TWI469584B - 用於在無線通訊系統中處理透過通道所傳送的信號之方法與接收器 - Google Patents

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Description

用於在無線通訊系統中處理透過通道所傳送的信號之方法與接收器
本發明與於無線通訊環境中之無線電信號處理技術有關。
現代無線通訊中之傳送資料的無線電信號的傳輸可基於通常由一標準指定的一些不同的通訊系統來實現。對能夠操作以支援這些無線通訊系統中的一個以上系統的裝置存在不斷增長的需求。行動無線電接收器裝置包括組態以藉由一個或多個天線接收和發送無線信號的類比射頻(RF)/中頻(IF)級。該等RF/IF級的輸出典型地遭轉換到基帶，其中一類比至數位轉換器(ADC)將進入類比信號轉換成數位元樣本，然後該等數位樣本遭信號檢測處理，以及將該資料以可靠值的形式解碼。該ADC可選擇性地直接在IF操作，在這種情況下，在數位域中執行到基帶的轉換。一些不同類型的數位樣本前端處理，包括耙式接收器(rake receiver)處理和通道等化處理對實施信號檢測而言是已知的。
在分碼多重接取(CDMA)無線系統中，不同實體通道在碼域使用各自的展頻序列來多工。在正交展頻碼字的情況下，原始資料符號可在接收器透過解展頻遭有效地分離。
在一寬頻CDMA(WCDMA)蜂巢式系統中，下行鏈路碼多工使用正交可變展頻係數(OVSF)碼來執行。然而，該等OVSF碼字僅在完善的時間對準之條件下彼此正交。當存在多路徑傳播時，碼的正交性會丟失，並且解展頻操作受到多重接取介面(MAI)的影響。
CDMA行動無線電接收器習知地使用依靠於該等展頻序列之相關特性的一耙式處理器。一耙式處理器在，例如J. G. Proakis的“Digital Communications”，New York:McGraw-Hill，1995年中被描述。若MAI在碼多工傳輸之間與其他雜訊和干擾來源相比較，這種類型的接收器在存在碼相關之情況下遭受性能降格。在這些情況下，一性能優勢可透過在解展頻之前試圖恢復碼間的正交性來實現。然而，基於耙式處理的習知3GPP接收器的次最佳性會產生一明顯性能損失，特別是對於下行鏈路資料速率從WCDMA發行99的384kbps增加到若干Mbps的高速下行鏈路封包接取(HDSPA)速率。當碼的正交性由於多路徑而遭受破壞時，一種有效的方法是使用通道等化技術來代替耙式處理。
在過去幾十年中，通道等化技術已被廣泛地用於防止頻率選擇性傳輸通道上的符號間干擾。通道等化技術在J. G. Proakis的“Digital Communications”，New York:McGraW-Hill(1995年)及S. Benedetto,E. Biglieri與V. Castellani的“Digital Transmission Theory”，Englewood Cliffs,NJ:Prentice-Hall(1987年)中被描述。最近發現通道等化器在用於分時多重接取(TDMA)的接收器及分碼多重接取(CDMA)移動無線系統中的應用。一個通道等化對於一CDMA蜂巢式系統之應用的例子在A. Klein的“Data Detection Algorithms Specially Designed for the Downlink of CDMA Mobile Radio Systems”，IEEE車輛技術會議(IEEE Vehicular Technology Conference)，第1卷，Phoenix AZ，1997年5月，第203-207頁中被描述。特別是在異步CDMA蜂巢式系統中，如在符合3GPP WCDMA標準的前向鏈路情況下，晶片級等化允許較習知的耙式接收器顯著地改善性能，而這要以增加實施複雜性為代價。這個優點對於如在3GPP高速下行鏈路封包接取(HSDPA)中的高速資料傳輸而言特別重要。
耙式處理或通道等化處理的輸出遭提供給隨後的信號處理技術，以從該資料取得邏輯值，特別是解碼功能。接在耙式等化器等化器處理(包括解拌碼和解展頻)之後的主要基帶處理功能是：解交錯、速率解匹配(執行重複或擊穿之Tx速率加倍的匹配功能)、通道解碼以及CRC檢查。值得注意的是，這個列表不是詳盡無疑的，例如一WCDMA接收器也執行類似實體通道解映射、傳送通道解多工及其他功能的功能。
在過去，無線電接收器根據該接收器所意欲的那一通訊系統實施一耙式處理器或一通道等化器，用於在硬體中實施該耙式接收器或該通道等化器的技術是已知的。
在軟體中實施耙式接收器和等化器功能將是所期望的。在軟體中實施在原理上允許在可能的情況下使用用於執行一耙式接收器或一通道等化器的一共用處理器。更一般地說，該處理器在原理上可執行許多不同的操作，所產生的結果是管理處理資源將會變為一個顯著的問題。
此外，由於具有在製造時間固定的一受限指令集，許多電腦處理器在其用某些演算法有效處理不同類型的資料處理計算結果的能力層面及在其執行不同演算法的能力層面受到限制。提供用於處理在多位元運算元值上操作的軟體定製指令之一改進過的平台的一處理器在WO2006/117562中被描述，以及根據商標LIVANTO可得。該處理器提供了包含能夠在處理多位元運算元值位準由一指令動態組配之運算子的一可組配執行單元。
根據本發明的一層面，提供了一種在一無線通訊系統中處理透過一通道傳送的信號的方法，該方法包含以下步驟：不時地估計該系統之一時間可變通訊環境的至少一個參數；監控至少一個用於實施一信號處理活動的處理器相關信號處理準則；基於該至少一個參數和該至少一個處理器相關準則從可由一處理器實施的多個信號處理功能選擇一信號處理功能；其中每一信號處理功能包含多個碼區塊，每一碼區塊包含用於在一處理器平台上執行的一指令序列，該處理器平台包括一組具有多個預定組態的可組配運算子，每一指令序列包括至少一組態指令，該至少一組態指令選擇該等多個預定義組態中的一個預定義組態用於執行該碼區塊。
該處理器平台允許在一無線電環境中選擇不同的處理功能，以及在一所需要時間中實現功能之間的實際切換。
