JP4494531B2 - フィルタコプロセッサ - Google Patents
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Description
本発明は一般的にはコプロセッサに関し、かつより特定的にはデジタル信号プロセッサにおいて実施されるフィルタコプロセッサ(filter co−processors)に関する。
発明の背景
デジタルセルラシステムのような、今日の無線通信システムはチャネル等化、チャネル符号化/復号またはコーディング/デコーディング、および音声符号化を行うために膨大なデジタル信号処理を必要とする。1つのそのようなデジタルセルラシステムはグループ・スペシャル・モービル(Groupe Special Mobile:GSM)デジタルセルラシステムである。典型的なGSMデジタルセルラシステム構成においては、1つのタイムスロットに別個のデジタル信号プロセッサ(DSP)が専用のものとされ、従って単一の無線周波(RF)キャリアを等化する(equalize)ために8つのDSPが必要とされる。しかしながら、イコライザからの各々の出力はチャネルデコーディングを行うために他の別個のDSPに入力されなければならない。すべての合計で、16のDSPが単一のRFキャリアを等化し/デコードするのに必要とされる。
GSMのようなセルラシステムにおいて配備される多数のRFキャリアを考慮したとき、受信機内で使用されるDSPの数は高価なものとなる。コストに加えて、DSPの寸法は多数のものが受信機内の貴重な不動産(real estate)の大きな部分を消費するようになる。さらに、多数のDSPは受信機から除去されなければならない対応した量の熱を放散する。全体的にみて、上に述べた受信機において実施される多数のDSPは不利益を伴って作られている。従って、従来技術のように多数の専用のDSPの必要性なしに単一のRFキャリア上に存在する同じ数の信号を受信する方法が必要である。
【図面の簡単な説明】
図1は、本発明に係わるフィルタコプロセッサのハードウエアアーキテクチャを、ブロック図形式で、概略的に示す。
図2は、図1のフィルタコプロセッサにおいて使用するためのデータ、係数および出力の概略的編制または構成を示す。
図3〜図12は、図1のハードウエアアーキテクチャに適用されるモード0および1に対するたたみ込みおよび相関の多様なデシメイション値に対する図2に示される概略的なデータ編制または構成を示す。
図13は、本発明に係わるフィルタコプロッサから利益を受けることができるイコライザを概略的に示す。
図14〜図19は、図1のハードウエアアーキテクチャに適用されるモード2および3に対するマッチドフィルタリングおよび相関の多様なデシメイション値に対する図2に示される概略的なデータ編制を示す。
図20は、無線通信システムの受信機において好適に実施される図1のフィルタコプロセッサを概略的に示す。
好ましい実施形態の詳細な説明
一般的にいえば、デジタル信号プロセッサ(DSP)内のフィルタコプロセッサは等化プロセスの間における変調信号の直交的性質を活用する。受信の後は、受信信号のある実数/虚数値のみが復調のために有用であるから、前記フィルタコプロセッサは送信された信号を評価または推定するためにこれらの値のみを処理する。復調のために有用なこれらの値のみを使用することにより、前記フィルタコプロセッサは与えられた量の時間内により多くの情報を処理することができ、従来技術と比較した場合増大した処理につながる。
好ましい実施形態においては、前記フィルタコプロセッサはデータ情報を記憶するための第1のメモリおよび係数を記憶するための第2のメモリを含む。前記フィルタコプロセッサはまた乗算器/累算器(multiplier/accumulator)を制御して複数の動作モードにおいて乗算/累算機能を行い、かつ前記データ情報および係数の回復または引出しを調整するためのコントローラを含む。
好ましい実施形態においては、1つのモードの動作はさらに複素データシーケンスおよびミッドアンブル(mid−amble)シーケンスの間の相関を備え、この場合前記ミッドアンブルシーケンスは交互の純粋の実数/純粋の虚数の複素数値を具備する。さらに、他のモードの動作は前記相関の出力のデシメイションを備える。該相関に関連する実施形態では、他のモードの動作は2Xオーバサンプルの複素データシーケンスおよびミッドアンブルシーケンスの間の相関を備え、この場合ミッドアンブルシーケンスは1Xの交互の純粋の実数/純粋の虚数の複素数値を具備する。
また、好ましい実施形態においては、1つのモードの動作はさらにマッチドフィルタリング(matched filtering)を備え、この場合入力データは複素数であり、マッチドフィルタリングに関連する係数は複素数であり、かつ出力は交互の純粋の実数/純粋の虚数データの実シーケンス(real sequence)である。他のモードの動作はマッチドフィルタリングの出力のデシメイションを具備する。
