[实用新型]TD－SCDMA/3G/4G终端的DSP固件系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型、技术领先的TD-SCDMA及第三代移动通信(3G，含cdma2000、UMTS、TD-SCDMA等)、第四代移动通信(4G)终端的DSP固件系统，属移动通信技术制造领域。

背景技术

终端DSP固件系统的组成：终端DSP固件系统，即是运行在终端数字基带芯片的DSP核中的软件系统。一般地，TD-SCDMA、3G、4G终端的DSP固件系统主要由以下子系统构成：DSP操作系统(VDOS)；CPU-DSP接口(CPU-DSP Interface)；层一(物理层)控制(Layerl Control)；基带解调器(Demodulator)；基带调制器(Modulator)；信道编解码器(Channel Codec)；搜索器(Searcher)；物理层复用子层(Multiplex Sublayer)；语音编解码器(Vocoders)；音频处理(AudioProcessing)；硬核业务(Hardware Services)。

发明内容

设计目的：设计一种一种新型、技术领先的TD-SCDMA及第三代移动通信(3G，含cdma2000、UMTS、TD-SCDMA等)、第四代移动通信(4G)终端的DSP固件系统。

设计方案：为了实现上述设计目的。在DSP固件系统的设计上，终端DSP固件系统的功能：(1)DSP操作系统(VDOS)：DSP操作系统(记作VDOS)是一项与应用无关的固件子系统，它提供下面的业务：信号处理任务调度和调用；非中断任务抢占-抢占式多任务处理机制；中断层次任务的优先级和抢占；内存和DSP核硬核资源的管理。(2)CPU-DSP接口：CPU-DSP接口固件子系统提供以下全双工异步CPU-DSP消息协议功能：硬核握手；在DSP与CPU之间的消息通信；DSP应用接口，其定义了在DSP内部不同固件子系统之间和CPU-DSP接口固件的数据传输规则；CPU-DSP接口固件提供消息传输机制，但并不涵盖与应用相关的消息的结构。3)物理层控制(L1D)：物理层控制固件子系统管理状态机和基带固件处理操作。它执行以下功能：固件状态机维护；不同DSP固件子系统之间的信号处理任务的调度，和数据传输的同步；固件子系统初始化控制；在DSP固件的不同处理状态对有关外设进行控制。(4)解调器固件：固件子系统解调器执行多径信号接收机的多径接收前端(FFE)处理算法和执行无线控制，包括以下功能：用时间跟踪算法控制在多径接收前端FFE硬核模块的时间对齐；多径接收锁定检测；多径接收符号的消除相位偏转及合并；收到的符号的增益和相位校正(信道估计)；用长随机序列码对受到符号进行解扰；模拟前端用于I/Q信号A/D(模/数)转换的直流(DC)偏置的调整；接收自动增益控制(Rx AGC)；前向(下行)信道功率控制比特的解复用和验证；基于开环和闭环估计的发送功率控制；用于控制基带接收机主定时硬核模块内的时间对齐的系统时间跟踪；帧同步一与基带接收机主定时硬核模块同步；频率误差估计和VCTCXO(压控温度补偿晶体振荡器)控制(AFC，自动频率控制)；计算接收(Rx)和发送(Tx)信号强度(接收信号强度指示RSSI和发送信号强度指示TSSI)；信干比(信号比特能量/干扰功率)Eb/Nt的估计。  (5)信道编解码器：信道解码器固件子系统分为信道解码器固件(前向(下行)信道信号处理)和信道编码固件(反向(上行)信道信号处理)1)信道编码固件。信道编码固件接受来自译码器固件的数据并基于帧而实现以下功能：帧解交织；帧消除比特打孔；帧消除比特重复；前向(下行)业务信道数据的动态(逐帧)速率确定；采用Viterbi硬核加速器完成解卷积编码；用Turbo解码器硬核模块完成Turbo解码；CRC计算。2)信道编码器固件：信道编码器固件接收来自物理层复用子层固件的帧数据并实现以下功能：对帧做CRC计算和插入尾比特；卷积前向(下行)纠错编码；采用Turbo编码器硬核模块完成Turbo编码；编码符号重复；编码符号打孔；编码符号交织。(6)调制器固件：调制器固件子系统用于提供数据和控制信息给调制器硬核.它执行以下功能：符号数据发给调制器硬核；用调制器长随机序列码实现数据突发随机化；通过调制器硬核接口来进行开/关门控功率组的控制；支持反向(上行)功率控制子信道-提供功率控制比特(PCB)信息给调制器硬核；码道增益计算。(7)搜索器固件(SMD，状态维护检测)：搜索器固件(也称作SMD)执行能量估计算法去搜索最好的前向(下行)导频信号，以及指配FFE硬核和主定时硬核控制的多径接收。搜索器固件由CPU控制，仅在CPU请求下启动初始化和搜索多径信号。每次搜索都与DSP估计的其它部分异步，在没有CPU指示时，搜索结果不会影响固件数据流。CPU根据搜索到的前向(下行)导频和对前向(下行)导频多径信号强度分布的分析，启动每一次多径接收指配过程，以确保多径信号接收机性能。1)搜索器固件搜索功能包括：搜索器初始化一对搜索器硬核模块的正确启动；由搜索硬核模块提供的对前向(下行)导频能量计算的分析；向CPU报告前向(下行)导频能量分布情况。2)搜索器固件的多径接收指配功能，包括：发送当前活动接收路径分布情况(当前偏移量，前向(下行)导频信号强度电平等)；基于CPU的请求指配接收路径(重指配)。3)搜索器固件的主定时控制功能包括：前向(下行)导频获取过程的主定时校准；根据最早到达的多径信号执行系统主定时模块的提前或延迟。  (8)物理层复用子层(MAD)：物理层复用子层固件子系统提供CPU中的复用子层、基于DSP的语音业务、信道解码器之间的数据传输机制。包括以下功能：在前向(下行)链路：将从信道编码器收到的数据发送到CPU，以及将解复用的数据发送到基于DSP的语音解码器。在反向(上行)链路：复用来自CPU复用子层和基于DSP语音编码器的数据，并将数据传输到信道编码器。(9)语音编解码器：语音编解码器固件子系统执行音频输入流(语音编码器)的语音压缩和音频输出解压(语音解码器)。每一个语音编解码器支持变速率压缩.它意味着可以根据语音活动将输入的语音按全速率的1，1/2，1/4或1/8进行压缩编码并输出.同时，也可以通过将语音编解码器固件设置速率降低模式，或规定最低、最高编码速率，来控制速率. (10)音频处理：音频处理固件子系统提供音频信号处理算法，以及选择音频信号路由的线性PCM采样源一音频模拟前端(VBAFE)或同步串口(SSP)。1)音频处理子系统支持以下算法：音调产生算法一通用音调发生器提供音调信号给本地扬声器(在振铃，忙音等用到的DTMF音调)；数字音量控制-VBAFE或SSP收发的PCM采样音量调节；边音产生算法一将麦克风输入的PCM采样的规整值传送回扬声器；耳罩回波抵消器(5ms回播路径)。2)音频处理子系统的功能可以扩展到支持额外的可选算法：语音识别；噪音抑制；声音存储；可选算法能下载到DSP程序存储器上，音频固件也支持此算法。(11)硬核业务：硬核业务固件子系统实现以下功能：DSP程序存储器和数据存储器的读/写访问。