CN101940056B - 无线电接入技术 - Google Patents

Abstract

一种无线电接入技术间设备，包括：接口，用于在无线蜂窝网络上进行通信；处理器，被设置为执行码，用来经由该接口按照多个不同的无线电接入技术执行处理通信的操作。该处理器用来使用多个不同的指令集中的选择的任何一个指令集来执行码，每个集被配置为按照无线电接入技术中的相应的一个来执行操作。该设备用来通过选择供处理器执行的对应码和选择供在所选择的码的执行中使用的对应的指令集，在无线电接入技术之间进行动态切换。

Description

无线电接入技术

技术领域

本发明涉及用于执行处理无线蜂窝网络上的通信的操作的指令集。

背景技术

在无线蜂窝通信领域，近年来人们对把收发机的更多的信号处理操作及其他相关的操作移入软件中的想法越来越感兴趣。具有偏向软件实现方式的趋向的收发机有时被称为软件调制解调器，或者“软调制解调器”。软件调制解调器的原理是在通用的、可编程的、可重新配置的处理器中而不是在专用硬件中来执行无线通信所需要的相当一部分操作。

软调制解调器型系统的优点是可以对其进行编程以及可能进行重新编程以便处理不同的无线电接入技术(RAT，radio access technology)。传统上，不同的无线电接入技术可能需要要包括在电话或其他无线终端上的不同的专用硬件，并且适于处理多个无线电接入技术的“多模”终端必须包括不同的专用硬件集。软件调制解调器技术解决了此问题，其中在按照不同无线电接入技术的通信中的差异可以用软件来处理。例如，处理器可被编程为处理2G和3G蜂窝标准这二者，例如或许包括GSM、UMTS、EDGE、高速下行链路分组接入(HSDPA，High Speed Downlink Packet Access)，和高速上行链路分组接入(HSUPA，HighSpeed Uplink Packet Access)以及3GPP长期演进(LTE，Long Term Evolution)标准中的一种或多种。然而，处理多个无线电接入技术的常规处理器的容量有限，特别是通常用于诸如移动电话之类的手持用户设备的低成本处理器。所希望的是找到一种改善处理多个无线电接入技术的处理器的能力的方式。

发明内容

按照本发明的一个方面，提供了一种无线电接入技术间设备，包括：接口，用于在无线蜂窝网络上进行通信；第一存储装置，存储经由所述接口按照多个不同的无线电接入技术执行处理通信的操作的码；第二存储装置，存储多个不同的指令集的定义，每个集被配置为按照无线电接入技术中相应的一个来执行操作，该处理器被设置为执行所述码，该处理器用于使用所述指令集中的选择的任何一个指令集参考所述第二存储装置来执行码；以及选择装置，用于通过选择供处理器执行的对应的码以及选择供在所选择的码的执行中使用的对应的指令集，在无线电接入技术之间进行动态切换。

因此，本发明有利地提供了一种用于动态地切换处理器指令集的机制，以便在执行RAT间操作时允许使用不同的指令。

在实施例中，该选择装置可以包括调度码，当执行该调度码时所述处理器控制对无线电接入技术的动态选择。

该调度码可以被配置为依据正执行的操作来选择无线电接入技术。

该处理器可以被设置为生成对所述操作的调度的多个请求，每个请求具有相关联的优先级水平和所请求的无线电接入技术，以及所述调度码可以被配置成依据所述优先级水平和请求的无线电接入技术来选择无线电接入技术。

该选择装置可以被设置为依据该设备运行的外部环境的一个或多个特性选择无线电接入技术。所述一个或多个特性至少可以包括支持所述无线电接入技术的小区的有效性。所述一个或多个特性至少可以包括对所述数据在其上传送的无线信道的信道条件的估计。