另一層面提供了用於在一無線通訊系統中處理透過一通道傳送的一信號的一接收器，該接收器包含：用於不時地估計該系統之一時間可變通訊環境的至少一個參數的裝置；用於監控至少一個用於實施一信號處理活動之處理器相關信號處理準則的裝置；包括一組具有多個預定組態的可組配運算子的一處理器平台；保存可由該處理器平台實施的多個信號處理功能的儲存裝置；用於基於該至少一個參數和該至少一個處理器相關準則從該等多個信號處理功能選擇一信號處理功能的裝置；其中每一信號處理功能包含多個碼區塊，每一碼區塊包含用於在該處理器平台上執行的一指令序列，每一指令序列包括至少一組態指令，該至少一組態指令選擇該等多個預定義組態中的一個預定義組態用於執行該碼區塊。
該信號處理功能可包括濾波、通道估計、耙式處理、等化、通道解碼；干擾消除及多天線處理。
該無線接收器除了在已接收數位樣本上執行信號處理之外也可以其他功能。這些所謂的可操作功能包括與周邊裝置連接，管理一協定堆疊，排定處理器活動的排程及驅動程式管理。
該處理器相關準則可從包含目前處理負載、目前功率消耗以及目前時序截止期限的群組中選定。該目前處理負載表示該處理器的目前計算負載(與該處理負載相同)。於此，術語“目前”是指與處理功能之選擇相關的時間間隔。
該用於每一碼區塊的指令序列提供一軟體實施，該軟體實施允許該等信號處理功能中的任一信號處理功能由該處理器以一簡單且有效的方式來實施。這種方法提供了計算複雜性的總體減小，特別是與在硬體中實施一耙式接收器或一通道等化器的一接收器相比較。與使用不支援在多位元運算元值上操作的軟體定製指令之執行的一處理器平台相比較，其也提供了一個顯著的優點。
基於一硬體實施的習知調變解調器被迫在由最大資料速率要求指定的設計與多個演算法例示作為獨立矽區域之間做出選擇。這種解決方案意味著更大的實施成本、大小和/或功率消耗以及不可避免的對性能帶來損失的任何折中。另一方面，於此所提出的解決方案透過再利用一共用平台來適應性地選擇能夠使性能最大化且使功率消耗最小化的那組最佳的信號處理功能而允許減小複雜性、大小及成本。
在該上下文中，字元通道被用來表示無線電信號的傳輸通道。所估計的通道參數大致上與傳播通道/蜂巢式環境有關。特定通道的品質受該無線電通訊系統中的環境情況、蜂巢情況及其他情況的影響。
在WO2006/117562的處理器架構中，一指令提取與解碼電路解碼資料處理指令以及控制該處理器的各種元件，藉此該指令的可組配資訊遭提供給一可規劃查找表格，以及該等運算元或每一運算元從一暫存器檔案遭提供給一輸入互連。以這種方式，來自該指令的組態資訊藉由該可規劃查找表格選擇性地及動態地修改該等可組配運算子中的一個或多個可組配運算子的功能以及/或者行為層面。
包括該可組配運算子的一可組配執行單元依賴於若干類型的控制。首先，在硬佈線中有一靜態控制例示用以提供模組的各種運算子類別。其次，有存在於，例如互連元件的預定組態中及該可規劃查找表中的偽靜態控制資訊(PSCI)。偽靜態控制資訊遭散佈到某些可組配組件，以在執行軟體定製指令之前決定該可組配執行單元的功能及行為層面，其中該等軟體定製指令本身能夠以逐條指令為基礎動態地組配運算子(調整運算子的組態)。此外，存在可由指令以一循環為基礎提供的動態控制資訊。
圖式簡單說明
為了更好地理解本發明以及更好地顯示本發明可以如何實現，現將透過舉例的方式參考所附圖式，其中：
第1圖是一無線通訊裝置的一概要方塊圖；
第1A圖是用來說明構成本發明之基礎的原理的一高度概要圖；
第2圖是處理及選擇功能的一概要方塊圖；
第3圖是一處理器架構的一概要方塊圖；
第4圖是一可組配執行單元的一概要圖；
第5圖是用於選擇一處理功能的一系列步驟的一概要流程圖；
第6圖是選擇等化器參數的一概要方塊圖；
第7圖是選擇等化器演算法的一概要方塊圖；以及
第8圖顯示指令格式。
第1圖是用於在一無線通訊系統中發送和接收信號的一裝置的一概要方塊圖。這樣的一裝置可以用一些不同的方式實施，但是根據第1圖，一系列無線電RF/IF級遭配置以藉由一個或多個天線20接收和發送無線信號(TX，RX)。在RF/IF級輸出端接收的信號典型地遭轉換到基帶，其中一類比至數位轉換器(ADC)將類比信號轉換成數位元樣本。第1圖的方塊32包括用於處理該等已接收無線電信號以及提供數位樣本r(k)的元件。這可以用不同方式實現，這些方式在本技術領域中是熟知的，於是於此就不再討論。
一處理器100包含一處理器平台101、一資料記憶體104以及一指令記憶體102。樣本r(k)遭提供給一資料傳送引擎30，該資料傳送引擎30與該處理器平台101、該指令記憶體102以及該資料記憶體104通訊。該處理器100負責處理該等樣本r(k)。該處理器平台101可執行一些不同功能，該等功能以碼區塊的形式保存在該指令記憶體102中，其中每一區塊具有一指令序列。這提供了一所謂軟調變解調器，其具有一些於此將進一步討論的優點。
現將參考第1A圖，第1A圖是用來說明構成本發明之基礎的原理的一高度概要圖。方塊300...310表示儲存在該記憶體102中及可由該處理器平台101執行的功能。這些功能分成不同的類別，但是每一功能包含多個碼區塊，每一區塊具有一指令序列。
顯示在左邊的是為該處理器平台提供資訊用於決定該平台將執行哪些功能的功能。這包括用於測量網路狀態的功能300，用於測量處理器資源的功能302以及用於估計通道參數的功能304。用於測量網路狀態的該功能300包括用於解碼從一網路接收的訊息的解碼功能，其中該接收器在該網路中操作。這些訊息可提供與，例如用於訊息傳輸的資料速率或區塊大小的組態有關的資訊。其大致提供了該網路之狀態的一指示，其中該接收器在該網路中運行。
用於測量處理器資源的該功能302測量該處理器的目前活動，包括處理器的目前負載、其目前功率消耗、目前截止期限及目前處理循環。對處理器資源的該監控可由該處理器平台的作業系統301實現。
用於估計通道參數的該功能304關注估計至少一個通道參數，該通道參數表示該處理器於其中操作的無線環境中的一通道的性質。具體例子在下文中將更加充分地討論。
信號處理功能306用來表示在藉由該無線網路接收的資料的數位樣本上動作以決定該資料之性質的功能。具體例子在下文中給出，但是這些例子包括耙式接收器處理功能、等化功能以及解碼功能。