上に述べたフィルタコプロセッサは最尤シーケンス推定(Maximum Likelihood Sequence Estimation:MLSE)アルゴリズムによって使用するための出力を発生する。前記フィルタコプロセッサの係数はチャネル応答係数およびマッチドフィルタ係数を具備する。中央処理ユニットによる介入を最小にするため、フィルタコプロセッサは入力データをメモリからフィルタコプロセッサへかつ出力をフィルタコプロセッサからメモリへと移動するためにダイレクトメモリアクセス装置が使用される動作モードで動作する。
前記フィルタコプロセッサは無線通信システムと両立するまたは適合する受信機において使用するためのイコライザへの用途を有する。この実施形態では、前記イコライザは複素データシーケンスおよびミッドアンブルシーケンスを相関するための相関ブロックを具備し、前記ミッドアンブルシーケンスは交互の純粋の実数/純粋の虚数の複素数値を備え、かつ前記イコライザは複素係数を使用して複素入力をマッチドフィルタリングしかつ実シーケンスの交互の純粋の実数/純粋の虚数データを出力するためのマッチドフィルタリングブロックを具備する。最尤シーケンス推定(MLSE)ブロックは前記マッチドフイルタリングブロックの出力に基づき無線通信システムにおいて送信される信号を評価または推定する。
この実施形態では、前記相関ブロックおよびマッチドフイルタリングブロックは第1および第2のメモリおよび前記相関に関連する第1のモードおよび前記マッチドフィルタリングに関連する第2のモードにおいて乗算/累算機能を行うために乗算器/累算器を制御するためのコントローラを使用して実施される。相関に関連する第1のモードおよびマッチドフィルタリングに関連する第2のモードはデジタル信号プロセッサ内のフィルタコプロセッサにおいて達成される。
図1は、本発明に係わるフィルタコプロセッサ(filter co−processor)のハードウエアアーキテクチャを概略的に示す。好ましい実施形態では、フィルタコプロセッサは有限インパルス応答(FIR)コプロセッサである。図1に示されるように、システムは乗算器/累算器(multiplier/accumulator:MAC)109に結合されたデータメモリバンク103および係数メモリバンク106を備えている。メモリバンクのサイズはハードウエア設計者に任されているが、GSM電気通信標準に適応するよう十分に大きくすべきである。図1にはまた2つの専用のダイレクトメモリアクセス(DMA)チャネル112および113が示されており、第1のもの112はデータメモリバンクへのデータ転送のためのものであり、かつ第2のもの113はFIR結果を中央処理ユニットCPUへと転送し戻すためのものである。この構成により、CPUの介在の量が初期設定のみへと最小化される。4ワード入力バッファ115および1ワード出力バッファ118がDMA転送プロセスとFIRデータ捕捉プロセスの間でインタフェースする。フィルタカウント部121はFIRフィルタの長さの制御を担当している。アドレス発生器124は選択されたモードに従ってメモリバンク103および106へのアドレスポインタを発生する責務を有する。制御ユニット127はFIR動作を制御しかつCPUへのインタフェースを行う。
図1に示されるように、クロックサイクルごとに1つの乗算/累算(MAC)操作のみが行われる。このアーキテクチャは広い範囲のFIRフィルタリングの用途をサポートするために最大の柔軟性を与え、一方各用途に対して最小の計算ステップを維持する。これは面積および総合の計算時間に関してコスト効率のよい解決方法に寄与する。
上で述べたように、図1に示されるフィルタコプロセッサのアーキテクチャは複数のモードをサポートすることが可能である。好ましい実施形態では、(2つのモードビットにより構成される)4つのモードの動作がサポートされる。
1.モード0−実数FIRフィルタ。
2.モード1−複素FIRフィルタ。
3.モード2−純粋の実数/純粋の虚数出力を交互に発生する複素FIRフィルタ。
4.モード3−完全に複素数のデータシーケンスと交互の純粋の実数/純粋の虚数データ要素からなる複素シーケンスの間の複素相関。
付加的な、デシメイションなし/2によるデシメイション(No_Decimation/Decimation_by_2)モードビットがT間隔(T−Spaced)およびT/2間隔(T/2−Spaced)通信システムをサポートするために規定された。それにより、3つのプログラム可能なビットは広い範囲のFIRフィルタリングの用途の効率的な実施を可能にし、それらの内のいくつかを以下に示しかつ簡単に説明する。
* 実数たたみ込み(Real convolution)FIRフィルタ(図3)、
* 2による出力デシメイションを備えた実数たたみ込みFIRフィルタ(図4)、
* 実数相関FIRフィルタ(図5)、
* 2による出力デシメイションを備えた実数相関FIRフィルタ(図6)、
* 複素たたみ込みFIRフィルタ(図7)、
* 2による出力デシメイションを備えた複素たたみ込みFIRフィルタ(図8)、
* 実数出力のみを発生する複素たたみ込みFIRフィルタ(図9)、
* 虚数出力のみを発生する複素たたみ込みFIRフィルタ(図10)、
* 複素相関FIRフィルタ(図11)、
