低功率软件定义无线电(SDR)制造技术

在所描述的实例中，通信设备包括被配置成用于根据一组参数来执行一组预定的信号处理功能的信号处理单元(210、220)。可编程交叉开关(230)耦合至信号处理单元(210、220)。控制处理器(240)耦合至可编程交叉开关(230)并且被配置成用于调节这些可编程交叉开关(230)与信号处理单元(210、220)互连以实现选定的通信协议。这些可编程交叉开关(230)中的至少一者将数据从信号处理单元(210、220)中的第一信号处理单元路由至信号处理单元(210、220)中的第二信号处理单元，形成数据路径(250)而不被控制处理器(240)截取。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
软件定义无线电(SDR)是可以基于软件定义的无线电通信设备，用于无线发送和接收频谱的射频(RF)部分中的信号以促进信息传递。SDR可以定义一些硬件和/或软件技术(例如，无线通信协议)，其中无线电的一些或全部操作和/或部件(例如，物理层信号处理)可以通过可修改的软件代替硬连线实现方式来实现。无线电的操作和/或部件可以包括混频器、滤波器、调制器、解调器和检测器。SDR可以利用单个硬件平台通过软件重配置来实现多模式(例如通信协议和/或模式)、多频带(例如射频)和/或多功能(例如信号处理算法)无线通信设备。
技术实现思路
在所描述的低功率SDR实例中，一种通信设备包括多个信号处理单元、多个可编程交叉开关和多个控制处理器。信号处理单元被配置成用于根据一组参数来执行一组预定的信号处理功能。可编程交叉开关耦合至信号处理单元。控制处理器耦合至可编程交叉开关并且被配置成用于调节这些可编程交叉开关与信号处理单元互连以实现选定的通信协议。这些可编程交叉开关中的至少一个将数据从信号处理单元的第一信号处理单元路由至信号处理单元的第二信号处理单元，形成数据路径而不被控制处理器接收。在另一个实施例中，一种实现SDR的方法包括选择多个信号处理单元用于实现第一通信协议。每个信号处理单元被配置成用于根据一组参数来执行预定的信号处理功能。该方法进一步包括经由控制路径配置用于信号处理单元和可编程交叉开关的参数以互连选定的信号处理单元来实现第一通信协议。该方法进一步包括经由数据路径在选定的信号处理单元的第一信号处理单元处接收输入数据流、根据相应的预定信号处理功能在第一信号处理单元处处理输入数据流、以及根据配置的可编程交叉开关将输出数据从第一信号处理单元路由至选定的信号处理单元的第二信号处理单元。控制路径与数据路径是分开的。在又另一个实施例中，一种能够支持多个无线通信协议的通信设备包括数字采样接口和多个信号处理集群。数字采样接口耦合至前端，该前端被配置成用于无线接收和发送用于通信的无线电信号。每个信号处理集群被配置成用于执行一组不同的预定信号处理功能。每个信号处理集群包括多个信号处理单元、多个第一可编程交叉开关和PSM。每个信号处理单元被配置成用于执行这些预定信号处理功能中的一个功能。第一可编程交叉开关被配置成用于选择性地互连信号处理单元，其中数据路径与控制路径是分开的。PSM经由控制路径耦合至信号处理单元和可编程交叉开关。PSM被配置成用于切换可编程交叉开关的互连以实现第一无线通信协议。该通信设备进一步包括多个第二可编程交叉开关，这些第二可编程交叉开关被配置成用于选择性地与信号处理集群互连以实现第一无线通信协议。这些第二可编程交叉开关中的至少一个被配置成用于耦合至数字采样接口。附图说明图1根据各种实施例示出了一种SDR的方框图。图2根据各种实施例示出了一种低功率SDR的方框图。图3根据各种实施例示出了一种非对称处理集群的方框图。图4根据各种实施例示出了一种包括多个非对称处理集群的低功率SDR的方框图。图5根据各种实施例示出了一种控制非对称处理集群的方法的流程图。图6根据各种实施例示出了比较无线电架构的功率和灵活性的图表。具体实施方式在现今的互连世界中，对于通过各种类型的移动设备进行的无线通信(例如，数据、语音、视频和/或广播消息)存在着增长的需求。