[发明专利]软件数字前端信号处理

说明书

提供了软件数字前端(SoftDFE)信号处理技术。通过在处理器上执行一个或多个特殊化指令以对信号执行一个或多个数字前端(DFE)函数而用软件对信号执行所述一个或多个数字前端(DFE)函数，其中，处理器具有由线性和非线性指令中的一个或多个组成的指令集。可选地形成由多个数据样本组成的样本块并对样本块执行数字前端(DFE)函数。该特殊化指令可以包括矢量卷积函数、复指数函数、x^k函数、矢量比较指令、矢量max()指令、矢量乘法指令、矢量加法指令、矢量sqrt()指令、矢量1/x指令以及用户定义非线性指令。

相关申请的交叉引用

本申请要求的2011年10月27日提交的题为“软件数字前端(SoftDFE)信号处理”美国专利临时申请序号61/552,242的优先权，其被通过引用结合到本文中。

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术，并且更具体地涉及用于通信设备中的数字前端处理的技术。

背景技术

在通信系统中，术语“前端”最初描述与天线接近的接收机或发射机的模拟部分。前端以中频(IF)向后端传送模拟信号以用于数字处理。近年来，术语“前端”已扩展至包括先前在模拟域中对最近终端或基站系统中的数字处理部件执行的某些信号调节。

数字前端(DFE)现在是用于BB处理器与模拟基带/RF电路之间的电路的通称。在接收机中，DFE包括处理RF解调数字化信号的部件，其可包含也可不包含中频(取决于接收机是零IF还是非零IF)。在接收机侧，DFE以数字方式从数字IF信号提取在各种IF频率的不同信道(GSM、WCDMA、LTE或这些技术的组合)(用来在前代系统中在模拟域中执行的操作)。

在发射机中，DFE包括在数字域中处理用于各种信道的基带信号并提供上变频数字信号的部件。此上变频信号还可经历附加信号调节，诸如RF功率放大器非线性响应的波峰因数降低和数字预失真，并且最后被应用于数模转换器(DAC)。

数字前端由于上述多载波多标准无线电信号的高采样速率而通常使用硬接线逻辑来实现。虽然此类基于硬件的DFE技术有效地处理通信信号，其遭受许多限制，如果被克服的话可以进一步改善DFE系统的效率和灵活性。例如，现有的基于硬件的DFE技术缺少灵活性，并且针对新的RF设计而修改DFE设计是昂贵、耗时且具有挑战性的，因为DFE ASIC(专用集成电路)的设计是昂贵且耗时的(通常是两年的循环)。

已经提出或建议了用于用软件来实现DFE系统的各部分的许多技术。例如，在现场可编程门阵列(FPGA)上实现的DFE部分，而DFE的其他部分是硬接线的，并且其他部分是在ASIC中实现的。FPGA包含称为“逻辑块”的可编程逻辑部件。然而，基于FPGA的技术因成本和功率消耗过高而令人望而却步。

用软件来实现各种DFE函数是可能的。然而，例如，对于几百兆赫兹的现有采样率而言，在标准数字信号处理器或者甚至矢量处理器上不可实现实时DFE软件实现。因此需要高效的基于软件的DFE技术。

发明内容

一般地，提供了软件数字前端(SoftDFE)信号处理技术。根据本发明的一个方面，通过在处理器上执行一个或多个特殊化指令以对信号执行一个或多个数字前端(DFE)函数而用软件对信号执行所述一个或多个数字前端(DFE)函数，其中，处理器具有由线性和非线性指令中的一个或多个组成的指令集。该处理器可以是例如数字信号处理器或矢量处理器。

特殊化指令可以包括矢量卷积函数，其接收N1+N2-1个样本的输入矢量并处理输入矢量N1的N1个样本的时移版本和系数，并且针对每个时移版本产生FIR输出值。另外，该特殊化指令可以包括用于矢量x的复指数函数和/或x^k函数。

可以逐个样本或作为数据样本块来处理信号。根据本发明的另一方面，形成由多个数据样本组成的样本块，并且对该样本块执行数字前端(DFE)函数。