* 2による出力デシメイションを備えた複素相関FIRフィルタ(図12)、
* 純粋実数/純粋虚数出力を交互に発生する複素FIRフィルタ(図14)、
* 2によりデシメイトされた交互の純粋実数/純粋虚数出力を発生する複素FIRフィルタ(図15)、
* 完全複素データシーケンスと交互の純粋_実数/純粋_虚数データ要素からなる複素シーケンスとの間の複素相関(図16および図17)、
* 2によりオーバサンプルされた完全複素データシーケンスと交互の純粋_実数/純粋_虚数データ要素からなる複素シーケンスとの間の複素相関(図18および図19)。
本発明に係わるフィルタコプロセッサのハードウエアアーキテクチャはGSM電気通信標準と両立できる。GSMにおいては、時分割多元接続(TDMA)が8つのタイムスロットを含む4.615ミリセカンドのフレーム構造を備えて使用される。各タイムスロットは156.25ビットからなる。通常のまたはノーマルデータバーストに対しては、2つの58暗号化データビット、26トレーニングシーケンスビット、6テイルビット(tail bits)および8.25ガードビットがある。アクセスデータバーストに対しては、36の暗号化データビット、41のトレーニングシーケンスビット、8つの拡張テイルビット、3つのテイルビットおよび68.25の拡張ガードビットがある。変調機構は差分符号化ガウスろ波MSK(GMSK)である。
図3〜図12は、図1のハードウエア構造に適用されるモード0および1に対するたたみ込みおよび相関の種々のデシメイション値に対して図2に示される概略的なデータ編制を示す。各々の図に対し、データを初期設定しかつ処理するためのステップがバレットまたは弾薬筒(bullet)形式で与えられており、処理を行うために使用される適用可能な方程式もまた示されている。
* 実数たたみ込みFIRフィルタ(図3)
<方程式>
<初期設定>
* モード&フィルタカウントをセット(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を逆方向順序(reverse order)で初期設定。コアが#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* もし入力データバッファが空であれば、4つまでの新しいデータワードを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序(direct order)で初期設定。コア/DMAが#フィルタ_カウント書込みを実行。
* F(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワードをデータバンクに取得しかつデータバンクポインタ増分。
* 2による出力デシメイションを備えた実数たたみ込みFIRフィルタ(図4)
<方程式>
<初期設定>
* モード&フィルタカウントをセット(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を逆方向順序(reverse order)で初期設定。コアが#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* もし入力データバッファが空であれば、4つまでの新しいデータワードを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序(direct order)で初期設定。コア/DMAが#フィルタ_カウント書込みを実行。
* F(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワードをデータバンクに取得しかつデータバンクポインタ増分。
* 新しいデータワードをデータバンクに取得しかつデータバンクポインタ増分。
* 実数相関FIRフィルタ(図5)
<方程式>
<初期設定>
* モード&フィルタカウントをセット(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を正方向順序で初期設定。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* もし入力データバッファが空であれば、4つまでの新しいデータワードを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAが#フィルタ_カウント書込みを実行。
* F(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワードをデータバンクに取得しかつデータバンクポインタ増分。
* 2による出力デシメイションを備えた実数相関FIRフィルタ(図6)
<方程式>
<初期設定>
* モード&フィルタカウントをセット(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を正方向順序で初期設定。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* もし入力データバッファが空であれば、4つまでの新しいデータワードを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAが#フィルタ_カウント書込みを実行。
