專(zhuān)利名稱(chēng)：一種可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及擴(kuò)頻信號(hào)處理，更具體地，本發(fā)明涉及一種可編程通用 擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器及其實(shí)現(xiàn)方法。
背景技術(shù)：
它的基本特點(diǎn)是其傳輸信息所用信號(hào)的帶寬遠(yuǎn)大于信息本身的帶寬。根 據(jù)香農(nóng)公式，當(dāng)信號(hào)的傳輸速率一定時(shí)，信號(hào)帶寬和信噪比是可以互換 的，即增加信號(hào)帶寬可以降低對(duì)信噪比的要求，當(dāng)帶寬增加到一定程度， 允許信噪比進(jìn)一步降低，有用信號(hào)功率接近噪聲功率甚至淹沒(méi)在噪聲之 下也是可能的。擴(kuò)頻通信就是用寬帶傳輸技術(shù)來(lái)?yè)Q取信噪比上的好處， 這就是擴(kuò)頻通信的基本思想和理論依據(jù)。擴(kuò)頻通信是將待傳送的信息數(shù)
據(jù)被偽隨機(jī)編碼(擴(kuò)頻序列Spread Sequence)調(diào)制，實(shí)現(xiàn)頻譜擴(kuò)展后再傳 輸；接收端則采用相同的編碼進(jìn)行解調(diào)及相關(guān)處理，恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。 擴(kuò)頻通信具有抗干擾、抗噪音、抗多徑衰落、具有保密性、能高精密度 測(cè)距等優(yōu)點(diǎn)。基于這些優(yōu)點(diǎn)，擴(kuò)頻通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用于軍事通信、電 子對(duì)抗以及導(dǎo)航、測(cè)量等各個(gè)領(lǐng)域。目前，擴(kuò)頻通信更被廣泛應(yīng)用于民 用通信領(lǐng)域。為了滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的民用通信容量的需求和有效地利用頻 譜資源，各國(guó)都紛紛提出在數(shù)字峰窩移動(dòng)通信、衛(wèi)星移動(dòng)通信和未來(lái)的 個(gè)人通信中采用擴(kuò)頻技術(shù)，擴(kuò)頻技術(shù)已廣泛應(yīng)用于蜂窩電話(huà)、無(wú)繩電話(huà)、微波通信、無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)通信、遙測(cè)、監(jiān)控、報(bào)警等系統(tǒng)中。
擴(kuò)頻信號(hào)的接收器通常由射頻前端模塊和基帶模塊兩部分組成?；?帶模塊通常由一個(gè)擴(kuò)頻通信基帶芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)。射頻前端模塊將擴(kuò)頻信號(hào) 轉(zhuǎn)換為中頻數(shù)字信號(hào)或者近零中頻信號(hào)?；鶐K對(duì)中頻數(shù)字信號(hào)進(jìn)行 捕獲、相關(guān)峰檢測(cè)、跟蹤、比特同步，解調(diào)及后處理等信號(hào)處理。為了 得到有用的信息數(shù)據(jù)，必須解調(diào)擴(kuò)頻信號(hào)中的載波和偽隨機(jī)碼。這種解 調(diào)實(shí)際上就是相關(guān)運(yùn)算。在捕獲和跟蹤模塊中，相關(guān)運(yùn)算是一個(gè)極為重 要而且復(fù)雜的運(yùn)算，并且為了減少多普勒效應(yīng)和本地頻偏的影響，需要 進(jìn)行足夠次數(shù)的相關(guān)運(yùn)算才能捕獲到擴(kuò)頻信號(hào)。相關(guān)運(yùn)算主要是將中頻 數(shù)字信號(hào)和本地偽隨機(jī)碼或者與載波相乘的內(nèi)積運(yùn)算，對(duì)于同 一個(gè)頻率 點(diǎn)，為了搜索出偽隨機(jī)碼的相位偏移量，就有對(duì)應(yīng)成百上千次相關(guān)運(yùn)算。
比如對(duì)于GPS信號(hào)，由于多普勒效應(yīng)的頻率浮動(dòng)范圍在正負(fù)12K左右， 所以在整個(gè)捕獲階段，還需要在正負(fù)12K范圍內(nèi)對(duì)不同的頻率點(diǎn)對(duì)信號(hào) 進(jìn)行捕獲，造成相關(guān)運(yùn)算量極大，同時(shí)由于目前擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的制式眾 多，因此，設(shè)計(jì)出可以兼容各種擴(kuò)頻系統(tǒng)的接收機(jī)，提高相關(guān)運(yùn)算的運(yùn) 算速度、整個(gè)擴(kuò)頻通信基帶處理性能并同時(shí)不增加基帶芯片的面積，成 為擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理中尚待解決的問(wèn)題。
擴(kuò)頻通信基帶芯片或集成電路是一 個(gè)功能復(fù)雜的片上系統(tǒng)(SOC， System-On-Chip )。它主要完成的功能包括上述的信號(hào)捕獲、相關(guān)峰檢測(cè)、 跟蹤、比特同步、信道處理(估計(jì)和均衡)、解調(diào)、后處理等，每個(gè)信 號(hào)處理階段及各個(gè)階段的銜接需要軟件和硬件的相配合工作，硬件和軟 件在其中都承擔(dān)著重要的任務(wù)?，F(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于基帶片上系統(tǒng)(SOC)的設(shè)計(jì)，存在多種架構(gòu)。其中一種常見(jiàn)的架夠就是采用功能單一的專(zhuān)用
集成電路(ASIC)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)頻信號(hào)基帶數(shù)字信號(hào)處理的幾乎所有功能，這
是一種完全以硬件為主導(dǎo)的構(gòu)架，軟件只需要做寄存器配置、上層協(xié)議
處理等任務(wù)，然而這種架構(gòu)存在有諸多缺點(diǎn)。第一，這種構(gòu)架雖然對(duì)于
軟件(即通用處理器模塊)要求降低了復(fù)雜度，但是對(duì)整個(gè)片上系統(tǒng)來(lái)
說(shuō)，硬件的復(fù)雜度高，將導(dǎo)致芯片晶圓面積巨大，在新技術(shù)激烈竟?fàn)幍?br> 今天，芯片在成本以及功耗方面將會(huì)處于劣勢(shì)。第二，上述專(zhuān)用集成電
路(ASIC)中的數(shù)字處理芯片由于硬件復(fù)雜度高，芯片面積巨大，導(dǎo)致
功耗很大。第三，上述專(zhuān)用集成電路(ASIC)中的數(shù)字處理芯片，通常
只能處理一種類(lèi)型的擴(kuò)頻信號(hào)，并且只能在預(yù)設(shè)的算法下對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)進(jìn)
行處理，缺乏設(shè)計(jì)靈活性。第四，這種構(gòu)架中硬件幾乎承擔(dān)了基帶信號(hào)
處理的所有任務(wù)，而其中就有很多任務(wù)并非實(shí)時(shí)性的，它們完全可以由
軟件(即通用處理器)來(lái)完成。
另外的一種構(gòu)架就是^^f牛估:M艮少的任務(wù)，大部分的運(yùn)算工作交由軟
件(即通用處理器)去完成，比較典型做法的就是所謂的"軟件無(wú)線(xiàn)電"，
這種構(gòu)架可以使芯片的面積減小，但是導(dǎo)致軟件的工作量巨大，對(duì)通用
處理器模塊的要求非常高，甚至需要用標(biāo)準(zhǔn)的通用數(shù)字信號(hào)處理器來(lái)實(shí)
現(xiàn)通用處理器模塊以滿(mǎn)足系統(tǒng)的需求，因此，從整體看來(lái)并沒(méi)有將系統(tǒng)
的成本降低。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決專(zhuān)用集成電路芯片面積大，靈活性差，以及為了解決"軟 件無(wú)線(xiàn)電"對(duì)通用處理器要求高造成芯片成本大和解決傳統(tǒng)基帶芯片只
10能處理一種擴(kuò)頻信號(hào)的問(wèn)題，本發(fā)明提出了 一種同時(shí)兼顧軟件和硬件的 擴(kuò)頻通信信號(hào)處理器架構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)方法，將軟件和硬件所處理的任務(wù)做 了合理的分工，即軟件能夠?qū)崿F(xiàn)的功能就沒(méi)有必要用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，硬件 只做軟件無(wú)法做到的任務(wù)，例如實(shí)時(shí)性要求非常高的任務(wù)，比如相關(guān)運(yùn) 算等，而且硬件在設(shè)計(jì)上不局限于處理一種擴(kuò)頻信號(hào)，也就是說(shuō)本發(fā)明 提出的硬件構(gòu)架執(zhí)行的信號(hào)處理是大部分?jǐn)U頻信號(hào)處理必不可少的基 本運(yùn)算模塊，如此，硬件部分只處理最底層的運(yùn)算，軟件可以有更高的 靈活性，通過(guò)對(duì)本發(fā)明的一個(gè)命令解析和數(shù)據(jù)傳輸單元配置指令來(lái)控制 硬件進(jìn)行事務(wù)的執(zhí)行。
