軟件定義無(wú)線電(SDR)是可以基于軟件定義的無(wú)線電通信設(shè)備，用于無(wú)線發(fā)送和接收頻譜的射頻(RF)部分中的信號(hào)以促進(jìn)信息傳遞。SDR可以定義一些硬件和/或軟件技術(shù)(例如，無(wú)線通信協(xié)議)，其中無(wú)線電的一些或全部操作和/或部件(例如，物理層信號(hào)處理)可以通過(guò)可修改的軟件代替硬連線實(shí)現(xiàn)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。無(wú)線電的操作和/或部件可以包括混頻器、濾波器、調(diào)制器、解調(diào)器和檢測(cè)器。SDR可以利用單個(gè)硬件平臺(tái)通過(guò)軟件重配置來(lái)實(shí)現(xiàn)多模式(例如通信協(xié)議和/或模式)、多頻帶(例如射頻)和/或多功能(例如信號(hào)處理算法)無(wú)線通信設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在所描述的低功率SDR實(shí)例中，一種通信設(shè)備包括多個(gè)信號(hào)處理單元、多個(gè)可編程交叉開(kāi)關(guān)和多個(gè)控制處理器。信號(hào)處理單元被配置成用于根據(jù)一組參數(shù)來(lái)執(zhí)行一組預(yù)定的信號(hào)處理功能?？删幊探徊骈_(kāi)關(guān)耦合至信號(hào)處理單元。控制處理器耦合至可編程交叉開(kāi)關(guān)并且被配置成用于調(diào)節(jié)這些可編程交叉開(kāi)關(guān)與信號(hào)處理單元互連以實(shí)現(xiàn)選定的通信協(xié)議。這些可編程交叉開(kāi)關(guān)中的至少一個(gè)將數(shù)據(jù)從信號(hào)處理單元的第一信號(hào)處理單元路由至信號(hào)處理單元的第二信號(hào)處理單元，形成數(shù)據(jù)路徑而不被控制處理器接收。

在另一個(gè)實(shí)施例中，一種實(shí)現(xiàn)SDR的方法包括選擇多個(gè)信號(hào)處理單元用于實(shí)現(xiàn)第一通信協(xié)議。每個(gè)信號(hào)處理單元被配置成用于根據(jù)一組參數(shù)來(lái)執(zhí)行預(yù)定的信號(hào)處理功能。該方法進(jìn)一步包括經(jīng)由控制路徑配置用于信號(hào)處理單元和可編程交叉開(kāi)關(guān)的參數(shù)以互連選定的信號(hào)處理單元來(lái)實(shí)現(xiàn)第一通信協(xié)議。該方法進(jìn)一步包括經(jīng)由數(shù)據(jù)路徑在選定的信號(hào)處理單元的第一信號(hào)處理單元處接收輸入數(shù)據(jù)流、根據(jù)相應(yīng)的預(yù)定信號(hào)處理功能在第一信號(hào)處理單元處處理輸入數(shù)據(jù)流、以及根據(jù)配置的可編程交叉開(kāi)關(guān)將輸出數(shù)據(jù)從第一信號(hào)處理單元路由至選定的信號(hào)處理單元的第二信號(hào)處理單元?？刂坡窂脚c數(shù)據(jù)路徑是分開(kāi)的。