该选择装置可以被设置为依据一个或多个性能需求选择无线电接入技术。

该选择装置可以被设置为依据所述处理器的有效处理资源选择无线电接入技术。

该选择装置可以被设置为依据所述设备的用户的选择来选择所需要的无线电接入技术。

该处理器可以进一步被配置为使用所述多个无线电接入技术共用的共用指令集执行码。

按照本发明的另一方面，提供了一种在处理器中在无线电接入技术之间进行动态切换的方法，该方法包括：选择对应于第一无线电接入技术的第一指令集；使用所述第一指令集在处理器上执行码，以便在无线蜂窝网络上根据第一无线电接入技术执行处理通信的操作；切换至第二无线电接入技术；选择对应于第二无线电接入技术的第二指令集；以及使用所述第二指令集在所述处理器上执行码，以便在无线蜂窝网络上根据第二无线接入技术执行处理通信的操作。

按照本发明的另一方面，提供了一种用于在无线电接入技术之间进行动态切换的计算机程序产品，该程序包括码，当所述程序被处理器执行时所述程序执行步骤：选择对应于第一无线电接入技术的第一指令集；使用所述第一指令集执行码，以便在无线蜂窝网络上按照第一无线电接入技术执行处理通信的操作；切换至第二无线电接入技术；选择对应于第二无线电接入技术的第二指令集；以及使用所述第二指令集执行码，以便在无线蜂窝网络上按照第二无线电接入技术执行处理通信的操作。

按照本发明的另一方面，提供了一种无线电接入技术间设备，包括：接口，用于在无线蜂窝网络上进行通信；和处理器，被设置为执行码，以用来经由所述接口按照多个不同的无线电接入技术执行处理通信的操作，该处理器用于使用多个不同的指令集中的任何选择指令集来执行码，每个集被配置为按照无线电接入技术中相应的一个来执行操作；其中，该设备用于通过选择供处理器执行的对应的码以及选择供在所选择的码的执行中使用的对应的指令集，而在无线电接入技术之间进行动态切换。

附图说明

为了更好的理解本发明以及显示其可以实现，现在将借助示例参考附图。

图1是通信设备的示意框图；

图2是执行单元的示意框图；

图3是具有可变指令集的执行单元的示意框图；

图4是指令集的可选布置的示意框图。

具体实施方式

图1是用于在无线通信系统中发送和接收信号的设备1的示意框图。这种设备可以以多种不同的方式实现，但是在图1所示的示例中，以包括射频(RF，radio frequency)和中频(IF，intermediate frequency)级的模拟接口12的形式实现的收发机被设置成经由一个或多个天线14接收和发送无线信号(Rx和Tx)。模拟接口12包括用于处理接收的模拟无线电信号Rx的组件和提供数字信号样本r(k)的组件。这可以以现有技术中已知的不同方式来实现。

模拟接口12被设置成向数据传送引擎10提供样本r(k)，该数据传送引擎10被设置成与处理器2、指令存储器4和数据存储器6通信。处理器2负责处理样本r(k)。该处理器可以执行以码序列形式保持在指令存储器4中的多个不同操作。

设备1可称为软件调制解调器，或者软调制解调器。优选地，软件调制解调器是软基带调制解调器。也就是说，在接收侧，从天线接收RF信号直到并包括向下混频至基带的所有无线电功能以专用硬件来实现。类似地，在发送侧，从基带向上混频至向天线输出RF信号的所有功能以专用硬件来实现。然而，在基带域中的所有操作以在存储器4上存储且由处理器2执行的软件实现。虽然这是优选实现方式，但是也可设想不是由专用硬件来实现的RF/IF级的解决方案。