本發(fā)明另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，通過(guò)對(duì)擴(kuò)頻信號(hào)算法的進(jìn)一步優(yōu)化，節(jié)省了 存儲(chǔ)資源，不需要為硬件提供專(zhuān)用的存儲(chǔ)空間，使得硬件和軟件能共享 一個(gè)存儲(chǔ)空間。
對(duì)于本發(fā)明的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器而言，其所包括的可 編程命令解析和數(shù)據(jù)傳輸單元所具有的功能類(lèi)似于普通處理器中的流
水線(xiàn)單元，進(jìn)行取指、譯碼、執(zhí)行、存儲(chǔ)、回寫(xiě)等操作，而對(duì)于本發(fā)明 的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器所包括的相關(guān)運(yùn)算單元?jiǎng)t相當(dāng)于傳
統(tǒng)處理器中的ALU執(zhí)行單元，內(nèi)部的高速緩存則可以看作是傳統(tǒng)處理 器中的Cache?；谝陨系奶攸c(diǎn)，本發(fā)明的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處 理器具有可編程的特點(diǎn)，它兼有數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)實(shí)時(shí)任務(wù)處理的 特點(diǎn)，又有普通處理器的靈活性和可編程特性。它在最大程度上兼顧了 軟件和硬件的各自的特點(diǎn)，使得芯片面積和功耗方面達(dá)到了 一個(gè)最優(yōu)的 平衡，并且適用于各種擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。
本發(fā)明提供了 一種可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器。該可編程擴(kuò)頻 通信數(shù)字信號(hào)處理器包括一個(gè)通用處理器， 一個(gè)與通用處理器通信的共享存儲(chǔ)器，其特征在于，所述擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器還包括一個(gè)命令 解析單元、至少一個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元和一個(gè)多功能可編程相 關(guān)運(yùn)算引擎。所述命令解析單元解析擴(kuò)頻信號(hào)處理指令，得到擴(kuò)頻信號(hào)
處理參數(shù)；所述至少一個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元接受中頻數(shù)據(jù)并根
相關(guān)運(yùn)算，相關(guān)運(yùn)算數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為一個(gè)偽隨機(jī)碼碼片長(zhǎng)度，碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)
算結(jié)果存儲(chǔ)在所述共享存儲(chǔ)器中；所述多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎根據(jù) 所述命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)，讀取所述共享存儲(chǔ)器中的碼片 級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果并將所述碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與擴(kuò)頻信號(hào)的偽隨機(jī)碼 做相關(guān)運(yùn)算并得到基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，所述多功能可編程相 關(guān)運(yùn)算引擎還能根據(jù)命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)對(duì)基于偽隨機(jī) 碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果做進(jìn)一 步信號(hào)處理。
本發(fā)明還提供了 一種實(shí)現(xiàn)可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理的方法，其 特征在于，所述方法包括以下步驟
a. 解析擴(kuò)頻信號(hào)處理指令，得到擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)；
b. 根據(jù)所述命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)將中頻數(shù)據(jù)與本地 載波做碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算，碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為一個(gè)偽隨機(jī) 碼碼片長(zhǎng)度，碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)在一個(gè)共享存儲(chǔ)器中；
c. 根據(jù)所述命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)，讀取所述共享存 儲(chǔ)器中的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果并將所述碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與擴(kuò)頻信 號(hào)的偽隨機(jī)碼做相關(guān)運(yùn)算并得到基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果；
d. 根據(jù)所述命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)對(duì)基于偽隨機(jī)碼的 相關(guān)運(yùn)算結(jié)果做進(jìn)一步信號(hào)處理。
1

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器總體實(shí)現(xiàn)
框圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器的具體實(shí) 現(xiàn)框圖。
圖3是圖2的碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組的詳細(xì)框圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種連續(xù)積分算法。
圖5是圖2的多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎的詳細(xì)框圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器(以下稱(chēng) 可編程擴(kuò)頻信號(hào)處理器)總體實(shí)現(xiàn)框圖。該可編程擴(kuò)頻信號(hào)處理器包括 一個(gè)采樣點(diǎn)級(jí)數(shù)據(jù)處理單元102， 一個(gè)乒乓緩存104， 一個(gè)碼片級(jí)可編 程相關(guān)運(yùn)算單元106, —個(gè)多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎108, —個(gè)命令 解析和數(shù)據(jù)傳輸單元110, —個(gè)通用處理器112, —個(gè)協(xié)處理器114和一 個(gè)存儲(chǔ)單元116。采樣點(diǎn)級(jí)數(shù)據(jù)處理單元102接受被采樣后的數(shù)字中頻 數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)字濾波及其它基于采樣點(diǎn)級(jí)的數(shù)據(jù)處理，處理后的 信息傳輸至乒乓緩存單元104。在一個(gè)實(shí)施例中,乒乓緩存單元104包 括一個(gè)第一存儲(chǔ)單元和一個(gè)第二存儲(chǔ)單元，第一存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)一個(gè)偽隨 機(jī)碼碼片時(shí)間段內(nèi)的所有中頻信號(hào)采樣點(diǎn)，并將該單元內(nèi)的所有采樣點(diǎn) 傳輸至碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元106。第二存儲(chǔ)單元收集存儲(chǔ)下一個(gè) 偽隨機(jī)碼碼片時(shí)間段內(nèi)的中頻信號(hào)采樣點(diǎn)，當(dāng)收集到該碼片段時(shí)間內(nèi)的 全部中頻信號(hào)采樣點(diǎn)后，將所有的采樣點(diǎn)傳送至第一存儲(chǔ)單元，實(shí)現(xiàn)乒乓操作。采用兵乓操作的好處在于，可以將離散的處理時(shí)間集中處理，
行相關(guān)運(yùn)算的工作頻率比中頻信號(hào)采樣頻率高很多，現(xiàn)有技術(shù)中每次進(jìn) 行相關(guān)運(yùn)算都要等待中頻信號(hào)的采樣點(diǎn)進(jìn)來(lái)了才能進(jìn)行，因此相關(guān)運(yùn)算 的高工作頻率不能得到充分利用，造成時(shí)鐘空轉(zhuǎn)。在一種實(shí)施例中，存 儲(chǔ)單元可以是雙緩沖器。在另一種實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元可以是移位寄存