操作功能308包括要由該處理器執行的功能，該操作功能308不關注信號處理但是關注該接收器晶片本身的操作。這些功能包括管理周邊介面、管理驅動程式、管理一協定堆疊以及排定排程。
選擇功能310(一般在實體層中實施)決定由該處理器平台101在任一給定時間所執行的任務。這允許該處理器平台101有效地多重任務處理以執行該接收器之所有所需要的操作，包括操作功能和信號處理功能兩者。在下文中更加詳細討論的架構中，結果從功能300、302及304遭傳遞到選擇功能310，然後該選擇功能310可根據通道狀態、網路狀態及處理器資源的可得性從該操作功能308及該信號處理功能306中選擇合適的功能。
該等操作功能和信號處理功能本身可包括與其執行所需要的處理器資源有關的資訊。這也可以在做選擇時考慮。
第2圖是說明可由該處理器平台101執行的一個處理及選擇功能例子的一概要方塊圖。由方塊10表示的一第一功能執行通道參數的估計。這個功能相對於通訊通道估計一些不同參數，其中該等無線電信號透過該無線通訊系統中該通訊通道來接收和發送。該功能10在時刻k提供輸出γ1 (k),...γNc (k)，其中NC 表示所估計通道參數的數目，該等輸出表示從該等已接收信號樣本r(k)得出的一組通道參數。該所估計的通道參數γn (k)可被用於許多不同的目的。如在第2圖中所說明，其遭提供給一耙式接收器/等化器選擇功能12，該功能12決定是使用一耙式接收器還是一等化器接收器來處理該等已接收樣本。該耙式接收器或等化器接收器由該處理器100實施，該處理器100執行來自該指令記憶體102的合適碼區塊。
參數γn (k)進一步遭提供給一等化器演算法選擇功能18，其在一等化器接收器16遭選定的情況下被使用。如果被使用，則該等化器演算法選擇功能18基於該等已被估計的通道參數選擇用於實施該等化器接收器16的一特定演算法。該演算法如由輸入17概要表示的那樣遭提供給該通道等化器。在實施中，這當然將由遭選定作為該指令記憶體102的一碼區塊的合適演算法實施。
該等通道參數γn (k)也遭提供給等化器參數選擇功能14的選擇。該等化器參數選擇功能14被用在一等化器接收器遭選定的情況下(如由方塊16所表示)，並且控制用於實施該等化器接收器的參數，這些參數被表示為θ1 (k),...,，其中NE 表示相關等化器參數的數目。將理解的是，參數可藉由稍後將討論的一暫存器檔案或記憶體在功能間傳送。
適於有效地處理各種所需的處理功能以及在該等處理功能之間切換的處理器架構將參考第3圖來描述。
該處理器100具有一指令記憶體102、一資料記憶體104、一指令提取與解碼電路110、一暫存器檔案112、一載入/儲存單元118、一預定數目的固定執行單元120以及一預定數目的可組配執行單元126。
該指令記憶體102透過一指令匯流排108及一位址匯流排109遭耦接到該指令提取與解碼電路110。該指令提取與解碼電路110透過一位址匯流排111進一步遭連接到該暫存器檔案112，以及透過控制匯流排系統113遭連接到載入/儲存單元118、固定執行單元120及該可組配執行單元126。該控制匯流排113被用於，例如執行從該載入/儲存單元118、該固定執行單元120及該可組配執行單元126的相關輸入端的指令解碼的操作組態資訊。一運算元匯流排系統115基於該已解碼指令將該暫存器檔案的運算元提供給該載入/儲存單元118、該固定執行單元120及該可組配執行單元126。
該載入/儲存單元118具有到達該資料記憶體104和來自該資料記憶體104的連接121、122，以及可將結果輸出到一結果匯流排128，該結果匯流排128也適於接收該固定執行單元120及該可組配執行單元126的輸出。該結果匯流排128遭回授給該暫存器檔案112的一輸入端。
在這個實施例中，該處理器100在該固定執行單元及該可組配執行單元中支援單指令多資料(SIMD)處理。在其他實施例中，僅該固定執行單元及該可組配執行單元中的一個支援SIMD處理或這兩者都不支援SIMD處理是可能的。
在該指令提取與解碼電路110中的控制電路大致負責從該指令記憶體102請求、接收和解碼一指令序列，以及根據該等指令控制該處理器的各種元件。典型的指令包括載入/儲存操作、控制功能操作、資料處理操作以及/或者由各種功能單元執行的特定操作。
載入/儲存指令被用來存取該資料記憶體104中的資料，以及在該資料記憶體104與之間移動該資料，其中該資料在操作於該暫存器檔案112上即刻遭執行之前或之後存在於其上。諸如分支的控制功能操作可完全在該指令解碼與提取電路110中操作，例如以影響該已提取指令序列，或者可以在對該處理器設定的計算中涉及該等固定和可組配執行單元中的一個或多個單元。資料處理操作被用在執行演算法中，以及其同樣可以涉及固定和/或可組配執行單元，這在下文中將更加詳細地解釋。
第4圖是一示範性的執行單元126之內部元件的一概要說明。參考第4圖，該可組配執行單元126包括一可規劃查找表格210、一可組配運算子級230、一輸入縱橫互連240，以及一輸出縱橫互連250。
該可規劃查找表格210以及該等互連240、250在其依賴可由特定目的指令預設的偽靜態控制資訊的意義上來說是可組配的，而它們本身不是以資料處理指令循環為基礎動態可組配的。該預設控制資訊於此是指偽靜態控制資訊(PSCI)，以及由第2圖中的參考數字249指示。該偽靜態控制資訊249以對於本技術領域的通常知識者而言將顯而易見的一方式指定該可規劃查找表格210和該等縱橫互連240、250的功能及行為層面。
該可組配運算子級230包括成組的運算子模組202-208，每一模組被設計以執行一不同操作類別。該等運算子模組由始於該輸入縱橫互連的運算元輸入匯流排242提供。在該示範性實施例中提供了相乘運算子202、算術邏輯(ALU)運算子204、儲存運算子206以及位移/置換運算子208。通常知識者將理解的是，運算子的數目及功能將基於處理器的所欲應用和/或所欲目的。可能的是，該等運算子模組202-208中的全部或一個選擇可透過於此所述的方法動態地組配。