因此，无线通信协议和/或技术可以继续进化和前进。不同的无线通信协议可以使用不同的信息编码和解码方案、不同的调制和解调技术和/或在不同的频带中发送以及接收信号。通过使用单个硬件平台(其运算能够由软件配置)，SDR可以提供灵活的并且有成本效益的方案以适应无线通信中不断进化的变化。一些SDR架构可以使用软件驱动的设计范例。在这种架构中，SDR可以包括一个或更多个可编程数字信号处理(DSP)核、存储器和/或一些硬件加速器。虽然软件驱动的SDR设计可以提供具有高灵活性(例如，具有包括DSP数学运算的扩展指令集的完全可编程的DSP核)和高性能(例如，越来越高速的和/或增加了一些硬件加速器的计时DSP核)的可编程硬件平台，但是该设计可能不会聚焦于低功耗。随着无线通信协议进化以及无线通信设备和/或应用的数量持续增长，一些无线通信协议(例如，蓝牙低功耗(BLE)、低功率传感器网络)可以聚焦于低功耗。在此公开的低功率SDR的实施例包括多个致动器、传感器、可编程交叉开关和由可修改的软件驱动的可编程状态机(PSM)。这些致动器被配置成用于根据一些规则和参数对输入数据流执行信号转换。这些传感器被配置成用于根据一些规则和参数从输入数据流提取信息。PSM可以将可编程交叉开关配置成用于选择性地与致动器和传感器互连以实现各种无线通信协议。在一个实施例中，致动器、传感器、以及可编程交叉开关可以形成数据路径，并且PSM可以经由分开的控制路径来控制并配置致动器、传感器以及可编程交叉开关。数据路径和控制路径的分离可以允许无线通信设备中的高速数据(例如，模数转换器(ADC)采样、已调制的符号、数据位)被处理、交换和/或沿着数据路径被路由而不被PSM接收。通过从PSM消除高速运算以及在PSM中分配控制，每个PSM可以被时钟控制在相比于具有DSP核的SDR(例如，数百兆赫(MHz)至千兆赫(GHz))明显更低的时钟频率(例如数十兆赫(MHz))。因此，较低的时钟频率以及数据存取和/或移动的减少可以显著地减少能量和功率消耗。在一些实施例中，致动器和传感器可以被预先配置成用于执行具体的信号处理功能并且可以通过可配置参数提供灵活性。例如，致动器可以被配置成用于执行快速傅里叶变换(FFT)，并且可配置参数中的一个可以是FFT的大小。在另一个实例中，传感器可以被配置成用于计算平均信号能量，并且可配置参数中的一个可以是平均周期。在一些实施例中，所公开的SDR可以基于功能特性和/或信号处理阶段(例如，采样处理、符号处理和/或位处理)选择性地将致动器、传感器、可编程交叉开关和PSM集合成多个处理集群，以便进一步使数据转移最小化并且提供高效的架构。因此，所公开的SDR可以提供具有最小灵活性折衷的低功率且高效的SDR。图1根据各种实施例示出了一种SDR 100的方框图。SDR 100可以包括DSP核110、数据存储器120、程序存储器130、多个硬件加速器(HW ACC)140和直接存储器存取(DMA)单元150。DSP核110可以是任何处理器核，该处理器核可以被编程来执行数字信号处理功能并且可以耦合至数据存储器120、程序存储器130和硬件加速器140。DSP核110可以提供适合DSP算法实现方式(例如，乘-和-加、复乘和/或加)的指令集。数据存储器120可以是任何被配置成存储用于读取和/或写入的数据的存储器(例如随机存取存储器(RAM))。程序存储器130可以是任何被配置成用于存储可以被DSP核110执行的程序指令的存储器存储装置(例如，RAM和/或只读存储器(ROM))。硬件加速器140可以是任何被配置成用于执行计算密集型的预定信号处理功能(例如，FFT、有限脉冲响应(FIR)滤波器、无限脉冲响应(IIR)滤波器)的专用硬件处理单元。DMA单元150可以是任何被配置成用于在数据存储器120与一个或更多个连接至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通信设备，包括：多个信号处理单元，所述多个信号处理单元被配置成用于根据一组参数来执行一组预定的信号处理功能；耦合至所述多个信号处理单元的多个可编程交叉开关；以及多个控制处理器，所述多个控制处理器耦合至所述多个可编程交叉开关并且被配置成用于调节所述多个可编程交叉开关与信号处理单元互连以实现选定的通信协议；其中，所述可编程交叉开关中的至少一个将数据从所述多个信号处理单元的第一信号处理单元路由至所述多个信号处理单元的第二信号处理单元，形成数据路径而数据不被所述多个控制处理器接收。