器組。另外，乒乓緩存單元104的每個(gè)存儲(chǔ)單元也可以存放偽隨機(jī)碼的
整數(shù)倍的采樣點(diǎn)數(shù)。
碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106完成碼片級(jí)的積分運(yùn)算。值得注意 的是，在該碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106內(nèi)，不進(jìn)行中頻信號(hào)與偽 隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算。該碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106完成中頻信號(hào) 與本地載波的相關(guān)運(yùn)算，并且每個(gè)碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算是以一個(gè)偽隨機(jī)碼碼 片長(zhǎng)度內(nèi)的數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)進(jìn)行運(yùn)算的，得到的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果稱(chēng)為碼片級(jí)相 關(guān)運(yùn)算結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明得到每個(gè)碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果獨(dú) 立存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器116中，不需要額外的硬件(例如寄存器等)分組存儲(chǔ) 相關(guān)運(yùn)算結(jié)果用來(lái)分組進(jìn)行與偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算，使得相關(guān)運(yùn)算不受 硬件的限制，能更好的發(fā)揮可編程性的優(yōu)勢(shì)。碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單 元組106能執(zhí)行多種擴(kuò)頻信號(hào)共有的基本運(yùn)算，獨(dú)立于信號(hào)處理的各項(xiàng) 參數(shù)，例如擴(kuò)頻因子、環(huán)路積分的大小、物理信道接收機(jī)類(lèi)型、信道估 計(jì)參數(shù)等參數(shù)。碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106的具體實(shí)施將在圖3 和圖4中詳細(xì)描述。多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎108根據(jù)命令解析和數(shù) 據(jù)傳輸單元110的不同指令(例如某個(gè)擴(kuò)頻信號(hào)的信號(hào)處理各項(xiàng)參數(shù)),執(zhí)行不同的功能。多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎108的具體實(shí)施將在圖5
中詳細(xì)描述。
命令解析和數(shù)據(jù)傳輸單元110用來(lái)控制DMA數(shù)據(jù)傳輸、解析各種擴(kuò) 頻通信物理層協(xié)議和各種相關(guān)算法、并將解析后的信息(例如擴(kuò)頻信 號(hào)處理參數(shù))以指令的形式控制碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106和多 功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎108的工作。命令解析和數(shù)據(jù)傳輸單元110和 通用處理器112同時(shí)為總線(xiàn)上的主設(shè)備，二者都可以發(fā)起一個(gè)總線(xiàn)操作。 在一個(gè)實(shí)施例中，該總線(xiàn)可以是一個(gè)AMBA(先進(jìn)的微處理器總線(xiàn)架構(gòu)) 總線(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，兩者的仲裁可以由一個(gè)AMBA仲裁單元完成， 以避免總線(xiàn)沖突。協(xié)處理器U4可以用來(lái)執(zhí)行專(zhuān)門(mén)的復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算， 以實(shí)現(xiàn)硬件加速功能。在本發(fā)明中，該協(xié)處理器114是一個(gè)可選擇性設(shè) 備，可以根據(jù)實(shí)際信號(hào)處理情況決定是否采用。通用處理器112用來(lái)進(jìn) 行進(jìn)行物理層以上的協(xié)議處理以及和外圍4妾口的處理，例如GPIO， UART， Timer, RTC,及中斷處理。
共享存儲(chǔ)器116既是通用處理器112應(yīng)用程序的變量存儲(chǔ)空間，又是 基帶處理結(jié)果(即碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106和多功能可編程相 關(guān)運(yùn)算引擎108運(yùn)算結(jié)果)的存儲(chǔ)空間，通過(guò)AMBA總線(xiàn)，碼片級(jí)可 編程相關(guān)運(yùn)算單元組106和多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎108通過(guò)命令解 析和數(shù)據(jù)傳輸單元110可以與通用處理器112訪(fǎng)問(wèn)共享的共享存儲(chǔ)器 116。該構(gòu)架不僅大大減少了傳統(tǒng)基帶內(nèi)部專(zhuān)用SRAM的空間，而且可 以通過(guò)采用DMA傳輸，快速將處理結(jié)果傳輸至共享存儲(chǔ)器116，并交 由軟件處理，減少了軟件在內(nèi)存搬移方面的工作量，提高了軟件效率。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一種擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器的具體實(shí)現(xiàn)框圖。
值得注意的是，由于通用處理器112和協(xié)處理器114的功能描述和圖1一致，為清楚起見(jiàn)，省略了通用處理器112和協(xié)處理器114的示圖。
在圖2中，碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106包括N組碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元(202-1, 202-2…202-N)。其中，N表示信號(hào)通道個(gè)數(shù)。同時(shí)，針對(duì)N個(gè)通道，對(duì)應(yīng)有N個(gè)數(shù)控振蕩器(頻率發(fā)生器)組[l-M](204-1,204-2,…，204-N)，和N個(gè)碼振蕩器(206-1，206-2,…，206-N )。其中，數(shù)控振蕩器組204可以產(chǎn)生本地載波，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，中頻信號(hào)與本地載波做相關(guān)運(yùn)算后，將得到兩路信號(hào)I路(同相)和Q路(正交相)。碼振蕩器206可以確定偽隨機(jī)碼碼時(shí)鐘。具體地，每個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元(202-1、 202-2...、 202-N)讀取兵乓緩存104中的采樣后的中頻數(shù)據(jù)，接受來(lái)自數(shù)控振蕩器組的本地載波，并在相關(guān)運(yùn)算單元內(nèi)做中頻信號(hào)與本地載波的相關(guān)運(yùn)算。碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106可以同時(shí)進(jìn)行N個(gè)通道的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算，也可以?xún)H進(jìn)行一個(gè)通道的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算，或者，也可以選擇1到N中任意通道個(gè)數(shù)的碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，以上這些選擇由命令解析單元解析的擴(kuò)頻信號(hào)參數(shù)決定。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，每個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元的一次相關(guān)運(yùn)算長(zhǎng)度為一個(gè)偽隨機(jī)碼的碼片長(zhǎng)度，并且每個(gè)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果都獨(dú)立地存儲(chǔ)于共享存儲(chǔ)器116中(對(duì)應(yīng)存儲(chǔ)在共享存儲(chǔ)器的碼片級(jí)存儲(chǔ)單元224 )。這樣做的目的在于只讓硬件執(zhí)行最基礎(chǔ)的運(yùn)算單元，運(yùn)算結(jié)果與偽隨機(jī)碼剝離，并將結(jié)果獨(dú)立存儲(chǔ)在共享存儲(chǔ)器116,這樣，可以根據(jù)需要，通過(guò)軟件配置不容信號(hào)處理的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)可編程的信號(hào)處理。例如，根據(jù)用戶(hù)的不同需要，多功能可編程相關(guān)運(yùn)算