該等運算子模組202-208被硬佈線至使其在其被設計用以執行的操作中有效，但是同時具有各種允許在於多位元值上實現操作性能之行為位準的可組配性的控制輸入的程度。這是要支援該類操作中的運算子模組之行為和/或類型的改變，其中該類操作中的每一操作被設計用以執行。例如，一額外單元可支援減法及加法(一一般算術類中的不同類型的操作或功能)，其可支援多種SIMD向量資料類型以及純量類型(通用行為)，以及其可支援多種舍入模式和/或溢出行為(可選行為)。
在該較佳實施例中，運算子202-208的控制輸入以及運算子級230上的各種元件的互連受組配至允許所期望的各種演算法，特別是向量演算法的有效執行的程度，該等演算法的例子包括捲積、快速傅立葉轉換、Trellis/Viterbi計算、相關、有限脈衝回應濾波及其他。這些演算法支援上述處理功能，例如耙式處理主要需要對通道估計和解拌碼/解展頻相關；等化需要不同的操作，包括對通道估計相關及對等化器係數計算，以及對等化器濾波(線性等化器情況中的FIR濾波)捲積；通道解碼需要交織計算渦輪解碼或捲積(Viterbi)解碼。該程度在實施中很容易被具有相稱的具有通常知識的工程師實現，其中該工程師也知曉為一指令集所需要的資料處理功能的範圍以根據該等演算法以及一處理器的控制功能支援相關計算。
運算子級230的運算子是動態可組配的，其是以逐條指令為基礎的(“動態地”)，藉此包含組態資訊的一指令(一組態指令一例如一資料處理指令)可選擇性地改變運算子的功能(操作類型)和/或行為，這是透過在其運算元受操作時提供該組態資訊作為要施加的控制設定來實現的。選擇性地，該指令集可遭設定以在處理一後續指令(例如一後續資料處理操作)的運算元時使一組態指令中的組態資訊組配要施加的運算子功能和/或行為。
從該可規劃查找表格210得出的運算子的控制輸入279遭提供給運算子級，例如用以提供控制輸入來控制該等運算子204-208的功能和/或行為。這些控制輸入的例子包括進位元輸入(carry-in)信號、多工器選擇、可協商輸入以及溢出行為控制設定。來自該運算子級230中的運算子202-208的控制輸出281可遭輸出到該可規劃查找表格210，因此可順次參與定義控制輸入設定279。控制輸出281的例子包括溢出指標、FIFO滿信號以及算術比較的布林(Boolean)結果。
在實施中，在該一資料處理指令中的操作組態資訊277遭解碼以及遭提供給該可規劃查找表格210。該組態資訊277連同控制資訊281透過該可規劃查找表格210遭轉譯成相對應的用於該運算子級的控制輸入279以及遭提供給該運算子級230。由該可查找表格210執行的轉譯功能由偽靜態控制資訊249決定，而該偽靜態控制資訊249可順次由早先的控制指令設定。
在該較佳實施例中，該可規劃查找表格210本身可被視為取決於基於一資料處理指令中的運算子組態資訊的可選偽靜態控制資訊。因此，該可規劃查找表格210能夠根據(從一組態指令得出的)動態組態資訊277產生該等運算子的輸入，或控制該等運算子的輸出281，或PSCI 249或該可規劃查找表格210之該等輸入的任意組合。因此不存在對要直接輸入到該運算子級230的偽靜態控制資訊的需求。儘管這在一些情況下是所期望的。
輸入互連240對該等多個運算子模組202-208的每一運算子模組提供運算元輸入。該輸入互連240可根據已解碼資料處理指令接收運算元224，以及可藉由回授匯流排225從該等運算子202-208的輸出端接收結果值。
輸出互連250從該等運算子模組202-208接收輸出，以及提供該可組配執行單元126的最終輸出結果290。憑藉該回授匯流排225、該縱橫開關240以及可選的該等儲存運算子206，簡單多操作的串聯及並聯組合可在在該可執行單元外部提供一結果290前根據一單資料處理指令在該等輸入運算子224上執行複雜操作。簡單地說，這些有利類型的“深層”執行操作可被視為其中多個(一般三個或更多的)數學操作於結果290遭發送以寫入到該暫存器檔案112中的一結果暫存器之前在運算元上或一組運算元上遭連續地執行的操作。在這些類型的深層操作中，該等儲存運算子206可保存中間結果，藉此其可在輸出結果290前參與稍後的操作循環。
現將參考第5圖，第5圖描述一種基於對特定通道參數的估計來選擇一處理功能的方法。選擇透過根據一耙式接收器功能還是等化器接收器功能要由處理器22執行來載入包含不同指令序列的碼區塊做出。發明者已發現透過檢查某一序列中的不同通道參數來施加該選擇準則是有利的(如在第5圖中所說明及下文所描述)。然而，將容易理解的是，也可以使用其他合適的序列。
第S1步產生對通道之非穩定性程度的估計，該非穩定性與傳輸通道的使用者的移動有關，由對都卜勒展頻或最大都卜勒頻率的一估計或由對行動終端的相對速度的一估計給出例子。這些估計器在本技術領域中是所熟知的，於是於此不再另外討論其遭估計的方式。例子在G. L. Stuber的“Principles of Mobile Communications”，Norwell,MA:Kluwer,1996年；A. Sampath與J. M. Holtzman的“Estimation of Maximum Doppler Frequency for Handoff Decisions”，在IEEE車輛技術會議(IEEE Vehicular Technology Conferences)的會議錄，Secaucus,NJ，1993年5月，第859-862頁；A. Abdi,G. B. Giannakis與M. Kaveh的“Estimation of Doppler spread and Signal Strength in Mobile Communications with Applications to Handoff and Adaptive Transmission”，無線通訊與行動計算(Wireless Communications and Mobile Computing)，第1卷，第2號，第221-242頁，2001年3月以及其內含參考中被描述。該接收器可被設計對相對較低的時變通道使用等化器處理，以及對快速時變通道切換到耙式處理，其中切換臨界值應取決於在等化器複雜性與接收器性能之間所期望的折中。一都卜勒比較步驟S2比較一都卜勒估計信號γ1 與一合適的臨界值ThD 。若γ1 大於該臨界值ThD ，則該步選擇耙式接收器處理。若該都卜勒估計信號γ1 不大於該臨界值ThD ，則該比較產生一否定答復，於是該選擇流程繼續一視窗外(out-of-window)能量比較步驟。