在优选实施例中，在模拟接口12中的RF/IF级的接收部分中的专用硬件可以包括低噪声放大器(LNA，low noise amplifier)、将接收的RF信号下变频为IF以及将IF下变频为基带的混频器、RF和IF滤波器级，以及模数转换(ADC)级。针对多个接收分集分支中的每一个，在同相且正交基带分支(in-phase and quadrature baseband branch)中的每一个上提供ADC。在接口12的RF/IF级的发送部分中的专用硬件可以包括数模转换(DAC)级、将基带信号上变频为IF以及将IF上变频为RF的混频器、RF和IF滤波器级，以及功率放大器(PA，power amplifier)。执行这样的基本无线电功能所需的硬件的细节对于本领域技术人员而言是已知的。模拟接口12的组件中的一些或全部可以实现在与处理器2相同的芯片或壳体中，或者不将模拟接口12的任何组件实现在与处理器2相同的芯片或者壳体中。

然后该软件可执行多个不同的操作，诸如：

-调制和解调；

-交织和去交织；

-速率匹配和解匹配；

-调制和解调；

-信道估计；

-均衡；

-雷瑞克处理；

-比特对数似然比(LLR，log likelihood ratio)计算；

-发送分集处理-接收分集处理；

-多发送和接收天线(MIMO，multiple transmit and receive antenna)处理；

-语音编解码；

-通过功率控制或者自适应调制及编码的链路适配；以及

-小区测量。

一些或所有这样操作的细节将依据正使用的无线电接入技术(RAT)而不同。

在优选实施例中，用于实现该设备的芯片是由Icera制造并且以商标销售，这样的芯片具有如在WO2006/117562中所描述的专门处理器平台。

该设备被配置为无线电接入技术间(inter-RAT，inter-radio-access-technology)设备。也就是说，首先，程序存储器4包括用于处理依据例如不同通信标准的多种不同无线电接入技术的信号的操作和其他相关操作的码的不同部分。以及其次，该设备被配置为用以在操作期间依据一个或多个确定因素在不同的RAT之间动态切换，其例子在下面讨论。所支持的无线电接入技术例如可以包括下列中的一个或多个：GSM、UMTS、EDGE、高速下行链路分组接入(HSDPA)，和高速上行链路分组接入(HSUPA)以及3GPP长期演进(LTE)标准。

优选地，该处理器执行来自指令存储器4的调度软件，用来在任何指定时间调度哪个RAT以进行选择。该选择是动态的，原因在于在该设备正在执行的操作期间，在不同时间可以“即时”或者“临时”选择不同的RAT。

在优选实施例中，调度软件可以基于优先级制度来选择RAT，籍此不同的优先级水平被分配到不同的消息队列中，在该消息队列中的是排队的针对要由处理器执行的操作的不同请求。例如，这些不同的优先级队列可以是“后台”队列、“多帧”队列、“帧”队列和“时除”队列。这些基于优先级的消息队列被用来使得对调度操作的多个请求能够实现。时隙队列是最高优先级(每时隙地执行的操作)，随后是“帧”队列(每帧地执行的操作)，接下来是“多帧”队列(每帧少于一次地执行的操作)，“后台”优先级最低(在后台中执行的操作)。较高优先级操作将总是优先于较低优先级操作，即使较低优先级操作已经在运行的情况下也是如此。当经由队列进行调度请求时，请求功能规定所需要的RAT或者不需要特定的RAT。当调度操作以便运行时，该调度器(如果需要)切入所需要的RAT。当操作完成时，如果基RAT不同于当前RAT，则可以对其予以重新恢复，因此，可以以每个操作为基础地执行对RAT的选择。

例如，在“时除”优先级类别中的操作可以包括收集数据样本，在“帧”优先级类别中的操作可以包括处理样本，在“多帧”类别中的操作可以包括报告处理结果，以及在“后台”类别中的操作可以包括加密。

可选择地或者附加地，调度软件可以基于信道条件来选择RAT。例如，可以在低信噪比(SNR，signal-to-noise ratio)和/或信干比(SIR，signal-to-interference ratio)条件下选择某一RAT，和/或可以在某些多路径条件下选择某一RAT等。

此外，由于在不同的信道条件下不同的RAT呈递不同的性能，所以调度软件可以基于一个或更多个确定的性能需求来选择RAT，所述性能需求诸如质量目标，籍此必须不能超过误码率的确定上限。