引擎108通過(guò)直接內(nèi)存存取控制器(DMA控制器)222讀取存儲(chǔ)在碼片
級(jí)存儲(chǔ)單元224的碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106的運(yùn)算結(jié)果，處理
不同類(lèi)型的擴(kuò)頻信號(hào)，或者可編程地設(shè)置載波頻率搜索的范圍、偽隨機(jī)
碼相位搜索的范圍和偽隨機(jī)碼搜索范圍。
為了提高每個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元(202-1、 202-2...、 202-N)
的相關(guān)運(yùn)算能力，本發(fā)明還針對(duì)每一個(gè)通道提供了 一組數(shù)控振蕩器204,將一個(gè)偽隨機(jī)碼長(zhǎng)度內(nèi)的相關(guān)運(yùn)算分成若干組進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，
具體實(shí)施將在圖4中詳述。另外，本發(fā)明的每個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算
單元(202-1、 202-2...、 202-N)還可以根據(jù)不同擴(kuò)頻信號(hào)的偽隨機(jī)碼碼
相位搜索的不同步進(jìn)，分兩路進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算，具體實(shí)施將在圖4中詳述。圖2中的多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎108包括一個(gè)多功能相關(guān)運(yùn)算
器216、雙向高速緩存208、步進(jìn)/范圍生成單元210，通用偽隨機(jī)碼產(chǎn)
生器212 (又稱(chēng)通用偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器)、函數(shù)運(yùn)算單元214和相關(guān)運(yùn)算控
制器218。相關(guān)運(yùn)算控制器218與命令解析單元220和DMA控制器222
通信，控制多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎108每個(gè)模塊的工作。通用偽隨
機(jī)碼產(chǎn)生器212根據(jù)命令解析單元220的指令，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的擴(kuò)頻信號(hào)的
偽隨機(jī)碼。步進(jìn)/范圍生成單元210根據(jù)命令解析單元220的指令(例如
是否需要在輔助^^莫式下或者跟蹤模塊下做部分搜索)生成偽隨機(jī)碼搜索
范圍。函數(shù)運(yùn)算單元214根據(jù)命令解析單元220的指令，執(zhí)行各種相應(yīng)
的運(yùn)算，具有一定的靈活性。例如，可以在非相干模式下做I路和Q路
的平方和運(yùn)算(或信號(hào)功率計(jì)算)，在跟蹤模式下做環(huán)路積分、載波鑒
相及碼鑒相，在信道估計(jì)模式下，實(shí)現(xiàn)RAKE接收機(jī)功能、多徑處理等，在打開(kāi)定位模式下，進(jìn)行偽距測(cè)量等。多功能相關(guān)運(yùn)算器216接收通用偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼，讀取碼片級(jí)存儲(chǔ)單元的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，將兩者作基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算，得到每個(gè)被搜索的偽隨機(jī)碼碼相位上的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果(簡(jiǎn)稱(chēng)基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果)，并將基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)于共享存儲(chǔ)器116中。
相關(guān)運(yùn)算的中間運(yùn)算數(shù)據(jù)存在雙向高速緩存208中。雙向緩存208受相關(guān)運(yùn)算控制器218控制，通過(guò)DMA控制器，讀取共享存儲(chǔ)器16中的運(yùn)算結(jié)果至雙向緩存208，以供多功能相關(guān)運(yùn)算器216和函數(shù)運(yùn)算單元214作進(jìn)一步運(yùn)算。
命令解析和數(shù)據(jù)傳輸單元110包括命令解析單元220和直接內(nèi)存讀取控制器(DMA控制器)222。命令解析單元220解析來(lái)自執(zhí)行隊(duì)列226的指令，包括本地載波的頻率搜索范圍(頻偏)，信號(hào)通道數(shù)量的選擇，偽隨機(jī)碼的類(lèi)型，偽隨機(jī)碼的相位搜索步進(jìn)，不同模式下做何種信號(hào)處理等擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)，實(shí)現(xiàn)可編程信號(hào)處理。DMA控制器222以DMA方式控制數(shù)據(jù)讀取和存儲(chǔ)于共享存儲(chǔ)器116。
共享存儲(chǔ)器116包括一個(gè)執(zhí)行隊(duì)列226,結(jié)果隊(duì)列228，碼片級(jí)存儲(chǔ)單元224，多功能相關(guān)運(yùn)算臨時(shí)存儲(chǔ)單元230和運(yùn)算模塊臨時(shí)存儲(chǔ)單元232。執(zhí)行隊(duì)列226存儲(chǔ)該可編程處理器執(zhí)行信號(hào)處理指令。結(jié)果隊(duì)列228以指針形勢(shì)返回命令執(zhí)行的結(jié)果。所述指針是指指向一個(gè)具有復(fù)雜數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)類(lèi)型。碼片級(jí)存儲(chǔ)單元224存儲(chǔ)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106的運(yùn)算結(jié)果。多功能相關(guān)運(yùn)算臨時(shí)存儲(chǔ)單元230存儲(chǔ)基于偽隨機(jī)碼相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，還存儲(chǔ)非連續(xù)積分的中間結(jié)果，例如做10msxN時(shí)間的非連續(xù)積分的情況下，在沒(méi)有^&完所有的N次非連續(xù)積分前這每次非連續(xù)積分的結(jié)果都需要存在多功能相關(guān)運(yùn)算臨時(shí)存儲(chǔ)單元230中。
18運(yùn)算模塊臨時(shí)存儲(chǔ)單元232存儲(chǔ)載波、碼跟蹤環(huán)路濾波、鑒相的處理信
息、信道估計(jì)、Rake接收機(jī)的相關(guān)處理信息等。
圖3是圖2的碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106的詳細(xì)框圖。為了便于描述，增加了乒乓緩存104的詳細(xì)描述。在一個(gè)實(shí)施例中，乒乓緩存104包括一個(gè)第一移位寄存器302, —個(gè)第二移位寄存器304，和一個(gè)選擇器306。第一、第二移位寄存器的容量大小可以是一個(gè)偽隨機(jī)碼碼片時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，也可以是一個(gè)偽隨機(jī)碼碼片整數(shù)倍時(shí)間長(zhǎng)度內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)。選擇器306選擇一個(gè)已存滿(mǎn)的移位寄存器作為碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106的輸入。碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106進(jìn)行N個(gè)通道的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算。每個(gè)通道的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算對(duì)應(yīng)一個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，每個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元中分兩路(k路和j路)進(jìn)行碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算。以碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元202-1為例，該碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元202-1包括兩部分碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元k和碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元j。兩者的區(qū)別在于，j路和k路所讀取的中頻數(shù)據(jù)有一個(gè)時(shí)間延遲x308。其中x的大小選取是可編程的，x的選擇與偽隨機(jī)碼相位搜索的步進(jìn)有關(guān)。例如當(dāng)某種擴(kuò)頻信號(hào)的偽隨機(jī)碼是以1/2個(gè)偽隨機(jī)碼碼片為相位搜索步進(jìn)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算的，則x可以選擇為1/2個(gè)偽隨機(jī)碼碼片的時(shí)間延遲。這樣做的好處是對(duì)于每一路(k或j)來(lái)說(shuō)，每次中頻數(shù)據(jù)與本地載波的相關(guān)運(yùn)算可以仍然以 一個(gè)偽隨機(jī)碼為長(zhǎng)度進(jìn)行，但是k路和j路總體合并來(lái)看，每次相關(guān)運(yùn)算就是以x為間隔的。和傳統(tǒng)的偽隨機(jī)碼每做一次相關(guān)運(yùn)算時(shí)都要偏移x相位以致于中頻數(shù)據(jù)與本地載波不能以一個(gè)偽隨機(jī)碼為長(zhǎng)度進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算相比，本發(fā)明的做法大大節(jié)省了硬件資源，并為進(jìn)一步的信號(hào)處理提供了可編程的可能性。另外，在傳統(tǒng)的擴(kuò)頻信號(hào)基帶設(shè)計(jì)中，捕獲階段的相關(guān)運(yùn)算占用了大部分的邏輯資源，尤其當(dāng)需要進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的積分運(yùn)算時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的中間運(yùn)算結(jié)果，這使得傳統(tǒng)的擴(kuò)頻信號(hào)基帶設(shè)計(jì)中，不得不為基帶硬
件提供專(zhuān)門(mén)的存儲(chǔ)空間，例如SRAM。而本發(fā)明中提出了 一種新的連續(xù)
積分算法，大大減少了中間運(yùn)算結(jié)果，節(jié)省了運(yùn)算空間，使得基帶硬件
不需要專(zhuān)門(mén)的SRAM空間來(lái)存儲(chǔ)大量中間運(yùn)算結(jié)果，使得本發(fā)明提出的軟件和硬件共享一個(gè)存儲(chǔ)空間(即共享存儲(chǔ)器116)得以實(shí)現(xiàn)，大大節(jié)省了芯片成本和面積。
圖4對(duì)上述算法做了詳細(xì)地描述。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一種連續(xù)積分運(yùn)算算法。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明的可編程處理器，通過(guò)軟件配置(命令解析單元)，對(duì)硬件進(jìn)行一個(gè)預(yù)設(shè)時(shí)間段的連續(xù)積分，例如p*q的連續(xù)積分，其中p為正整數(shù)，q為一種擴(kuò)頻碼的偽隨機(jī)碼周期，其包括W+碼片。圖4中的第一時(shí)間段積分，第二時(shí)間段積分，第三時(shí)間段積分…可以對(duì)應(yīng)為偽隨機(jī)碼周期。常規(guī)的做法是在每一時(shí)間段(即第一時(shí)間段積分，第二時(shí)間段積分，第三時(shí)間段積分...)內(nèi)進(jìn)行與偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算，得到的計(jì)算值與上一秒的值做累加。這種算法，在？*9時(shí)間內(nèi)需要做p次與偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算，同時(shí)，對(duì)于每一通道，還要進(jìn)行W次基于碼相位的搜索，勢(shì)必造成傳統(tǒng)的相關(guān)運(yùn)算器必需全速運(yùn)行，同時(shí)必須采用硬件專(zhuān)用的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)大量的中間運(yùn)算結(jié)果，否則帶寬將很難滿(mǎn)足計(jì)算的要求。
假設(shè)， 一個(gè)偽隨機(jī)碼周期含有W個(gè)碼片，即圖4所示的碼片0,碼片l...碼片N...碼片W-l。每個(gè)時(shí)間段內(nèi)的一個(gè)完整的相關(guān)運(yùn)算，需要每個(gè)碼片0, 1, ...， N, ...W-l與中頻數(shù)據(jù)和本地載波的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作內(nèi)積運(yùn)算，由于每個(gè)時(shí)間段q內(nèi)的碼片總是以碼片0， 1, N， ...W-1的形式不斷重復(fù)著，所以本發(fā)明考慮將每個(gè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)應(yīng)與 碼片0相乘的一個(gè)中頻數(shù)據(jù)與本地載波的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作p次累 加，累加值存儲(chǔ)在共享存儲(chǔ)器中，將每個(gè)時(shí)間段內(nèi)對(duì)應(yīng)與碼片l相乘的 一個(gè)中頻數(shù)據(jù)與本地載波的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果作p次累加，累加值存 儲(chǔ)在共享存儲(chǔ)器中，以此類(lèi)推，直至得到W個(gè)這樣的累加值，最后將這 些累加值從共享存儲(chǔ)器中取出，與偽隨機(jī)碼(碼片0, 1， ...， N， ...W-1 ) 僅作一次相關(guān)運(yùn)算，即可得到p*q時(shí)間連續(xù)積分。結(jié)合圖4，上述算法 用公式可以表示為
口*4時(shí)間連續(xù)積分=§t偽隨機(jī)碼,.x碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，
其中，q為一個(gè)偽隨才幾碼周期時(shí)間，包4舌W個(gè)偽隨^/L碼碼片，p為一 個(gè)整數(shù)。
可以看出，本發(fā)明中，p*q時(shí)間內(nèi)只作中頻數(shù)據(jù)與本地載波的p*q， 分，而不和偽隨^L碼^敗相關(guān)運(yùn)算，即p々q時(shí)間內(nèi)的連續(xù)積分可以先在碼 片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元中完成p*q時(shí)間內(nèi)的中頻數(shù)據(jù)與本地載波的連
續(xù)積分與偽隨機(jī)碼在多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎108內(nèi)作一次相關(guān)運(yùn)算。
采用該方法的優(yōu)點(diǎn)是，可以每隔p*q時(shí)間才進(jìn)行與偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn) 算，比起傳統(tǒng)的方法，獲得了更充裕的相關(guān)運(yùn)算時(shí)間。傳統(tǒng)方法需要在 一個(gè)偽隨才幾碼碼片時(shí)間q內(nèi)完成W個(gè)偽隨枳』碼碼相4立的相關(guān)運(yùn)算，而本 發(fā)明的方法只要能在p*q時(shí)間內(nèi)做完W個(gè)相位的相關(guān)運(yùn)算即可。這樣松的條件換來(lái)的是邏輯資源和存儲(chǔ)資源的較少的占用率，例如無(wú)須為
硬件提供專(zhuān)用的存儲(chǔ)器，可以大大減少芯片面積。
回到圖3，本發(fā)明還在傳統(tǒng)的數(shù)控振蕩器上作了改進(jìn)。本發(fā)明提供 了一個(gè)數(shù)控振蕩器(NCO)陣列204-1 ，204-2,...,204-N。該數(shù)控振蕩器陣 列由N+M個(gè)振蕩器組成。其中，N表示N個(gè)通道對(duì)應(yīng)的N個(gè)振蕩器組， M表示每個(gè)振蕩器組有M個(gè)并行的振蕩器。傳統(tǒng)的做法中，中頻數(shù)據(jù) 與本地載波的乘加運(yùn)算中，由于數(shù)控振蕩器產(chǎn)生的本地載波數(shù)據(jù)是串行 順序輸出的，每做一次相關(guān)運(yùn)算，都需要串行地進(jìn)行乘加運(yùn)算，占用較 長(zhǎng)的運(yùn)算時(shí)間，為了能進(jìn)行N個(gè)通道的信號(hào)搜索，常規(guī)的處理器不得不 通過(guò)提高系統(tǒng)工作頻率來(lái)滿(mǎn)足運(yùn)算要求。為了解決這一技術(shù)問(wèn)題，本發(fā) 明的M個(gè)振蕩器可以并行產(chǎn)生M個(gè)本地載波數(shù)據(jù)，假設(shè)一個(gè)偽隨機(jī)碼 碼片長(zhǎng)度內(nèi)的中頻數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)為P,則M取值滿(mǎn)足條件是P為M的整 數(shù)倍，在一次相關(guān)運(yùn)算中，M個(gè)中頻數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)與M個(gè)本地載波數(shù)據(jù) 點(diǎn)并行^L相關(guān)運(yùn)算，即在一個(gè)工作時(shí)鐘內(nèi)就可完成M個(gè)點(diǎn)的內(nèi)積運(yùn)算， 由此，只要進(jìn)行(P/M)次M個(gè)點(diǎn)的中頻數(shù)據(jù)和本地載波的內(nèi)積運(yùn)算即 可得到一個(gè)碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，提高了系統(tǒng)工作時(shí)鐘利用率。
碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元組106還包括一個(gè)運(yùn)算和傳輸控制器
310。運(yùn)算和傳輸控制器310控制數(shù)控振蕩器陣列204-1,204-2，...,204-N
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取以協(xié)同地進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。其控制將存放在數(shù)據(jù)緩存中的 各個(gè)運(yùn)算單元的數(shù)據(jù)寫(xiě)入到共享存儲(chǔ)器116中，如果是多個(gè)偽隨機(jī)碼周
期的積分，還需要控制將上次本相位上的值讀入臨時(shí)緩存，和本次的結(jié) 果對(duì)應(yīng)累加后再寫(xiě)入到主存中。
圖5是圖2的多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎108的詳細(xì)框圖。多功能 可編程相關(guān)運(yùn)算引擎108包括一個(gè)多功能相關(guān)運(yùn)算器216、雙向高速緩存208、步進(jìn)/范圍生成單元210，通用偽隨^L碼產(chǎn)生器212 (又稱(chēng)通用 偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器)、函數(shù)運(yùn)算單元214，相關(guān)運(yùn)算控制器218，加法器404， 累加器410和運(yùn)算結(jié)果緩存單元408。
雙向緩存208包括一個(gè)第一臨時(shí)緩存單元402和一個(gè)第二臨時(shí)緩存 單元406。相關(guān)運(yùn)算控制器218通過(guò)DMA控制器，從圖2共享存儲(chǔ)器 116的碼片級(jí)存儲(chǔ)單元224中以DMA傳輸方式讀取所需碼片級(jí)可編程 相關(guān)運(yùn)算單元106產(chǎn)生的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，并將所需要進(jìn)一步進(jìn)行運(yùn)算的 碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果讀取至雙向緩存208的第一臨時(shí)緩存單元402。其 中，第一臨時(shí)緩存單元402存儲(chǔ)I路和Q路的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，同 時(shí)，每個(gè)I路或Q路又包括k路和j路的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果。根據(jù)圖 4的描述，j路是k路經(jīng)過(guò)時(shí)間延遲x模塊308延遲后的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果， 延遲x可以通過(guò)用戶(hù)可編程地設(shè)定其值。通用偽隨才幾碼產(chǎn)生器212可以 根據(jù)命令解析單元220的可編程指令，產(chǎn)生不同擴(kuò)頻信號(hào)的偽隨機(jī)碼， 例如，GPS導(dǎo)航系統(tǒng)擴(kuò)頻碼，伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)擴(kuò)頻碼，GLONASS導(dǎo)航 系統(tǒng)擴(kuò)頻碼，第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)擴(kuò)頻碼，M序列等。多功能相關(guān)運(yùn)算 器216接收通用偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器212的偽隨機(jī)碼并讀取第一臨時(shí)緩存單 元402的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，完成與偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算。在一個(gè)實(shí) 施例中，多功能相關(guān)運(yùn)算器216計(jì)算的一次相關(guān)運(yùn)算時(shí)間是偽隨機(jī)碼的 整個(gè)周期。
求和單元404分別計(jì)算I路和Q路的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，其處理來(lái)之于 多功能相關(guān)運(yùn)算器216的輸出，累加器410對(duì)輸出的結(jié)果的I路和Q路 的中間結(jié)果分別作累加，并把累加后的結(jié)果送到函數(shù)運(yùn)算單元214。
函數(shù)運(yùn)算單元214根據(jù)命令解析單元220解析的指令，可以在不同 工作模式下進(jìn)行不同的信號(hào)處理。例如，在非相干模式下做I路和Q路的平方和運(yùn)算(信號(hào)功率計(jì)算)，在跟蹤模式下做環(huán)路積分、載波鑒相
及碼鑒相，在信道估計(jì)模式下，實(shí)現(xiàn)RAKE接收機(jī)模型、多徑處理等， 在打開(kāi)定位^t式下，進(jìn)行偽距測(cè)量等。函數(shù)運(yùn)算單元214讀取共享存儲(chǔ) 器116中的基于偽隨機(jī)碼相關(guān)運(yùn)算結(jié)果(存儲(chǔ)在多功能相關(guān)運(yùn)算臨時(shí)單 元230),在函數(shù)運(yùn)算單元214內(nèi)進(jìn)行進(jìn)一步信號(hào)處理，并將中間運(yùn)算結(jié) 果存儲(chǔ)在共享存儲(chǔ)器116的多功能相關(guān)臨時(shí)存儲(chǔ)單元230中，當(dāng)函數(shù)運(yùn) 算單元214的后續(xù)運(yùn)算需要用到這些中間結(jié)果時(shí)，相關(guān)運(yùn)算控制器218 控制DMA控制器，從多功能相關(guān)臨時(shí)存儲(chǔ)單元230以DMA傳輸方式 讀取中間結(jié)果至第二臨時(shí)緩存單元，以進(jìn)行后續(xù)的運(yùn)算。另外，運(yùn)算結(jié) 果緩存單元存放函數(shù)運(yùn)算單元的中間數(shù)據(jù)，例如IIR濾波器的狀態(tài)信 息，Rake接收機(jī)的各條徑的信息等。
雖然本發(fā)明在其優(yōu)選形式中以某些具體特征進(jìn)行了描述，但是顯然 可能做出許多改變、替換、組合和分組和。因此，應(yīng)當(dāng)理解為在不脫離 本發(fā)明的范圍的情況下，可以按不同于在本說(shuō)明書(shū)中具體描述的方式實(shí) 現(xiàn)。相應(yīng)的權(quán)力要求，應(yīng)視為覆蓋這些所有等效物。另外，本說(shuō)明書(shū)中 采用的術(shù)語(yǔ)和表述方式，只是用于描述發(fā)明本身，應(yīng)當(dāng)理解到，本發(fā)明 并不局限于這些術(shù)語(yǔ)與表達(dá)方式。使用這些術(shù)語(yǔ)和表述并不意味著排除 任何可能其他描述或示意的等效特征。
權(quán)利要求
