至软件界面及硬件接口；接收软件界面及硬件接口信息，输出至存储器201；
软件界面包括：基本人机界面(MMI，Man Machine Interface)、SIM卡功能界面、公众移动网功能界面、菜单与电话本功能界面等；硬件接口用于将移动终端如键盘、显示器、话筒、耳机和SIM卡等输入的信息转换为MCU核单元21所支持的格式及将存储器201的输出转换为外部设备所支持的格式。
软件DSP26，用于高密度数字信号软件处理运算，实现通信协议栈中物理层协议的功能，与MCU核单元21相结合，通过软件加载的方式来实现移动终端基带芯片SOC的功能，包括：非连续接收(DRX，DiscontinuousReception)模块261、RF接口模块262、时分多址(TDMA，Time DivisionMultiply Access)序列模块263、数据校验模块264、ABB接口模块265、Tx滤波模块266、Rx滤波模块267、调制/解调模块268、语音接口编码模块269及软件DSP模块270，其中，
DRX模块261，用于接收系统时钟信号及RTC信号，向软件DSP模块270输出；
RF接口模块262，接收基站的RF信号，进行相应变换，向软件DSP模块270输出；接收TDMA序列模块263的输出，进行相应变换，向基站输出RF信号；
TDMA序列模块263，接收软件DSP模块270处理后的数字信号，执行时分多址处理，输出至RF接口模块262及数据校验模块264；
数据校验模块264，接收软件DSP模块270处理后的数字信号，执行数据校验，输出至ABB接口模块265；接收ABB接口模块265输出，执行数据校验，输出至软件DSP模块270；接收RF接口模块262输出经TDMA序列模块263的输出，执行数据校验，输出至软件DSP模块270；接收软件DSP模块270输出经TDMA序列模块263的输出，执行数据校验，输出至ABB接口模块265；
ABB接口模块265，接收来自数据校验模块264及Tx滤波模块266的输出，进行相应变换，输出至移动终端，接收移动终端的输出，进行相应变换，向数据校验模块264及Rx滤波模块267输出；
Tx滤波模块266，接收调制/解调模块268输出的调制信号，进行滤波，将滤波后的调制信号输出至ABB接口模块265；
Rx滤波模块267，接收ABB接口模块265输出的模拟基带信号，进行滤波，将滤波后的信号输出至调制/解调模块268；
调制/解调模块268，接收软件DSP模块270处理后的数字信号，进行调制，向Tx滤波模块266输出调制信号，接收Rx滤波模块267滤波后的模拟基带信号，进行解调，输出至软件DSP模块270；
调制/解调模块268，可以利用正交频移键控(QPSK，Quaternary PhaseShift Keying)进行调制，也可以利用高斯最小频移键控(GMSK，GaussMinimal Shift Keying)进行调制，还可以是其它的调制方法，如多进制相移键控(MPSK，Multiply Phase Shift Keying)调制、连续相位调制(CPM，Continuous Phase Modulating)等。
ABB接口模块265接收外部设备的输出，经相应变换后，可以通过Rx滤波模块267和调制/解调模块268输出至软件DSP模块270，也可以通过数据校验模块264输出至软件DSP模块270。
语音接口编码模块269，用于将软件DSP模块270处理后的包含语音的数字信号进行处理，转换为语音信号所支持的格式，向外部语音设备输出，接收外部语音设备输入，转换为软件DSP模块270所支持的格式，向软件DSP模块270输出；
软件DSP模块270，用于高密度数字信号软件处理运算，接收DRX模块261输出的系统时钟信号及RTC信号，建立软件DSP模块270的同步基准和实时时钟参考；接收存储器单元22、TDMA序列模块263、数据校验模块264、调制/解调模块268及语音接口编码模块269的输出，进行软件DSP的射频处理、调制/解调、交织/去交织、编/译码、信道均衡及多媒体图像加速等数字处理，向存储器单元22、TDMA序列模块263、数据校验模块264、调制/解调模块268及语音接口编码模块269输出。