* F(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワードをデータバンクに取得しかつデータバンクポインタ増分。
* 新しいデータワードをデータバンクに取得しかつデータバンクポインタ増分。
* 複素たたみ込みFIRフィルタ(図7)
<方程式>
<初期設定>
* モード&フィルタカウントをセット(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を正方向順序で初期設定。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* 入力データバッファが空であれば、2または4の新しいデータワードを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクにおけるデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAは#フィルタ_カウント書込みを実行。
* FR(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* FI(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 2による出力デシメイションを備えた複素たたみ込みFIRフィルタ(図8)
<方程式>
<初期設定>
* モード&フィルタカウントをセット(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を正方向順序で初期設定。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* 入力データバッファが空であれば、2または4の新しいデータワードを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクにおけるデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAは#フィルタ_カウント書込みを実行。
* FR(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* FI(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、新しいデータバンクポインタを増分。
* 実数出力のみを発生する複素たたみ込みFIRフィルタ(図9)
<方程式>
<初期設定>
* モード&フィルタカウントをセット(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を逆方向順序で初期設定し、一方虚数係数は始めに無視される。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* もし入力データバッファが空であれば、2または4の新しいデータワードを転送するためにコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAは#フィルタ_カウント書込みを実行。
* FR(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 虚数出力のみを発生する複素たたみ込みFIRフィルタ(図10)
<方程式>
<初期設定>
* モード&フィルタカウントをセット(=係数値の#)。
* データはIm/Re対に編制。
* 係数バンクの係数を逆方向順序で初期設定し、一方虚数係数は始めに無視される。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* 入力データバッファが空であれば、2または4の新しいデータワードを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAは#フィルタ_カウント書込みを実行。
* FI(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 複素相関FIRフィルタ(図11)
<方程式>
<初期化>
* モード&フィルタカウントをセット(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を正方向順序で初期設定し、一方虚数成分は始めに無視される。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* 入力データバッファが空であれば、2または4の新しいデータワードを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAは#フィルタ_カウント書込みを実行。