此外，调度软件可以基于处理资源的有效性来选择RAT。在不同的信道条件下不同的RAT将产生不同的处理成本，并且因此，例如可能需要考虑当前条件下每个RAT的成本和/或可能需要针对由处理器执行的其他并发任务所消耗的处理资源来平衡每个RAT的成本。

此外，调度软件可以基于小区的有效性来选择RAT。例如，如果没有3G小区是有效的，则该软件可能不得不选择2G RAT。此有效性也会考虑来自附近小区的小区测量，因此，例如如果来自3G小区的信号强度太低，则将必须选择2G小区。

此外，包括该设备的移动终端的用户(如移动电话)也可以进行关于RAT的选择，或者用以指示偏好或者强制选择某一RAT。

通过示例的方式，下面关于在2G标准GSM和3G标准UMTS之间进行切换的RAT间设备来进行描述，但是应该理解，本发明的原理可以应用到任何不同的RAT。

如在图2中所示意性地示出的，处理器2包括具有指令缓冲器16和解码逻辑8的执行单元3。指令缓冲器16包括多个比特18(例如，16个比特)，其中保持指令的操作码的那些比特被连接到解码逻辑20。此外，解码逻辑8可设置成用以访问指令定义的表20，例如该表20可以存储在诸如处理器2上的寄存器(未示出)、数据存储器6或者指令存储器4之类的存储器中。

在操作中，该处理器从指令存储器4取指令字到执行单元3的指令缓冲器16中。解码逻辑8读取指令缓冲器16中操作码的每个比特，并参考配置表20来确定如何执行该指令。也就是说，配置表20把出现在指令缓冲器中的指令值(操作码)映射到要由执行单元3执行的动作。因此，该表能够实现对“可配置的指令”的使用，籍此制造商可以定义适合于处理器打算针对的应用的指令集。优选地，该指令集是完全可配置的，因此用配置表可以配置所有指令。不过，除了可配置的指令之外并不排除存在被硬编码的一些基本指令的可能性。

为了inter-RAT处理的目的，所希望的是配置不同的指令，以用来执行所支持的特定于每个具体RAT的操作。例如，特定于GSM操作的某些指令和特定于UMTS操作的其他指令。

然而，在配置表中条目的数目是受限制的。这可能成为inter-RAT处理的问题，这是因为可能没有足够的可用于处理所有期望的RAT(或者至少如所需要的那样有效地处理它们)的可配置的指令。例如，可能没有足够的用于处理诸如GSM之类的基-RAT和诸如UMTS之类的附加的inter-RAT这二者的可配置的指令。

现在关于图3来描述克服了此问题的本发明的实施例。这里，解码逻辑8可以访问两个单独的配置表20a和20b，每个表包括具体地适于特定的对应RAT的相应指令定义集，例如分别在此示例GSM和UMTS中。再者，该表可存储在存储器中，所述存储器诸如数据存储器6、指令存储器4或者在处理器2上的寄存器(未示出)。

在操作中，当运行的调度软件选择特定RAT时，它促使解码逻辑8以第一表20a所定义的方式或者以第二表20b所定义的方式(取决于调度软件选择了哪个RAT)执行来自指令存储器4的码。这例如可以通过把解码逻辑设置成从预先确定的存储器位置读取该表以及接着把调度软件配置成把不同的表加载到所需要的那个存储器位置来达到的。或者它可以通过在解码单元中提供特殊的切换逻辑来达到的，该切换逻辑例如可以根据调度软件写入寄存器的确定值在表之间进行切换，或者可选地该切换逻辑可以由直接作用于解码逻辑8的新的专用指令来控制。

如上所述，RAT的选择最好以每个操作为基础。因此在多指令集合表20a和20b的情况下，把该设备配置成根据当时正执行的特定操作切入相应的指令集20a或者20b。但是，无论调度软件基于何种基础选择了RAT，都把该设备配置成“临时”自动地切换到适当的表。