以移动终端通信接收为例，移动终端通过RF接口模块262，将数据信道输出到软件DSP模块270，软件DSP模块270在时钟信号控制下，对数据信道进行解调、解扩、解密、去交织、信道译码及数据译码后输出到数据链路L2层，MCU202对软件DSP模块270处理后的数据进行管理和控制，实现基带SOC功能。
下面以Viterbi译码为例，对本发明用软件DSP实现Viterbi译码做详细说明。
Viterbi译码是根据接收到的数据符号，按照最大似然译码准则找到编码网格上所走的路径，如果将卷级码记作(n，K，N)，其中，n为输出比特，K为输入比特，N为约束长度，则每个节点有2K支路引出，Viterbi的译码共有2K(N-1)种状态；将汇聚在每个节点的两条路径进行对数似然函数累加，然后比较累加值，将大的累加值对应的路径保存下来，丢弃小的累加值对应的路径；经路径选择后，第N级只留下2N-1条幸存路径，将选出的路径和它的对数似然函数累加值进行保存。
由于Viterbi译码每级的每个状态需要进行一次累加、比较及选择的运算，如果对一个L比特序列进行译码，则译码操作的总次数为Lx2N-1，其算法的处理包括：输入信息比特、度量值更改、回溯及输出。其中，
度量值更改又包括：
(1)分支度量值计算；对每个新状态，将分支度量值和原状态的度量值相加，得到新状态的度量值。
(2)选择并保存最小度量值；
(3)保存幸存路径；
(4)进行状态转移。
当采用硬判决时，Viterbi译码算法计算前一个状态到各个新状态的分支度量值，一般采用汉明距(Manhattan distance)表示；当用软判决输入时，采用欧式距离(Euclidean distance)表示。举例来说，软判决计算8比特情况下的分支度量值欧式距离公式为：
式中，sdn为接收序列，Gn(J)为每个路径的期望输入值，J为路径指示值，C为编码速率的倒数。
将式(1)展开，最后得到：
T＝-∑sdn×Gn(J) 式(2)
式中，Gn(J)为双极性：即0用+1表示，1用-1表示；接收序列sdn长度为8比特：-127≤sdn≤127；GSM编码速率最大为1/6，C＝6；因此分支度量值欧式距离：|T|≤6×127＝762；GSM译码比特序列L≤338，所以记录的最小路径值不会大于L×|T|＝257556，可以用4个字节来表示，总共需要4×2N-1字节来记录所有的最小路径。
每级节点有各不相同的2N-1条支路需要保存，记录每条支路需要L字节，每级上需要保存2N-1个最短路径，则记录全部路径需要L×2N-1字节。经解调后，输入Viterbi译码器的是8比特的软数据序列。以GSM自适应多速率语音信道/全速率语音信道(TCH/FS，Traffic Channel/Full rate Speech)为例，每20ms，卷级码输入为189比特，速率为1/2，输出为378比特，卷级码记做(2，1，5)，一次度量值的计算即一次译码操作需要两次乘加运算(一次乘加运算需要两个时钟周期)、两次加法运算、一次比较运算(需要两个时钟周期)及两次赋值运算，一次需要2×2+2+2+2＝10个时钟周期，可得译码操作总次数为189×25-1＝3024，则一共需要3024×10＝30240个时钟周期，也就是1.6MIPS。其中，需要189×25-1＝3024字节保存所有最短路径；16×4＝64字节保存路径值；378字节保存译码输入值；189比特＝24字节保存译码输出值，总共需要3474字节。因此，软件DSP技术可以完成Verterbi算法的软判决，而不需要采用硬核来实现，增加了芯片的可利用性。
实际应用中，也可以采用其它的译码方法，如哈夫曼译码或序列译码。
利用软件DSP实现移动终端基带SOC其它功能的处理与上述相似，在此不再赘述。
下面结合图2具体描述基于本发明实现移动终端基带SOC的过程，图4是本发明实现移动终端基带SOC的流程示意图，包括：
步骤401.移动终端上电后，移动终端基带芯片SOC操作系统装载软件DSP；
本步骤中，基带芯片SOC中的MCU核单元、内置软件DSP的存储器单元、DSP核外设单元及MCU核外设单元共享MCU核单元总线，通过MCU核单元总线进行交互。在基带芯片SOC的存储器中存储有软件DSP程序，存储器中的程序存储器(ROM)中预先设置有启动(bootup)程序，该bootup程序用于根据移动终端上电后，将软件DSP装载到ROM中。