* FR(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* FI(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 2による出力デシメイションを備えた複素相関FIRフィルタ(図12)
<方程式>
<初期化>
* モード&フィルタカウントをセット(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を正方向順序で初期設定し、一方虚数成分は始めに無視される。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* 入力データバッファが空であれば、2または4の新しいデータワードを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAは#フィルタ_カウント書込みを実行。
* FR(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* FI(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
図1に示されるハードウエアアーキテクチャは受信機のイコライザにおいて使用される場合に特に有利である。そのようなイコライザは概略的に図13に示されており、そこでは直交信号IおよびQが相関ブロック203に入力される。重要なことは、本発明はIおよびQの間の直交性を活用し、従って図1のフィルタコプロセッサは任意の直交変調システムにおいて有利に実施できることに注目することである。説明を続けると、相関ブロック203はその出力としてマッチドフィルタ206への入力を有する。マッチドフィルタ206はまた入力として直交信号IおよびQを有する。マッチドフィルタ206の出力はビタビデコーダ(Viterbi decoder)209へ入力される。相関ブロック203、マッチドフィルタ206およびビタビデコーダ209は全体として技術的によく知られたイコライザを構成する。ビタビデコーダ209の出力は受信信号のさらなる処理を行うチャネルデコーダ(図示せず)へと入力される。
図14〜図19は図1のハードウエアアーキテクチャに適用されるマッチドフィルタリング(モード2)および相関(モード3)のデシメイション値を変えるための図2に示される概略的なデータ編制を示す。最初の分析は相関プロセスのものである。相関プロセスにおいては、入力データはミッドアンブルの形式での同期ワードパターンと相関される。GSMのGMSK変調機構の性質により、同期ワードは、純粋の実数値と純粋の虚数値との間で交番する。通常、フルバリュー(full values)である。通常、全またはフル複素数乗算は4つの乗算および累算操作を必要とする。同期ワードの性質のため、2つの乗算が必要とされるのみであり、それは実数または虚数部分のいずれかが“0”である(すなわち、直交する)ためである。図1のフィルタコプロセッサは計算時間を半分に低減するためにこの特性を活用する。前述のように、各図に対して、データを初期設定しかつ処理するためのステップがバレット形式で与えられ、処理を行うために使用される適用可能な方程式も示される。
* フル複素データシーケンスと交互の純粋実数/純粋虚数データ要素からなる複素シーケンスの間の複素相関(図16および図17)
トレーニングシーケンス(受信データ)は複素数である(ビットごとに一対のIおよびQサンプル)。ミッドアンブルシーケンス(参照データまたは基準データ)は交互の純粋Re/純粋Im複素数値からなり(ビットごとに1つの純粋の複素数)、図16に示される表を形成する。
<方程式>
* 相関関数は、
* ミッドアンブルシーケンスの直交成分を活用すると次式が得られる。
* したがって、複素相関出力が各々の複素入力に対して計算され半分のMAC操作を必要とする。
<初期設定>
* モード&フィルタカウント設定(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を正方向順序で初期設定。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* 入力データバッファが空の場合に、2または4の新しいデータサンプルを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAは2×#フィルタ_カウント書込みを実行。
* FR(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* FI(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 2によりオーバサンプルされた完全複素データシーケンスと交互の純粋実数/純粋虚数データ要素からなる複素シーケンスの間の複素相関(図18および図19)
トレーニングシーケンス(受信データ)は2×オーバサンプルされる(ビットごとに2×I&Qサンプル)。ミッドアンブルシーケンス(基準データ)は交互の純粋Re/純粋Im複素数値(ビットごとに1つの純粋の複素数)から構成される。相関の前に、ミッドアンブルシーケンスは純粋の複素数値の間に複素ゼロを加えることにより2×補間されて、図18に示される表を形成する。