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.01 US 14/242,4041.一种通信设备，包括：多个信号处理单元，所述多个信号处理单元被配置成用于根据一组参数来执行一组预定的信号处理功能；耦合至所述多个信号处理单元的多个可编程交叉开关；以及多个控制处理器，所述多个控制处理器耦合至所述多个可编程交叉开关并且被配置成用于调节所述多个可编程交叉开关与信号处理单元互连以实现选定的通信协议；其中，所述可编程交叉开关中的至少一个将数据从所述多个信号处理单元的第一信号处理单元路由至所述多个信号处理单元的第二信号处理单元，形成数据路径而数据不被所述多个控制处理器接收。2.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述第一信号处理单元被配置成用于：经由所述可编程交叉开关接收输入数据流；以及根据所述预定的信号处理功能中的一个来变换所述输入数据流。3.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述第一信号处理单元被配置成用于：经由所述可编程交叉开关接收输入数据流；以及根据所述预定的信号处理功能中的一个根据所述输入数据流计算标量值。4.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述预定信号处理功能是不可修改的，并且其中，所述一组参数是可修改的。5.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述控制处理器进一步被配置成用于：根据所述选定的通信协议配置用于所述信号处理单元的所述一组参数；启动所述信号处理单元；从所述信号处理单元中的一个或更多个信号处理单元接收信息；以及根据接收到的信息确定下一个控制运算，其中所述下一个控制运算包括将控制信号发送至所述信号处理单元中的一个。6.如权利要求1所述的通信设备，进一步包括：被配置成用于存储程序指令的程序存储器，其中，所述程序指令由所述控制处理器中的至少一个执行以执行用于所述选定的通信协议的控制运算。7.如权利要求1所述的通信设备，其中，所述信号处理单元和所述可编程交叉开关被集合成多个处理集群，其中，每个处理集群由来自所述多个控制处理器的不同控制处理器控制，并且其中，每个集群实现用于所述选定的通信协议的一组有区别的信号处理功能。8.一种实现软件定义无线电即SDR的方法，所述方法包括：选择用于实现第一通信协议的多个信号处理单元，其中，每个信号处理单元被配置成用于根据一组参数来执行预定的信号处理功能；经由控制路径配置用于所述信号处理单元的所述参数以实现所述第一通信协议；经由所述控制路径配置多个可编程交叉开关与选定的信号处理单元互连用于实现所述第一通信协议；经由数据路径在选定的信号处理单元的第一信号处理单元处接收输入数据流；根据相应的预定信号处理功能在所述第一信号处理单元处处理所述输入数据流；以及根据所配置的可编程交叉开关将输出数据从所述第一信号处理单元路由至选定的信号处理单元的第二信号处理单元；其中，所述控制路径与所述数据路径是分开的。9.如权利要求8所述的方法，其中：所述预定的信号处理功能是转换所述输入数据流的信号转换功能，并且其中，所述输出数据包括经转换的数据流。10.如权利要求8所述的方法，其中：所述预定的信号处理功能是汇总所述输...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·莫托斯，E·赛弗森，M·摩尔，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US