步骤402.在MCU核单元控制下，软件DSP确定是否有数据需要进行处理，如果确定，进入步骤403；否则，返回步骤402；
本步骤中，MCU核单元输出系统时钟信号及RTC信号，建立软件DSP同步基准和实时时钟参考，通过DMA模块与软件DSP进行数据的交互，在内部通过中断控制模块控制软件DSP，软件DSP监测RF接口模块及ABB接口模块，如果软件DSP接收到中断控制模块输出的中断触发信号，或，软件DSP监测RF接口模块及ABB接口模块，接收到RF接口模块或ABB接口模块发送的数据，调用相应的服务例程序进行处理；否则，继续监测RF接口模块及ABB接口模块。
实际应用中，通过DMA模块与软件DSP进行数据的交互，在内部通过中断控制模块控制软件DSP可以是：MCU核单元将经过处理的数据发送到DMA模块，向中断控制模块输出中断触发信号，通知软件DSP向DMA模块读取数据进行软件DSP处理；或，软件DSP将经过处理的数据发送到DMA模块，向中断控制模块输出中断触发信号，通知MCU核单元向DMA模块读取数据。
步骤403.软件DSP对数据进行处理，输出处理结果。
本步骤中，软件DSP如果发现RF接口模块或ABB接口模块有数据需要处理，调用相应的服务例程序，以软件方式进行射频处理、调制/解调、交织/去交织、编/译码、信道均衡及多媒体图像加速等数字处理，当处理完毕时，通过中断控制模块向MCU核单元输出处理的数据；同样的，软件DSP如果接收到中断控制模块发送的中断触发信号，则根据中断触发信号接收MCU核单元输出的数据，进行相应的处理，向RF接口模块或ABB接口模块输出。
以上举较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1、一种实现移动终端基带SOC的系统，其特征在于，该系统包括：微控制器MCU核单元、存储器单元，内置软件数字信号处理DSP及外设接口单元，其中，
MCU核单元，用于数据输入输出I/O控制，提供系统时钟参考和实时同步基准，实现上层通信协议功能，实现软件DSP的调用，接收所述外设接口单元及存储器单元的输出，向所述存储器单元及外设接口单元输出；
存储器单元，内置软件DSP，存储所述MCU核单元及软件DSP的输出，向对应的所述软件DSP及MCU核单元输出；
软件DSP，用于高密度数字信号软件处理运算，通过MCU核单元总线接收数字射频DRP信号及模拟基带ABB信号，以及，存储器单元的输出，执行软件DSP处理，输出至所述存储器单元及相应的外部ABB或DRP设备，接收系统时钟信号及实时时钟RTC信号，用于与系统同步及实时处理；
外设接口单元，用于用户与移动终端之间交往的软件界面及硬件接口，将移动终端输入的信息转换为所述MCU核单元所支持的格式及将所述MCU核单元输出的信息转换为移动终端所支持的格式输出至移动终端。
2、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述MCU核单元进一步包括：存储器、MCU及直接存储器DMA，其中，
存储器，用于存储上层通信协议软件信息、应用程序信息及与外部设备通信的程序信息及数据信息；接收外设接口单元输出，输出至DMA；接收DMA输出，输出至外设接口单元；
MCU，提供系统时钟参考和实时同步基准，用于数据I/O、物理资源及无线链路、接口单元操作界面、上层通信协议控制；向所述软件DSP输出系统时钟信号及RTC信号，接收所述DMA输出的程序信息及数据信息，进行处理，分别输出至所述存储器单元中的程序存储模块及数据存储模块进行存储，向中断控制模块输出中断触发信号；接收所述中断控制模块输出的中断请求信号，并根据中断请求信号类型进入相应的中断子程序，输出DMA请求，读取所述软件DSP中DMA模块中的数据，进行处理，输出至DMA；
DMA，用于提供所述MCU与接口单元交互的通道，进行数据的搬运和传输，接收所述存储器的输出，输出至MCU进行处理；接收所述MCU的输出，输出至存储器。