在又另一個(gè)實(shí)施例中，一種能夠支持多個(gè)無(wú)線通信協(xié)議的通信設(shè)備包括數(shù)字采樣接口和多個(gè)信號(hào)處理集群。數(shù)字采樣接口耦合至前端，該前端被配置成用于無(wú)線接收和發(fā)送用于通信的無(wú)線電信號(hào)。每個(gè)信號(hào)處理集群被配置成用于執(zhí)行一組不同的預(yù)定信號(hào)處理功能。每個(gè)信號(hào)處理集群包括多個(gè)信號(hào)處理單元、多個(gè)第一可編程交叉開(kāi)關(guān)和PSM。每個(gè)信號(hào)處理單元被配置成用于執(zhí)行這些預(yù)定信號(hào)處理功能中的一個(gè)功能。第一可編程交叉開(kāi)關(guān)被配置成用于選擇性地互連信號(hào)處理單元，其中數(shù)據(jù)路徑與控制路徑是分開(kāi)的。PSM經(jīng)由控制路徑耦合至信號(hào)處理單元和可編程交叉開(kāi)關(guān)。PSM被配置成用于切換可編程交叉開(kāi)關(guān)的互連以實(shí)現(xiàn)第一無(wú)線通信協(xié)議。該通信設(shè)備進(jìn)一步包括多個(gè)第二可編程交叉開(kāi)關(guān)，這些第二可編程交叉開(kāi)關(guān)被配置成用于選擇性地與信號(hào)處理集群互連以實(shí)現(xiàn)第一無(wú)線通信協(xié)議。這些第二可編程交叉開(kāi)關(guān)中的至少一個(gè)被配置成用于耦合至數(shù)字采樣接口。

附圖說(shuō)明

圖1根據(jù)各種實(shí)施例示出了一種SDR的方框圖。

圖2根據(jù)各種實(shí)施例示出了一種低功率SDR的方框圖。

圖3根據(jù)各種實(shí)施例示出了一種非對(duì)稱處理集群的方框圖。

圖4根據(jù)各種實(shí)施例示出了一種包括多個(gè)非對(duì)稱處理集群的低功率SDR的方框圖。

圖5根據(jù)各種實(shí)施例示出了一種控制非對(duì)稱處理集群的方法的流程圖。

圖6根據(jù)各種實(shí)施例示出了比較無(wú)線電架構(gòu)的功率和靈活性的圖表。

具體實(shí)施方式

在現(xiàn)今的互連世界中，對(duì)于通過(guò)各種類型的移動(dòng)設(shè)備進(jìn)行的無(wú)線通信(例如，數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、視頻和/或廣播消息)存在著增長(zhǎng)的需求。因此，無(wú)線通信協(xié)議和/或技術(shù)可以繼續(xù)進(jìn)化和前進(jìn)。不同的無(wú)線通信協(xié)議可以使用不同的信息編碼和解碼方案、不同的調(diào)制和解調(diào)技術(shù)和/或在不同的頻帶中發(fā)送以及接收信號(hào)。通過(guò)使用單個(gè)硬件平臺(tái)(其運(yùn)算能夠由軟件配置)，SDR可以提供靈活的并且有成本效益的方案以適應(yīng)無(wú)線通信中不斷進(jìn)化的變化。一些SDR架構(gòu)可以使用軟件驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)范例。在這種架構(gòu)中，SDR可以包括一個(gè)或更多個(gè)可編程數(shù)字信號(hào)處理(DSP)核、存儲(chǔ)器和/或一些硬件加速器。雖然軟件驅(qū)動(dòng)的SDR設(shè)計(jì)可以提供具有高靈活性(例如，具有包括DSP數(shù)學(xué)運(yùn)算的擴(kuò)展指令集的完全可編程的DSP核)和高性能(例如，越來(lái)越高速的和/或增加了一些硬件加速器的計(jì)時(shí)DSP核)的可編程硬件平臺(tái)，但是該設(shè)計(jì)可能不會(huì)聚焦于低功耗。隨著無(wú)線通信協(xié)議進(jìn)化以及無(wú)線通信設(shè)備和/或應(yīng)用的數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，一些無(wú)線通信協(xié)議(例如，藍(lán)牙低功耗(BLE)、低功率傳感器網(wǎng)絡(luò))可以聚焦于低功耗。