<方程式>
* 相関関数は次のようになる
* 補間されたミッドアンブルシーケンスの直交成分を活用することにより次の式を得る。
* nが「偶数」である場合、フィルタ出力は「奇数」入力サンプルと独立であり、かつnが「奇数」である場合、フィルタ出力は「偶数」入力サンプルと独立であることを容易に示すことができる。その結果、偶数および奇数フィルタ出力は別個に計算することができ、半分のデータメモリのバンクサイズを必要とするのみとなる。
<初期設定>
* モード&フィルタカウントを設定(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を正方向順序で初期設定。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* 入力データバッファが空の場合、2または4の新しいデータサンプルを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAは2×#フィルタ_カウント書込みを実行、偶数のみまたは奇数のみ。
* FR(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* FI(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
第2の分析はマッチドフィルタリングプロセスのものである。マッチドフィルタリングプロセスにおいては、GSMシステムにおいて使用される等化プロセスに特定的な2つの要素が活用される。第1に、交互の実数および虚数出力値のみが計算される。これは前述のようにGMSK変調機構の直交的性質を活用する。さらに、2×オーバサンプルされたデータを処理しかつビット出力ごとに単一のサンプルを提供するため出力データは2によりデシメイトされる。出力シーケンスはビタビデコーダ209によるさらなる処理のために純粋の実数シーケンスとして取り扱われる。前と同様に、フィルタコプロセッサのマッチドフィルタリングモードはこれらの特性を活用して完全な複素数乗算を行うものに対して計算時間を低減する。前述のように、各々の図に対して、データを初期設定しかつ処理するためのステップがバレット形式で与えられ、処理を行うために使用される適用可能な方程式も示されている。
* 純粋の実数/純粋の虚数出力を交互に発生する複素FIRフィルタ(図14)
<方程式>
<初期設定>
* モード&フィルタカウントを設定(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を逆方向順序で初期設定。
* コアは#フィルタ_カウント書込みを実行。
<処理>
* もし入力データバッファが空であれば、2まはた4の新しいデータワードを転送するためコア/DMAをトリガ。
* データバンクのデータを正方向順序で初期設定。コア/DMAは#フィルタ_カウント書込みを実行。
* FR(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* FI(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 2によりデシメイトされた交互の純粋の実数/純粋の虚数出力を発生する複素FIRフィルタ(図15)
<方程式>
<初期設定>
* モード&フィルタカウントを設定(=係数値の#)。
* 係数バンクの係数を逆方向順序で初期設定。
<処理>
* もし入力データバッファが空であれば、4つの新しいデータワード(2つの複素データ)を転送するためコア/DMAをトリガ。
* データを正方向順序で初期設定(コア/DMA書込み)。
* FR(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* FI(n)を計算し、結果を記憶し、コア/DMAをトリガ。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DR)を取得し、データバンクポインタを増分。
* 新しいデータワード(DI)を取得し、データバンクポインタを増分。
あらかじめ、これらのタスクはプロセッサコア上でファームウエア動作によって行われている。以下の表はフィルタコプロセッサを使用して行われる改善を示す。
【表1】
【表2】
図20は、無線通信システムの受信機において好適に実施される図1のフィルタコプロセッサを概略的に示す。概略的に説明すると、この受信機は直交変調された信号400を受信機フロントエンド406において受信する。直交変調された信号400は複数のシンボルからなる。好ましい実施形態では、該シンボルは受信機フロントエンド406の第1および第2の分岐(branches)において受信されかつ第1および第2の分岐の間のシンボルの受信は所定の期間だけオフセットされている。図1に示されるフィルタコプロセッサのハードウエアを実施するチャネルイコライザ212においては、受信機の第1の分岐からの偶数番号のシンボルが独立にデコードされかつ受信機の第2の分岐からの奇数番号のシンボルが独立にデコードされて受信機の各分岐に対するデコードされた情報を生成する。受信機の各分岐に対するデコードされた情報は次に受信機バックエンド(図示せず)に結合されかつ処理される。