視窗外能量估計S3提供了對被用於等化器通道估計的時間視窗外部之通道能量的一估計。一個例子在C. Luschi,M. Sandell. P. Strauch與R.-H. Yan的“Adaptive Channel Memory Truncation for Digital Mobile Communications”，在IEEE國際智慧信號處理與通訊系統研討會(IEEE International Workshop on Intelligent Signal Processing and Communication Sysetms)的會議錄，Melbourne,Australia，1998年11月，第665-669頁中被描述。等化器處理僅在一大百分比的通道能量遭通道估計視窗擷取-這在非常高延遲擴展的情況下將不會發生時遭選定。為此，視窗外能量γ2 與一臨界值ThW 相比較。若γ2 大於該臨界值ThW ，則該步選擇耙式接收器處理。若該視窗外能量γ2 不大於ThW ，則該選擇流程繼續一單射線通道檢測步驟。
一延遲擴展估計S5產生一輸出γ3 ，由對均方根(rms)延遲擴展的一估計給出例子。延遲擴展估計的一個例子在H. Arslan與T. Yucek的“Delay Spread Estimation for Wireless Communication System”，在IEEE國際電腦與通訊討論會(IEEE International Symposium on Computers and Communication)的會議錄，Kemer-Antalya,Turkey，2003年6月-7月，第282-287頁中給出。該參數γ3 遭提供給該單射線通道檢測步驟S6，以決定該傳輸通道是否可被認為是由一單一傳播路徑產生(不存在多路徑)。在單一路徑傳播的情況下，該步選擇耙式接收器處理。
更加一般地，對具有非常高的延遲擴展(長通道脈衝回應)和零延遲擴展(單射線通道脈衝回應)之狀態的識別可被用來將該接收器切換到耙式接收器處理。術語“通道長度”在本技術領域中通常被用來表示通道脈衝回應的時間寬度(temporal duration)，其與通道延遲擴展相關。
在非單射線通道的情況下，流程前進到從Z平面中的通道零點位置估計通道特性的步驟(S7)。與如何實現該估計有關的例子在Y. Bistritz的“Zero Location with Respect to the Unit Circle of Discrete-Time Linear System Polynomials”，IEEE會議錄(Proceedings of the IEEE)，第72卷，第9號，第1131-1142頁，1984年9月以及其內含參考中給出。該接收器可被設計在存在識別通道特性的零點位置時切換到耙式處理，該等通道特性對於等化器的操作很重要-如同其中通道零點接近z平面的單位圓的線性等化，或者分數間隔等化，或者更一般地在等化器子通道中具有共用零點的接收分集等化(透過超取樣獲得的多接收天線或多子通道)之情況。對通道零點位置的估計γ4 遭提供給一關鍵零點位置檢測器步驟S8，該S8步在存在零點位置的情況下選擇耙式接收器處理，其中該等零點位置對於等化器的操作而言將是很重要的。在非關鍵通道特性的情況下，該選擇流程繼續一蜂巢格幾何結構比較步驟。
一蜂巢格幾何結構估計方塊提供對已接收蜂巢格內功率與雜訊-加-蜂巢格內干擾功率之比(或後者比前者)的一估計γ5 ，或對已接收總功率與雜訊-加-蜂巢格內干擾功率之比(或後者比前者)的一估計。可使用的一蜂巢格幾何結構估計技術的一個例子在我們的共同審理中申請案[PWF Ref. 316036GB]中被描述。選擇性地，任何所知的用於估計進入無線電信號之信號對擾動比的技術可被使用，其中擾動是干擾或雜訊或兩者。對一無線蜂巢式系統的信號對擾動比估計的一個例子在M. Turkboylari與G. L. Stuber的“An Efficient Algorithm for Estimating the Signal-to-Interference Ratio in TDMA Cellular Systems”，IEEE通訊匯刊(IEEE Transactions on Communications)，第46卷，第6號，第728-731頁，1998年6月中給出。作為另一備選，對已估計通道回應之信號對擾動比的一估計γ6 或可得通道估計之品質的任何其他指示可被使用。
除了在耙式接收器和等化器之前切換外，在等化器16已遭選定的情況下，由該通道參數估計功能10估計的通道參數可被用來選擇參數θn (n=1,...,NE )用於實施等化器16。
第6圖是用於在該等化器參數選擇功能14中選擇一組等化器參數的一概要方塊圖。
用於估計在等化器中的通道脈衝回應的時間視窗W可根據對通道視窗外能量的估計γ2 和/或對通道延遲擴散的估計γ3 (第6圖的方塊14a)來選定。該選擇也可以取決於對輸入信號對擾動比或蜂巢格幾何結構的一估計γ5 和/或對該已估計通道係數之信號對擾動比的一估計γ6 。
用於估計該通道脈衝回應的一合適濾波器的記憶體(第6圖的方塊14b)以及該已估計通道脈衝回應之更新的頻率(第6圖的方塊14c)可根據對通道非穩定性或時間選擇性之程度的估計，例如透過對通道都卜勒展頻的估計γ1 來選擇。該對通道估計濾波器的選擇也可以基於對輸入之信號對擾動比或蜂巢格幾何結構的一估計γ5 和/或對該已估計通道回應之信號對擾動比的一估計γ6 。
在中到低信號對雜訊-加-干擾比，總通道估計錯誤可透過將振幅小於一合適臨界值的已估計通道係數設定為零來減小。該臨界之值可基於對輸入之信號對擾動比或該蜂巢格幾何結構的一估計γ5 和/或對該等已估計通道係數之信號對擾動比的一估計γ6 來選擇(第6圖的方塊14d)。