注意，虽然这里仅示出了两个表20a和20b，用来定义两个相应的RAT指令集，将应该意识到潜在地提供了任何数目的表来处理任何数目的RAT。

在没有附加的可配置的处理器指令的情况下，inter-RAT测量必须使用并非完全占用处理器2的功率的次优码来执行。另外，对于所有支持的RAT，所有inter-RAT码必须被重复以执行与可以使用可配置的指令集合的优化基-RAT码相同的测量功能。

然而，在有附加的可配置的指令列表的情况下，可达到下列优点。

-它允许支持任何数目N的无线电接入技术，每个无线电接入技术可以使用专用指令集。这避免了使用次优码或创建NxM配置表的需要，其中，M是现有表的大小。

-它允许加载任何数目的操作特定的配置表，不管所使用的实际RAT是什么。也就是说，不是3GPP测量而是例如JPEG压缩算法、MPEG2解码等的操作可能必须要执行。

-它允许配置表逐操作地被动态切入或切出，甚至在考虑这些操作的调度优先级的情况下也是如此。

由于在处理器2正在运行功能期间，在不同时间可以选择不同的指令集，所以指令集之间的切换是动态的。如果单个表或者可能是FPGA(现场可编程门阵列)被用来定义指令，那么该指令集可能必然要被重新配置以便适应不同的RAT，但是这会涉及关闭设备以及对其重新编程，这不能“即时”达到。而在本例中，在不需要任何这样的关闭或者重新编程的情况下，以及可能在不需要用户意识到正在进行什么的情况下，在任何给定时间，设备视所选择使用的RAT的情况而在指令集之间可以自动切换。

现在关于图4描述本发明的尤其有利的实施例。在关于图3所描述的上述示例中，每个配置表事实上可能需要包括RAT特定的指令定义和两个RAT共用的指令的定义这两者。因此在图3的示例中，这些共用指令定义因而在这两个表中是重复的，这是对资源的无效利用。

因此在图4的实施例中，两个表20a和20b由两个更小的RAT特定的配置表22a和22b(例如分别针对GSM和UMTS)和一个共用RAT配置表24来代替。类似于RAT特定的表，通用表24优选也是存储在存储器中的可配置的指令定义集。

解码逻辑8于是被设置成使得它总是使用共用定义来执行共用指令，但是当调度软件选择不同的RAT时，它以上面描述的方式在RAT特定的表22a和22b之间进行切换。

已经仅以示例的方式对上述实施例进行了描述，对于被给予在此的公开内容的本领域技术人员来说本发明的其它变形或应用是显而易见的。例如，应该理解可以支持任何数目的不同指令集以处理任何数目的不同无线电接入技术。此外，虽然已经关于可配置的指令表进行了上述描述，但是在次优选实施例中不同的指令集可以由硬件解码逻辑的不同部分来实现。本发明的范围并不受限于上述描述，而是仅由所附的权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种无线电接入技术间设备，包括：

接口，用于在无线蜂窝网络上进行通信；

第一存储装置，存储用于按照多个不同的无线电接入技术经由所述接口执行处理通信的操作的码；

第二存储装置，存储多个不同的指令集定义，其将码映射到要被处理器执行的动作上，每个指令集定义被配置为按照所述无线电接入技术中相应的一个来执行操作；

处理器，设置为执行所述码，所述处理器用于参照所述第二存储装置以由所述指令集定义中的选择的任何一个指令集定义限定的方式来执行码；和

选择装置，用于通过从第一存储装置中选择供所述处理器执行的码以及从第二存储装置中选择对应的指令集定义以便于以由所述对应的指令集定义限定的方式来执行所选择的码，来在无线电接入技术之间进行动态切换，其中，所述选择装置包括调度码，当其执行时所述处理器控制对所述无线电接入技术的动态选择。