在此公開(kāi)的低功率SDR的實(shí)施例包括多個(gè)致動(dòng)器、傳感器、可編程交叉開(kāi)關(guān)和由可修改的軟件驅(qū)動(dòng)的可編程狀態(tài)機(jī)(PSM)。這些致動(dòng)器被配置成用于根據(jù)一些規(guī)則和參數(shù)對(duì)輸入數(shù)據(jù)流執(zhí)行信號(hào)轉(zhuǎn)換。這些傳感器被配置成用于根據(jù)一些規(guī)則和參數(shù)從輸入數(shù)據(jù)流提取信息。PSM可以將可編程交叉開(kāi)關(guān)配置成用于選擇性地與致動(dòng)器和傳感器互連以實(shí)現(xiàn)各種無(wú)線通信協(xié)議。在一個(gè)實(shí)施例中，致動(dòng)器、傳感器、以及可編程交叉開(kāi)關(guān)可以形成數(shù)據(jù)路徑，并且PSM可以經(jīng)由分開(kāi)的控制路徑來(lái)控制并配置致動(dòng)器、傳感器以及可編程交叉開(kāi)關(guān)。數(shù)據(jù)路徑和控制路徑的分離可以允許無(wú)線通信設(shè)備中的高速數(shù)據(jù)(例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)采樣、已調(diào)制的符號(hào)、數(shù)據(jù)位)被處理、交換和/或沿著數(shù)據(jù)路徑被路由而不被PSM接收。通過(guò)從PSM消除高速運(yùn)算以及在PSM中分配控制，每個(gè)PSM可以被時(shí)鐘控制在相比于具有DSP核的SDR(例如，數(shù)百兆赫(MHz)至千兆赫(GHz))明顯更低的時(shí)鐘頻率(例如數(shù)十兆赫(MHz))。因此，較低的時(shí)鐘頻率以及數(shù)據(jù)存取和/或移動(dòng)的減少可以顯著地減少能量和功率消耗。在一些實(shí)施例中，致動(dòng)器和傳感器可以被預(yù)先配置成用于執(zhí)行具體的信號(hào)處理功能并且可以通過(guò)可配置參數(shù)提供靈活性。例如，致動(dòng)器可以被配置成用于執(zhí)行快速傅里葉變換(FFT)，并且可配置參數(shù)中的一個(gè)可以是FFT的大小。在另一個(gè)實(shí)例中，傳感器可以被配置成用于計(jì)算平均信號(hào)能量，并且可配置參數(shù)中的一個(gè)可以是平均周期。在一些實(shí)施例中，所公開(kāi)的SDR可以基于功能特性和/或信號(hào)處理階段(例如，采樣處理、符號(hào)處理和/或位處理)選擇性地將致動(dòng)器、傳感器、可編程交叉開(kāi)關(guān)和PSM集合成多個(gè)處理集群，以便進(jìn)一步使數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移最小化并且提供高效的架構(gòu)。因此，所公開(kāi)的SDR可以提供具有最小靈活性折衷的低功率且高效的SDR。

圖1根據(jù)各種實(shí)施例示出了一種SDR 100的方框圖。SDR 100可以包括DSP核110、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器120、程序存儲(chǔ)器130、多個(gè)硬件加速器(HW ACC)140和直接存儲(chǔ)器存取(DMA)單元150。DSP核110可以是任何處理器核，該處理器核可以被編程來(lái)執(zhí)行數(shù)字信號(hào)處理功能并且可以耦合至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器120、程序存儲(chǔ)器130和硬件加速器140。DSP核110可以提供適合DSP算法實(shí)現(xiàn)方式(例如，乘-和-加、復(fù)乘和/或加)的指令集。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器120可以是任何被配置成存儲(chǔ)用于讀取和/或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器(例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM))。程序存儲(chǔ)器130可以是任何被配置成用于存儲(chǔ)可以被DSP核110執(zhí)行的程序指令的存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置(例如，RAM和/或只讀存儲(chǔ)器(ROM))。硬件加速器140可以是任何被配置成用于執(zhí)行計(jì)算密集型的預(yù)定信號(hào)處理功能(例如，F(xiàn)FT、有限脈沖響應(yīng)(FIR)濾波器、無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器)的專用硬件處理單元。DMA單元150可以是任何被配置成用于在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器120與一個(gè)或更多個(gè)連接至SDR 100的裝置和/或子系統(tǒng)之間直接轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)的控制器，其中該轉(zhuǎn)移可以與DSP核110無(wú)關(guān)。在SDR 100的一些實(shí)施例中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器120和程序存儲(chǔ)器130可以被定位在SDR 100的外部。在這種實(shí)施例中，SDR 100可以取代地包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口和程序存儲(chǔ)器接口，其中，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器接口可以耦合至外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并且程序存儲(chǔ)器接口可以耦合至外部程序存儲(chǔ)器。