用於估計輸入雜訊方差σ2 的合適濾波器的記憶體，在例如MMSE等化的情況下可透過測量輸入擾動的非穩定性程度γ7 (例如雜訊近似恆定的時間間隔)使適應存在非穩定輸入雜訊的情況(第6圖的方塊14e)。基於一完全不同的基礎，該濾波可取決於使用其可方便地收集有關輸入雜訊的觀察資料的週期性-這順次可僅被需求激發，以減小特定操作環境中或重要處理需求下的實施複雜性。
等化器係數的數目(即等化器時間間隔)可遭選定，例如根據對通道視窗外能量的估計γ2 和/或對通道長度或通道延遲擴展γ3 的估計以及對該z平面中的通道零點之位置的估計γ4 來選定(第6圖的方塊14f)。
在決定回授等化的情況下，前授和回授等化器係數的數目可只基於對通道視窗外能量的估計γ2 和/或對通道長度(或通道延遲擴展)的估計γ3 以及對該z平面中的通道零點之位置的估計γ4 (第6圖的方塊14g)。
在區塊等化的情況下的該等等化器係數更新的頻率或在適應性等化情況下的係數步長(step size)可基於對通道非穩定性或時間選擇性的程度，例如透過對一通道都卜勒展頻的估計γ1 來選定(第6圖的方塊14h)。
等化器延遲可基於從該z平面中的通道零點的位置得出的對通道相位特性的估計γ4 來選擇(第6圖的方塊14i)。
現參考第7圖，該第7圖是說明基於該等所估計的通道狀態選擇一特定等化演算法的一概要方塊圖。儘管下文所描述的序列表示本發明的一個有用實施例，但是將理解的是，任何其他的序列可被用來實施選擇合適的等化器演算法。
在第7圖中的層級7a表示一線性或非線性等化器結構的選擇。基於一橫向濾波器結構的線性等化自以下著作以來已被使用：Lucky的早期著作(R. W. Lucky的“Automatic Equalization for Digital Communication”，貝爾系統技術雜誌(Bell System Technical Journal)，第44卷，第547-588頁，1965年4月)，Proakis與Miller(J. G. Proakis與J. H. Miller的“An Adaptive receiver for Digital Signaling Through Channels with Intersymbol Interference”，IEEE資訊理論匯刊(IEEE Transactions on Information Theory)，第15卷，第4號，第484-497頁，1969年7月)以及其他(請參考S. U. H. Qureshi的“Adaptive Equalization”，IEEE會議錄，第73卷，第9號，第1349-1387頁，1985年9月及其內含參考)。非線性等化器包括決定回授等化器(例如在J. Salz的“Optimum Mean Square Decision Feedback Equalization”，貝爾系統技術雜誌(Bell System Technical Journal)，第52卷，第1341-1373頁，1073年10月，以及C. A. Belfiore與J. H. Park,Jr.的“Decision Feedback Equalization”，IEEE會議錄，第67卷，第8號，第1143-1156頁，1979年8月中所述)，以及最大似然法(ML)或最大後驗概率(MAP)交織等化器(例如在G. D. Forney,Jr.的“Maximum Likelihood Sequence Estimation of Digital Sequences in the Presence of Intersymbol Interference”，IEEE資訊理論匯刊(IEEE Transactions on Information Theory)，第18卷，第3號，第363-378頁，1972年5月，以及L. R. Bahl,J. Cocke,F. Jelinek與Raviv的“Optimal Decoding of Linear Codes for Minimizing Symbol Error Rate”，IEEE資訊理論匯刊(IEEE Transactions on Information Theory)，第20卷，第284-287頁，1974年3月中所述)。線性和非線性等化器也在S. Benedetto,E. Biglieri與V. Castellani的“Digital Transmission Theory”，Englewood Cliffs,NJ,Prentice-Hall，1987年，以及D. P. Taylor,G. M. Vitetta,B. D. Hart與A. Mmmel的“Wireless Channel Equalization”，歐洲電信彙刊(European Transactions on Telecommunications)，第9卷，第2號，第117-143頁，1998年3月中被討論。用於在線性或非線性等化器之間做出選擇的準則可基於，例如該z平面中的通道零點的位置γ4 。此外，該選擇可能取決於特定傳輸情況。例如，在一HSDPA系統中，決定回授等化器(也就是說具有一非線性結構)的使用可能會受到一種情況的限制，即使用者被分配一大百分比的下行鏈路功率-這決定可被用於決定回授的該部分下行鏈路信號而不需要根據其他使用者資料做出決定。
第7圖的層級7b表示鮑間隔或分數間隔等化器結構的選擇。鮑間隔(符號或晶片間隔)及分數間隔等化器在，例如S. U. H. Qureshi的“Adaptive Equalization”，IEEE會議錄，第73卷，第9號，第1349-1387頁，1985年9月，以及J. R. Treichler,I. Fijalkow與C. R. Johnson,Jr.的“Fractionally Spaced Equalizers”，IEEE信號處理雜誌，(IEEE Signal Processing Magazine)第13卷，第3號，第65-81頁，1996年5月中被描述。該選擇是基於，例如該z平面中的通道零點的位置γ4 來做出的，以及可選擇性地考慮剩餘傳輸帶寬的量(發送及接收濾波器的滾邊因子(roll-off factor))。
將清晰可見的是，無論是鮑間隔還是分數間隔設計都可與該線性或該非線性結構一起使用。