2.如权利要求1所述的设备，其中，所述调度码被配置为依据正执行的操作来选择无线电接入技术。

3.如权利要求2所述的设备，其中，所述处理器被设置为生成对所述操作的调度的多个请求，每个请求具有相关联的优先级水平和请求的无线电接入技术，以及所述调度码被配置为依据所述优先级水平和请求的无线电接入技术来选择无线电接入技术。

4.如在前任一项权利要求所述的设备，其中，所述选择装置被设置为依据所述设备运行的外部环境的一个或多个特性选择无线电接入技术。

5.如权利要求4所述的设备，其中所述一个或多个特性至少包括支持所述无线电接入技术的小区的有效性。

6.如权利要求4所述的设备，其中所述一个或多个特性至少包括对数据在其上传送的无线信道的信道条件的估计。

7.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的设备，其中，所述选择装置被设置为依据一个或多个性能需求选择无线电接入技术。

8.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的设备，其中，所述选择装置被设置为依据所述处理器的有效处理资源选择无线电接入技术。

9.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的设备，其中，所述选择装置被设置为依据所述设备的用户的选择来选择所需要的无线电接入技术。

10.如权利要求1-3中任一项权利要求所述的设备，其中，所述处理器还被配置成使用所述多个无线电接入技术共用的共用指令集定义来执行码。

11.一种在处理器中在无线电接入技术之间进行动态切换的方法，所述方法包括：

在无线蜂窝网络上进行通信；

存储用于按照多个不同的无线电接入技术经由接口执行处理通信的操作的码；

存储多个不同的指令集定义，其将码映射到要被所述处理器执行的动作上，每个指令集定义被配置为按照所述无线电接入技术中相应的一个来执行操作

选择对应于第一无线电接入技术的第一指令集定义，所述第一指令集定义将码映射到要被所述处理器执行的动作上；

以由所述第一指令集定义限定的方式在处理器上执行码，以便在无线蜂窝网络上按照所述第一无线电接入技术执行处理通信的操作；

切换至第二无线电接入技术；

选择对应于所述第二无线电接入技术的第二指令集定义，所述第二指令集定义将码映射到要被所述处理器执行的动作上；

以由所述第二指令集定义所限定的方式在所述处理器上执行码，以便在无线蜂窝网络上按照所述第二无线电接入技术执行处理通信的操作；以及

通过从第一存储装置中选择供所述处理器执行的码以及从第二存储装置中选择对应的指令集定义以用于以由所述对应的指令集定义限定的方式来执行所选择的码，通过调度当被所述处理器执行时其控制对所述无线电接入技术的动态选择的码，来在所述第一和第二无线电接入技术之间进行动态切换。

12.如权利要求11所述的方法，包括依据正执行的操作使用调度码来选择无线电接入技术。

13.如权利要求12所述的方法，包括生成对所述操作的调度的多个请求，每个请求具有相关联的优先级水平和所请求的无线电接入技术，以及依据所述优先级水平和所请求的无线电接入技术，使用所述调度码来选择无线电接入技术。

14.如权利要求11至13任一项所述的方法，包括依据无线电接入技术间设备运行的外部环境的一个或多个特性选择无线电接入技术。

15.如权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个特性至少包括支持所述无线电接入技术的小区的有效性。

16.如权利要求14所述的方法，其中，所述一个或多个特性至少包括对数据在其上传送的无线信道的信道条件的估算。

17.如权利要求11至13任一项所述的方法，包括，依据一个或更多性能需求来选择无线电接入技术。

18.如权利要求11至13任一项所述的方法，包括，依据所述处理器的有效处理资源来选择无线电接入技术。

19.如权利要求11至13任一项所述的方法，包括，依据无线电接入技术间设备的用户的选择来选择无线电接入技术。

20.如权利要求11至13任一项所述的方法，包括，使用所述多个无线电接入技术共用的共用指令集定义在所述处理器上执行码。