SDR 100的架構(gòu)可以是以處理器為中心的構(gòu)架，其中，DSP核110可以是SDR 100的中心，并且通過(guò)將不同的指令加載到程序存儲(chǔ)器130中多個(gè)無(wú)線通信協(xié)議可以被支持。例如，通過(guò)將相應(yīng)的軟件或固件下載到程序存儲(chǔ)器130中，SDR 100可以被配置成用于充當(dāng)長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)裝置、藍(lán)牙裝置、或電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)802.11無(wú)線局域網(wǎng)(Wi-Fi)接入點(diǎn)。無(wú)線通信協(xié)議可以利用基本上類似的DSP算法和/或技術(shù)(例如，F(xiàn)IR、FFT、前向糾錯(cuò)編碼(FEC))，該算法和/或技術(shù)可能是計(jì)算密集型的但是相對(duì)固定的。因此，硬件加速器140可以被配置成用于執(zhí)行各種專用的DSP算法和/或技術(shù)并且允許DSP核110聚焦于其他不太成熟或更可能變化的算法。

在一些實(shí)施例中，SDR 100可以耦合至模擬前端(AFE)，該模擬前端可以被配置成用于發(fā)送和接收用于無(wú)線通信的無(wú)線電信號(hào)。AFE可以包括一個(gè)或更多個(gè)ADC和/或數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)。ADC可以被配置成用于將接收的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字ADC采樣，并且DAC可以被配置成用于將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于傳輸?shù)哪M信號(hào)。DMA單元150可以耦合至ADC和/或DAC，并且可以被配置成用于將ADC采樣從ADC轉(zhuǎn)移至數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器120中和/或?qū)?shù)字采樣從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器120轉(zhuǎn)移至DAC中。DSP核110可以具有對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器120的控制和存取，并且可以負(fù)責(zé)圍繞硬件加速器140分配采樣和/或中間數(shù)據(jù)。隨著數(shù)據(jù)速率增加(例如，兆位每秒(Mbps)至十億位每秒(Gbps))，大量的采樣和數(shù)據(jù)可能以不斷增加的高速(例如，每秒鐘超過(guò)一百萬(wàn)的ADC采樣可能被轉(zhuǎn)移)被寫入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器120和/或從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器120讀取，所以除了執(zhí)行DSP算法之外，DSP核110還可能消耗大量的能量用于存取和移動(dòng)數(shù)據(jù)。

圖2根據(jù)各種實(shí)施例示出了低功率SDR 200的方框圖。SDR 200可以包括多個(gè)致動(dòng)器210、多個(gè)傳感器220、多個(gè)可編程交叉開(kāi)關(guān)230以及一個(gè)或更多個(gè)PSM 240。SDR 200可以被配置成用于在物理層(例如，層1(L1))實(shí)現(xiàn)完整的無(wú)線通信協(xié)議并且可以通過(guò)軟件重配置支持多個(gè)無(wú)線通信協(xié)議。SDR 200可以進(jìn)一步包括在前端的數(shù)字采樣接口270和在后端的數(shù)據(jù)位接口280。數(shù)字采樣接口270可以耦合至AFE，該AFE可以接收和發(fā)送用于無(wú)線通信的無(wú)線電信號(hào)。AFE可以包括一個(gè)或更多個(gè)ADC，該一個(gè)或更多個(gè)ADC可以ADC的采樣速率對(duì)接收的模擬信號(hào)采樣并且將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為可以被SDR 200處理的一個(gè)或更多個(gè)數(shù)字采樣的序列。此外，AFE可以包括一個(gè)或更多個(gè)DAC，該一個(gè)或更多個(gè)DAC可以將由SDR 200生成的數(shù)字采樣轉(zhuǎn)換為合適于無(wú)線電傳輸?shù)哪M信號(hào)。數(shù)據(jù)位接口280可以耦合至子系統(tǒng)(例如，較高層，如層2(L2)及以上)，該子系統(tǒng)可以處理從SDR 200接收的數(shù)據(jù)位和/或生成用于SDR 200發(fā)送的數(shù)據(jù)位。