1. 一種可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，包括一個(gè)通用處理器，一個(gè)與通用處理器通信的共享存儲(chǔ)器，其特征在于，所述擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器還包括一個(gè)命令解析單元，所述命令解析單元解析擴(kuò)頻信號(hào)處理指令，得到擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)；至少一個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元，所述至少一個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元接受中頻數(shù)據(jù)并根據(jù)所述命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)將該中頻數(shù)據(jù)與本地載波做相關(guān)運(yùn)算，相關(guān)運(yùn)算數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為一個(gè)偽隨機(jī)碼碼片長(zhǎng)度，碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)在所述共享存儲(chǔ)器中；一個(gè)多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎，所述多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎根據(jù)所述命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)，讀取所述共享存儲(chǔ)器中的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果并將所述碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與擴(kuò)頻信號(hào)的偽隨機(jī)碼做相關(guān)運(yùn)算并得到基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，所述多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎還能根據(jù)命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)對(duì)基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果做進(jìn)一步信號(hào)處理。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特征 在于，所述可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器還包括一個(gè)用于存儲(chǔ)采樣后 的中頻數(shù)據(jù)的乒乓緩存，所述乒乓緩存至少包括兩個(gè)輪流接受所述中頻 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，每個(gè)存儲(chǔ)空間至少能存儲(chǔ)一個(gè)偽隨機(jī)碼碼片長(zhǎng)度的中 頻數(shù)據(jù)，當(dāng)其中一個(gè)存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)了 一個(gè)偽隨機(jī)碼碼片長(zhǎng)度的中頻數(shù)據(jù) 后，傳輸至所述碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元，另一個(gè)存儲(chǔ)空間繼續(xù)存儲(chǔ) 所述中頻數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特 征在于，所述碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元分兩路進(jìn)行碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算， 其中，第二路比第一路的中頻數(shù)據(jù)有一時(shí)間延遲，所述時(shí)間延遲的大小由所述命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)決定，并且所述時(shí)間延遲的大 小與所述擴(kuò)頻信號(hào)的偽隨機(jī)碼相位搜索步進(jìn)有關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特 征在于，所述本地載波的頻率搜索范圍由所述擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)決定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特 征在于，所述至少一個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元包括M個(gè)頻率發(fā)生 器，其中，M為整數(shù)，所述M個(gè)頻率發(fā)生器并行產(chǎn)生一個(gè)載波頻率點(diǎn) 上的M個(gè)載波數(shù)據(jù)點(diǎn)，并行與M個(gè)中頻數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特 征在于，所述多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎包括一個(gè)通用偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器，所述通用偽隨機(jī)碼根據(jù)所述擴(kuò)頻信號(hào)處 理參數(shù)產(chǎn)生不同類(lèi)型的偽隨機(jī)碼；一個(gè)步進(jìn)/范圍生成單元，所述步進(jìn)/范圍生成單元^^艮據(jù)所述擴(kuò)頻信 號(hào)處理參數(shù)產(chǎn)生偽隨機(jī)碼的搜索范圍；一個(gè)多功能相關(guān)運(yùn)算器，所述多功能相關(guān)運(yùn)算器讀取共享存儲(chǔ)器中 的所述碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，并根據(jù)將碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與所述通用 偽隨機(jī)碼產(chǎn)生的偽隨機(jī)碼做基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算并得到基于偽隨 機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，所述基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)在共享存 儲(chǔ)器中，其中基于偽P遵j幾碼的相關(guān)運(yùn)算在所述步進(jìn)/范圍生成單元的偽隨 機(jī)碼的搜索范圍內(nèi)進(jìn)行。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特 征在于，所述多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎包括一個(gè)函數(shù)運(yùn)算單元，所述 函數(shù)單元讀取共享存儲(chǔ)器中的所述基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，根據(jù) 所述擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)對(duì)所述基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果做進(jìn)一 步 信號(hào)處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特 征在于，所述進(jìn)一步信號(hào)處理包括在非相干模式下做擴(kuò)頻信號(hào)同相信號(hào)(I路)和正交相信號(hào)(Q路)的平方和運(yùn)算，或在跟蹤模式下做環(huán)路 積分和鑒相，或在信道估計(jì)才莫式下實(shí)現(xiàn)RAKE 4妄收才幾功能或進(jìn)行多徑處 理，或在打開(kāi)定位^t式下，進(jìn)行偽距測(cè)量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特 征在于，所述可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器還包括一個(gè)直接內(nèi)存存取 控制器，所述直接內(nèi)存存取控制器可以繞過(guò)通用處理器直接控制共享存 儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特 征在于，所述偽隨機(jī)碼類(lèi)型包括全球定位系統(tǒng)偽隨機(jī)碼或伽利略導(dǎo)航系 統(tǒng)偽隨機(jī)碼，或GLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)碼，或基于擴(kuò)頻的第三代移動(dòng)通信 偽隨機(jī)碼。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特 征在于，按照以下/>式計(jì)算p*q時(shí)間內(nèi)的連續(xù)積分偽隨機(jī)碼碼片,x碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果,，其中p為正整數(shù)，q為所述擴(kuò) 頻信萼島偽隨機(jī)碼周期，其包括W個(gè)碼片。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特 征在于，所述共享存儲(chǔ)器存儲(chǔ)所述碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果、所述基于偽隨 機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果、所述通用處理器的指令和所述可編程擴(kuò)頻通信數(shù) 字信號(hào)處理器的信號(hào)處理指令。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，其特征在于，所述至少一個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元為數(shù)個(gè)碼片級(jí)可編程 相關(guān)運(yùn)算單元，每個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元對(duì)應(yīng)處理一個(gè)信號(hào)通道 的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算，其中，需要參與信號(hào)處理的信號(hào)通道的個(gè)數(shù)由所述 擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)決定。