第7圖的層級7c表示等化器價值功能的選擇，特別是在最小均方誤差(MMSE)準則、最小平方(LS)準則、逼零(ZF)準則或包括最大似然法(ML)準則和最大後驗概率(MAP)準則的基於不同價值之準則的取捨間的選擇。MMSE、LS、ZF及ML等化器在S. U. H. Qureshi的“Adaptive Equalization”，IEEE會議錄，第73卷，第9號，第1349-1387頁，1985年9月，以及S. Benedetto,E. Biglieri與V. Castellani的“Digital Transmission Theory”，Englewood Cliffs,NJ,Prentice-Hall，1987年中被描述，而MAP等化器在D. P. Taylor,G. M. Vitetta,B. D. Hart與A. Mmmel的“Wireless Channel Equalization”，歐洲電信彙刊(European Transactions on Telecommunications)，第9卷，第2號，第117-143頁，1998年3月，以及C. Luschi等人的“Advanced Signal Processing Algorithms for Energy-Efficient Wireless Communications”，IEEE會議錄，第88卷，第10號，第1633-1650頁，2000年10月中被討論。可用來在這些準則之間選擇的參數包括對信號對擾動比的一估計或指示擾動之統計分佈的其他參數。例如，對於使用ZF準則的高信號對擾動比而言，可獲得可接受性能。另一方面，在存在非高斯擾動的情況下，相對於一MMSE等化器而言，使用一LS等化器是較佳的。
第7圖的層級7d表示等化器區塊處理或實施分接頭適應規則之間的選擇。這兩個策略之間的選擇可根據通道非穩定性或時間選擇性的程度，例如透過一通道都卜勒展頻的估計γ1 來實現。
區塊處理在，例如A. Klein的“Data Detection Algorithms Specially Designed for the Downlink of CDMA Mobile Radio Systems”，在IEEE車輛技術會議(IEEE Vehicular Technology Conference)的會議錄，第1卷，Phoenix AZ，1997年5月，第203-207頁中提到。一適應演算法在K. Hooli,M. Latva-aho與M. Juntti的“Performance Evaluation of Adaptive Chip-Level Channel Equalizers in WCDMA Downlink”，IEEE國際通訊會議(IEEE International Conference on Communications)的會議錄，第6卷，Helsinki,Finland，2001年6月，第1974-1979頁中提到。
適於用於本發明之實施例的各種指令格式在第8圖中顯示。在300有一PSCI設定指令，該指令被特別地設計用以執行，例如用於該等元件210、240和/或250中之一個或多個元件的偽靜態控制設定操作。該PSCI設定指令300包括指示該指令300是一種類型的PSCI設定指令的一第一操作碼部分302，以及指示與該等打算組配的組件210、240、250或該等元件中的每一元件有關聯之一目的地的一第二操作碼部分303。該指令的剩餘部分304可被用來傳送或指向打算用於該目的地的PSCI。
參考指令格式400，這裡揭露了一類包括動態組態設定資訊的資料處理指令，基於該動態組態設定資訊實現了對該可規劃查找表格210的參考。該指令400包括定義要遭執行的資料處理操作的一第一操作碼部分410，其較佳地包括該指令是一種類型的資料處理操作的一指示，且包括用於組配該可組配執行單元230的一個或多個運算子的動態組態設定資訊。該指令400也包括指向該等結果將向其發送的一目的位置的一第二操作碼部分415，包含運算子組態資訊420的一第三操作碼部分420，以及用於在該資料處理操作中使用的一個或多個運算元。選擇性地，該欄位430可包括指向暫存器中的一個或多個運算元的指標。通常知識者將理解的是，該等所述欄位中的一個或多個欄位在其他實施例中可被組合或省略。
如此前所述，該運算子組態資訊420被用來存取該查找表格210以及遭轉譯以有助於運算子控制輸入設定279。
10．．．功能/方塊
12．．．耙式接收器/等化器選擇功能
14．．．等化器參數選擇功能
14a．．．通道估計視窗選擇方塊
14b．．．通道估計濾波器選擇方塊
14c．．．通道估計更新頻率選擇方塊
14d．．．通道估計臨界值選擇方塊
14e．．．雜訊估計濾波器選擇方塊
14f．．．等化器係數之數目選擇方塊
14g．．．前授/回授等化器系數之數目選擇方塊
14h．．．等化器係數更新頻率/步長選擇方塊
14i．．．等化器延遲參數選擇方塊
16．．．等化器接收器
17．．．輸入
18．．．等化器演算法選擇功能
20．．．天線
30．．．資料傳送引擎
32．．．方塊
100．．．處理器
101．．．處理器平台
102．．．指令記憶體
104．．．資料記憶體
108．．．指令匯流排
109．．．位址匯流排
110．．．指令提取與解碼電路
111．．．位址匯流排
112．．．暫存器檔案
113．．．控制匯流排系統
115．．．運算元匯流排系統
118．．．載入/儲存單元
120．．．固定執行單元
121．．．連接
122．．．連接
126．．．可組配執行單元
128．．．結果匯流排
202．．．相乘運算子
204．．．算術邏輯(ALU)運算子
206．．．儲存運算子
208．．．位移/置換運算子
210．．．可規劃查找表格
224．．．運算元
225．．．回授匯流排
230．．．可組配執行單元/可組配運算子級
240．．．輸入縱橫互連/縱橫開關
242．．．運算元輸入匯流排
249．．．偽靜態控制資訊(PSCI)
250．．．輸出縱橫互連
277．．．操作組態資訊動態組態資訊
279．．．運算子控制輸入
281．．．控制輸出