3、如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述上层通信协议软件为传输控制协议/网际协议TCP/IP、互联网分组交换/序列分组交换/网络基本输入输出系统IPX/SPX/NetBIOS协议、文件传输协议FTP及简单邮件传输协议SMTP的一种或一种以上组合；所述应用程序信息为电子邮件应用程序信息或因特网浏览器应用程序信息或系统的调试程序信息的一种或一种以上组合。
4、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述存储器单元，进一步用于存储所述MCU核单元及软件DSP的共享数据，所述软件DSP读完MCU核单元写到存储器单元的数据后，将存储器单元清零，所述MCU核单元读完软件DSP写到存储器单元的数据后，将存储器单元清零。
5、如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述存储器单元包括：程序存储模块、数据存储模块、直接存储器DMA模块、中断控制模块及缓冲时分复用BTDMP模块，其中，
程序存储模块，用于接收MCU及软件DSP输出的程序信息，进行存储，输出至BTDMP模块；
数据存储模块，用于接收MCU及软件DSP输出的数据信息，进行存储，输出至BTDMP模块；
DMA模块，用于提供MCU与软件DSP交互的通道，进行数据的搬运和传输，接收软件DSP模块/MCU输出的DMA请求，建立DMA通道，向BTDMP模块输出传输请求，接收BTDMP模块输出，输出至软件DSP模块/MCU；
中断控制模块，接收MCU输出的中断触发信号，向软件DSP输出中断请求信号，接收软件DSP输出的中断触发信号，向MCU输出中断请求信号；
BTDMP模块，用于对需要传输的信息进行时分复用，接收程序存储模块及数据存储模块的输出，进行时分复用；接收DMA模块输出的传输请求，将时分复用后的信息输出至DMA模块。
6、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述软件DSP进一步包括：非连续接收DRX模块、射频RF接口模块、时分多址TDMA序列模块、模拟基带ABB接口模块、Tx滤波模块、Rx滤波模块、调制/解调模块、语音接口编码模块及软件DSP模块，其中，
DRX模块，用于接收系统时钟信号及RTC信号，向所述软件DSP模块输出；
RF接口模块，用于接收基站的RF信号，变换为所述软件DSP模块所接受的格式，向软件DSP模块输出；接收TDMA序列模块的输出，变换为RF信号，向基站输出；
TDMA序列模块，接收所述软件DSP模块处理后的数字信号，执行时分多址处理，输出至RF接口模块；
ABB接口模块，接收来自Tx滤波模块的输出，变换为移动终端所接受的格式，输出至移动终端，接收移动终端的ABB信号，向Rx滤波模块输出；
Tx滤波模块，接收所述调制/解调模块输出的调制信号，进行滤波，将滤波后的调制信号输出至所述ABB接口模块；
Rx滤波模块，接收所述ABB接口模块输出的ABB信号，进行滤波，将滤波后的信号输出至调制/解调模块；
调制/解调模块，接收所述软件DSP模块处理后的数字信号，执行调制，向Tx滤波模块输出调制信号，接收Rx滤波模块滤波后的ABB信号，进行解调，输出至软件DSP模块；
语音接口编码模块，用于将所述软件DSP模块处理后的包含语音的数字信号进行处理，转换为语音信号所支持的格式，向外部语音设备输出，接收外部语音设备输入，转换为所述软件DSP模块所支持的格式，向软件DSP模块输出；
软件DSP模块，用于高密度数字信号软件处理运算，接收所述DRX模块输出的系统时钟信号及RTC信号，建立软件DSP模块的同步基准和实时时钟参考；接收所述存储器单元、TDMA序列模块、调制/解调模块及语音接口编码模块的输出，执行软件DSP处理，向所述存储器单元、TDMA序列模块、调制/解调模块及语音接口编码模块输出。
7、如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述软件DSP进一步包括：数据校验模块；