好ましい実施形態では、前記直交変調された信号はさらにオフセット直交位相シフトキード(QPSK)変調された信号を含み、この信号は特定的にはガウス最小シフトキーイング(Gaussian Minimum Shift Keying:GMSK)変調された信号である。最小シフトキーイング(MSK)変調、のような他の形式の変調も同様に使用できる。図20の受信機は時分割多元接続(TDMA)エアインタフェース、かつ特にグループスペシャルモービル(Groupe Special Mobile:GSM)TDMAエアインタフェース、と両立性がある。
前記受信機の第1の分岐からの偶数番号のシンボルは独立にデコードされかつ前記受信機の第2の分岐からの奇数番号のシンボルが独立にデコードされて受信機の各分岐に対するデコードされた情報を生成する。独立のデコードを行うために、IおよびQデータはトレーニングシーケンスによって相関されてチャネルインパルス応答を推定または評価しその後受信データと共に推定または評価されたチャネルをマッチフィルタリングする。前記トレーニングシーケンス(基準データ)は図16の表に示されるように交互の純粋_Re/純粋_Im複素数値(ビットごとに1つの純粋の複素数)から構成される。それは次に最尤シーケンス推定(MLSE)およびシンボル間干渉打消し(inter−symbol interference cancellation)を行ってソフト決定データシーケンス推定を行う。ソフト決定データは次にさらに処理を行うためチャネルデコーダ(受信機バックエンド)に渡される。ここに説明されかつ図1に示されたフィルタコプロセッサはチャネルインパルス応答のための相関プロセスならびにその推定または計算された(estimated)チャネルによる受信データのマッチフィルタリングプロセスを行う。GSMシステムのGMSK変調機構を活用することにより、前記相関およびマッチドフィルタリングプロセスを行うためのステップの数が大幅に低減され、従ってRFキャリアごとにより少ないDSPを要求する結果となる。
本発明が特定の実施形態に関して特定的に示されかつ説明されたが、当業者には本発明の範囲から離れることなく形式上または細部において種々の変更を行うことができることが理解されるであろう。
Claims (2)
- フィルタコプロセッサであって、
2倍オーバサンプルされた複素データシーケンスのうち、偶数番目又は奇数番目の複素データシーケンスを表すデータ情報を記憶するための第1のメモリと、
係数を記憶するための第2のメモリと、
前記偶数番目又は奇数番目の複素データシーケンスを表す前記記憶されたデータ情報とミッドアンブルシーケンスを表わす記憶された係数との間の相関プロセスの間に乗算および累算機能を行うために乗算器および累算器を制御するためのコントローラであって、前記ミッドアンブルシーケンスは、前記偶数番目又は奇数番目の複素データシーケンスを表す前記データ情報を入力する毎に交互に入力される純粋の実数および純粋の虚数からなる複素数値を含み、前記コントローラはさらに前記記憶されたデータ情報および前記記憶された係数の読出しの調整を行って、偶数番目又は奇数番目の相関出力を生成するように前記乗算器及び前記累積器を制御するコントローラと
を具備するフィルタコプロセッサ。 - 無線通信システムに対応可能な受信機において使用するためのイコライザであって、
2倍オーバサンプルされた複素データシーケンスのうち、偶数番目又は奇数番目の複素データシーケンスを表すデータ情報を記憶するための第1のメモリと、係数を記憶するための第2のメモリと、相関に関連する第1のモードおよびマッチドフィルタリングに関する第2のモードにおいて乗算および累算機能を行うために乗算器および累算器を制御するためのコントローラとを含むフィルタコプロセッサであって、
乗算器および累算器を使用して前記偶数番目又は奇数番目の複素データシーケンスを表す前記記憶されたデータ情報およびミッドアンブルシーケンスを表わす記憶された係数を相関するための相関ブロックであって、前記ミッドアンブルシーケンスは、前記偶数番目又は奇数番目の複素データシーケンスを表す前記データ情報を入力する毎に交互に入力される純粋の実数および純粋の虚数からなる複素数値からなり、前記記憶されたデータ情報および前記記憶された係数の読出しの調整を行って、偶数番目又は奇数番目の相関出力を生成する相関ブロックと、
乗算器および累算器を使用するとともに、複素係数を使用して複素入力をマッチドフィルタリングしかつ交互の純粋の実数データおよび純粋の虚数データの実シーケンスを出力するためのマッチドフィルタリングブロックとして機能するフィルタコプロセッサと、
前記マッチドフィルタリングブロックの出力に基づき無線通信システムにおいて送信される信号を推定または評価するための最尤シーケンス推定ブロックと、
を具備するイコライザ。
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