290．．．輸出結果
300．．．PSCI設定指令/功能/方塊
301．．．作業系統
302．．．第一操作碼部分/功能
303．．．第二操作碼部分
304．．．估計通道參數功能
306．．．信號處理功能
308．．．操作功能
310．．．選擇功能/方塊
400．．．參考指令格式
410．．．第一操作碼部分
415．．．第二操作碼部分
420．．．運算子組態資訊/第三操作碼部分
430．．．欄位
S1~S7．．．流程步驟
第1圖是一無線通訊裝置的一概要方塊圖；
第1A圖是用來說明構成本發明之基礎的原理的一高度概要圖；
第2圖是處理及選擇功能的一概要方塊圖；
第3圖是一處理器架構的一概要方塊圖；
第4圖是一可組配執行單元的一概要圖；
第5圖是用於選擇一處理功能的一系列步驟的一概要流程圖；
第6圖是選擇等化器參數的一概要方塊圖；
第7圖是選擇等化器演算法的一概要方塊圖；以及
第8圖顯示指令格式。
300‧‧‧PSCI設定指令/功能/方塊
301‧‧‧作業系統
302‧‧‧第一操作碼部分/功能
304‧‧‧估計通道參數功能
306‧‧‧信號處理功能
308‧‧‧操作功能
310‧‧‧選擇功能/方塊

Claims (15)

  1. 一種用於在一無線通訊系統中處理透過一通道所傳送的一信號的方法，該方法包含以下步驟：不時地估計該系統之一時變通訊環境的至少一個參數；監控用於實施一信號處理活動的至少一個處理器相關的信號處理準則；基於該至少一個參數和該至少一個處理器相關準則從可由一處理器實施的多個信號處理功能中選擇一信號處理功能；其中每一信號處理功能包含多個碼區塊，每一碼區塊包含用於在一處理器平台上執行的一指令序列，該處理器平台包括一組具有多個預定組態的可組配運算子，每一指令序列包括至少一組態指令，該組態指令選擇用於執行該碼區塊的該等多個預定義組態中的一個預定義組態。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該參數是指示該通道之通道狀態的一通道參數。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該參數是指示一無線網路中之網路狀態的一網路參數。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該處理器相關準則從該處理器平台報告。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中每一信號處理功能與一處理資源需求有關，以及該選擇步驟在選擇一 信號處理功能時考慮該資源需求。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該通道參數從以下選擇：(a)估計指示該通道之非穩定性程度的一通道參數，以及比較該估計與至少一個移動性臨界值；(b)估計指示該通道在一預定義時間視窗外之能量的一通道參數，以及比較該估計與至少一視窗外能量臨界值；(c)估計一通道參數，該通道參數指示通道回應的時間寬度或通道長度以及通道延遲分佈中的至少一個，以及確定該已估計時間寬度或通道長度或延遲分佈是否滿足預定準則；(d)估計指示z平面中的通道零點的位置的一通道參數，以及確定該等通道零點的該位置是否滿足預定準則；(e)估計指示該已接收信號之一信號對擾動功率比的一通道參數；以及比較該已估計輸入信號對擾動比與至少一個信號對擾動比臨界值；以及(f)估計指示該已接收通道回應之信號對擾動比的一通道參數；(g)估計指示在該接收器輸入端的該擾動之非穩定性的程度的一通道參數。
  7. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該網路參數從自一網路來源傳送的一進入訊息得到。
  8. 如申請專利範圍第3項或第7項所述之方法，其中該網路參數從以下選擇：用於傳送一訊息之資料速率分配；用於傳送一訊息之區塊大小分配；以及對傳送一訊息之品質目標之指明，該品質目標可選擇性地由一區塊錯誤速率或位元錯誤速率表示；以及指示該網路中的蜂巢格間或蜂巢格內干擾的位準。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該處理器平台執行可操作功能，每一可操作功能具有多個包含一指令序列的碼區塊。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該等信號處理功能包括濾波、通道估計、耙式處理、等化、干擾消除、多天線處理及通道解碼。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該等可操作功能包括周邊介面、協定堆疊處理、排定排程及驅動程式管理。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該處理器相關準則從包含目前處理負載、目前功率消耗以及目前時序截止期限的群組中選定。
  13. 如申請專利範圍第1項或第12項所述之方法，其中多個處理器相關準則受監控。
  14. 一種用於在一無線通訊系統中處理透過一通道所傳送的一信號的接收器，該接收器包含：用於不時地估計該系統之一時變通訊環境的至少 一個參數的裝置；用於監控用於實施一信號處理活動的至少一個處理器相關的信號處理準則的裝置；包括一組具有多個預定組態的可組配運算子的一處理器平台；保存可由該處理器平台實施的多個信號處理功能的儲存裝置；用於基於該至少一個參數和該至少一個處理器相關準則從該等多個信號處理功能中選擇一信號處理功能的裝置；其中每一信號處理功能包含多個碼區塊，每一碼區塊包含用於在該處理器平台上執行的一指令序列；每一指令序列包括至少一組態指令，該組態指令選擇用於執行該碼區塊的該等多個預定義組態中的一個預定義組態。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之接收器，其中該估計裝置及該監控裝置由可由該處理器平台執行的碼序列實施。
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