该数据校验模块，用于接收所述软件DSP模块处理后的数字信号及所述软件DSP模块处理后的数字信号经所述TDMA序列模块的输出，执行数据校验，输出至所述ABB接口模块；接收所述ABB接口模块输出及所述RF接口模块的输出经所述TDMA序列模块的输出，执行数据校验，输出至所述软件DSP模块。
8、如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述软件DSP模块进一步用于：对接收的数字信号执行射频、调制/解调、交织/去交织、扩频/解扩、加/解密、定时、同步、编/译码、信道均衡、语音及多媒体图像加速的一种或一种以上DSP处理，并输出至相应模块。
9、如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述调制/解调模块进一步用于：接收软件DSP模块/Rx滤波模块输出信号，执行正交频移键控QPSK或高斯最小频移键控GMSK或多进制相移键控MPSK或连续相位调制CPM调制/解调，输出至Rx滤波模块/软件DSP模块。
10、如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述软件界面包括：基本人机界面、SIM卡功能界面、公众移动网功能界面、菜单与电话本功能界面的一种或一种以上组合；
所述硬件接口包括：键盘接口、显示器接口、话筒接口、耳机接口及SIM卡接口的一种或一种以上组合。
11、一种实现移动终端基带SOC的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
A.移动终端上电后，移动终端基带芯片SOC操作系统装载软件DSP；
B.在MCU核单元控制下，软件DSP确定是否有数据需要进行处理，如果确定，进入步骤C；否则，返回步骤B；
C.软件DSP对数据进行处理，输出处理结果。
12、如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤A中，移动终端基带芯片SOC操作系统装载软件DSP包括：在基带芯片SOC的程序存储器中设置启动程序，移动终端上电后，启动程序将软件DSP装载到基带芯片SOC的程序存储器中。
13、如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤B包括：MCU核单元输出系统时钟信号及RTC信号，建立软件DSP同步基准和实时时钟参考，通过DMA模块与软件DSP进行数据的交互，在内部通过中断控制模块控制软件DSP，软件DSP监测RF接口模块及ABB接口模块，如果确定有数据需要处理，进入步骤C；如果没有，则继续监测RF接口模块及ABB接口模块。
14、如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述通过DMA模块与软件DSP进行数据的交互，在内部通过中断控制模块控制软件DSP包括：MCU核单元将经过处理的数据发送到DMA模块，向中断控制模块输出中断触发信号，通知软件DSP向DMA模块读取数据进行软件DSP处理；或，软件DSP将经过处理的数据发送到DMA模块，向中断控制模块输出中断触发信号，通知MCU核单元向DMA模块读取数据。
15、如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述确定有数据需要处理包括：软件DSP接收到中断控制模块输出的中断触发信号，或，软件DSP监测RF接口模块及ABB接口模块，接收到RF接口模块或ABB接口模块发送的数据。
16、如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述步骤C包括：软件DSP如果发现RF接口模块或ABB接口模块有数据需要处理，调用相应的服务例程序，以软件方式进行数字处理，当处理完毕时，通过中断控制模块向MCU核单元输出处理的数据；或，软件DSP接收到中断控制模块发送的中断触发信号，根据中断触发信号接收MCU核单元输出的数据，进行相应的数字处理，向RF接口模块或ABB接口模块输出。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20111130 Termination date: 20120423 |