14. 一種實(shí)現(xiàn)可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理的方法，其特征在于， 所述方法包括a. 解析擴(kuò)頻信號(hào)處理指令，得到擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)；b. 根據(jù)所述命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)將中頻數(shù)據(jù)與本地 載波做碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算，碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為一個(gè)偽隨機(jī) 碼碼片長(zhǎng)度，碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果存儲(chǔ)在一個(gè)共享存儲(chǔ)器中；c. 根據(jù)所述命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)，讀取所述共享存 儲(chǔ)器中的碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果并將所述碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與擴(kuò)頻信 號(hào)的偽隨機(jī)碼做相關(guān)運(yùn)算并得到基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果；d. 根據(jù)所述命令解析單元的擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)對(duì)基于偽隨機(jī)碼的 相關(guān)運(yùn)算結(jié)果做進(jìn)一步信號(hào)處理。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，按照以下公式計(jì) 算卩*9時(shí)間內(nèi)的連續(xù)積分『—1 p偽隨機(jī)碼碼片,x碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果,.，其中p為正整數(shù)，q為所述擴(kuò) 頻tf Y= k偽隨機(jī)碼周期，其包括W個(gè)碼片。。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述步驟b還包 括步驟分兩路進(jìn)行碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算，其中，第二路比第一路的中頻數(shù)據(jù)有 一時(shí)間延遲，所述時(shí)間延遲的大小由所述擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)決定，所述 時(shí)間延遲的大小與所述擴(kuò)頻信號(hào)的偽隨機(jī)碼相位搜索步進(jìn)有關(guān)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 步驟e.根據(jù)所述擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)產(chǎn)生不同類(lèi)型的偽隨機(jī)碼。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法還包括 步驟根據(jù)所述擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)產(chǎn)生偽隨機(jī)碼的搜索范圍，其中基于偽 隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算在所述偽隨機(jī)碼的搜索范圍內(nèi)進(jìn)行。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述步驟d執(zhí)行 以下步驟中的 一個(gè)或多個(gè)步驟在非相千模式下做擴(kuò)頻信號(hào)i路和Q路的平方和運(yùn)算；在跟蹤模式下做環(huán)路積分和鑒相；在信道估計(jì)模式下，實(shí)現(xiàn)RAKE接收機(jī)功能或進(jìn)行多徑處理； 在打開(kāi)定位一莫式下，進(jìn)行偽距測(cè)量。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述步驟e產(chǎn)生 不同類(lèi)型的偽隨機(jī)碼包括全球定位系統(tǒng)偽隨機(jī)碼或伽利略導(dǎo)航系統(tǒng)偽 隨機(jī)碼，或GLONASS導(dǎo)航系統(tǒng)碼，或基于擴(kuò)頻的第三代移動(dòng)通信偽隨 機(jī)碼。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括 提供兩個(gè)輪流接受所述中頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間，每個(gè)存儲(chǔ)空間至少能存儲(chǔ)一個(gè)偽隨機(jī)碼碼片長(zhǎng)度的中頻數(shù)據(jù)，當(dāng)其中一個(gè)存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)了 一 個(gè)偽隨機(jī)碼碼片長(zhǎng)度的中頻數(shù)據(jù)后，傳輸至所述碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算 單元，另一個(gè)存儲(chǔ)空間繼續(xù)存儲(chǔ)所述中頻數(shù)據(jù)。
22. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述步驟b還包 括步驟針對(duì)每一個(gè)信號(hào)通道，提供M個(gè)頻率發(fā)生器，其中，M為整數(shù)，所述M個(gè)頻率發(fā)生器并行產(chǎn)生一個(gè)載波頻率點(diǎn)上的M個(gè)載波數(shù)據(jù)點(diǎn)， 并行與M個(gè)中頻數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)進(jìn)行相關(guān)運(yùn)算。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器，該處理器同時(shí)兼顧軟件和硬件的擴(kuò)頻通信信號(hào)處理器架構(gòu)，并能適用于各種擴(kuò)頻通信系統(tǒng)。本發(fā)明解決了專(zhuān)用集成電路芯片面積大、靈活性差，以及“軟件無(wú)線(xiàn)電”對(duì)通用處理器要求高造成芯片成本大等問(wèn)題，同時(shí)，還解決了傳統(tǒng)基帶芯片只能處理一種擴(kuò)頻信號(hào)的問(wèn)題。本發(fā)明的可編程擴(kuò)頻通信數(shù)字信號(hào)處理器一個(gè)命令解析單元、至少一個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元和一個(gè)多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎。所述命令解析單元解析擴(kuò)頻信號(hào)處理指令，得到擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)；所述該至少一個(gè)碼片級(jí)可編程相關(guān)運(yùn)算單元根據(jù)擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)將中頻數(shù)據(jù)與本地載波做相關(guān)運(yùn)算，相關(guān)運(yùn)算數(shù)據(jù)長(zhǎng)度為一個(gè)偽隨機(jī)碼碼片長(zhǎng)度；所述多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎根據(jù)擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)，將碼片級(jí)相關(guān)運(yùn)算結(jié)果與偽隨機(jī)碼做相關(guān)運(yùn)算并得到基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果，所述多功能可編程相關(guān)運(yùn)算引擎還能根據(jù)擴(kuò)頻信號(hào)處理參數(shù)對(duì)基于偽隨機(jī)碼的相關(guān)運(yùn)算結(jié)果做進(jìn)一步信號(hào)處理。
文檔編號(hào)H04B1/707GK101499811SQ20081003331
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月31日
發(fā)明者程明強(qiáng) 申請(qǐng)人:上海絡(luò)恒信息技術(shù)有限公司