致動(dòng)器210可以是任何被配置成用于根據(jù)規(guī)則變換輸入數(shù)據(jù)流的信號(hào)處理單元。例如，致動(dòng)器210可以被配置成用于執(zhí)行以下方程式：

y＝f(x，a，b，...) (1)

其中，x是在致動(dòng)器210處接收的輸入數(shù)據(jù)流，f是根據(jù)預(yù)定規(guī)則限定的處理函數(shù)，a和b是處理函數(shù)f可以對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算的可配置參數(shù)，并且y是由致動(dòng)器210產(chǎn)生的輸出數(shù)據(jù)流。在SDR 200中，處理函數(shù)f可以實(shí)現(xiàn)用于無(wú)線通信協(xié)議的單個(gè)信號(hào)處理功能和/或DSP算法。例如，處理函數(shù)f可以是FFT，參數(shù)a可以是FFT大小，并且參數(shù)b可以是FFT模式(例如，復(fù)數(shù)FFT或?qū)崝?shù)FFT)。在另一個(gè)實(shí)例中，函數(shù)f可以是FIR濾波器，并且參數(shù)a可以是濾波器系數(shù)，并且參數(shù)b可以是濾波器長(zhǎng)度。SDR 200中的每個(gè)致動(dòng)器210可以被配置成用于根據(jù)一些可配置參數(shù)a、b等執(zhí)行預(yù)定函數(shù)f，并且函數(shù)f可以將一個(gè)致動(dòng)器210與另一個(gè)致動(dòng)器210區(qū)別開(kāi)。

傳感器220可以是任何被配置成用于下沉(sink)輸入數(shù)據(jù)流并且產(chǎn)生標(biāo)量輸出的信號(hào)處理單元。例如，傳感器220可以被配置成用于執(zhí)行以下方程式：

k＝f(x，a，b，...) (2)

其中，x是在傳感器220處接收的輸入數(shù)據(jù)流，f是根據(jù)預(yù)定規(guī)則限定的處理函數(shù)，a和b是處理函數(shù)f可以對(duì)其進(jìn)行運(yùn)算的可配置參數(shù)，并且k是由傳感器220產(chǎn)生的標(biāo)量輸出。在SDR 200中，處理函數(shù)f可以實(shí)現(xiàn)從輸入數(shù)據(jù)流提取用于無(wú)線通信協(xié)議的信息的信號(hào)處理功能。例如，處理函數(shù)f可以是平均信號(hào)能量消耗，并且參數(shù)a可以是平均周期(例如，采樣的數(shù)量)。在另一個(gè)實(shí)例中，處理函數(shù)f可以是最大值函數(shù)或最小值函數(shù)，并且參數(shù)a可以是收集數(shù)據(jù)的周期(例如，采樣數(shù)量)。SDR 200中的每個(gè)傳感器220可以被配置成用于根據(jù)一些可配置參數(shù)a、b等執(zhí)行預(yù)定函數(shù)f，并且一個(gè)傳感器220與另一個(gè)傳感器220的函數(shù)f可以不同。方程式(2)中的函數(shù)f可以不同于方程式(1)中的函數(shù)f。

可編程交叉開(kāi)關(guān)230可以耦合至致動(dòng)器210和傳感器220?？删幊探徊骈_(kāi)關(guān)230可以是任何被配置成用于產(chǎn)生特定數(shù)據(jù)流動(dòng)(例如，根據(jù)一組規(guī)則將一組輸入路由至一組輸出)的控制和/或信號(hào)線和/或開(kāi)關(guān)的邏輯陣列。例如，可編程交叉開(kāi)關(guān)230可以被配置成用于與一組選擇性的致動(dòng)器210和/或傳感器220互連以實(shí)現(xiàn)所選擇的無(wú)線通信協(xié)議。

PSM 240可以耦合至致動(dòng)器210、傳感器220和可編程交叉開(kāi)關(guān)230。PSM240可以是任何可以被配置成用于執(zhí)行一組控制運(yùn)算的可編程狀態(tài)機(jī)和/或帶有簡(jiǎn)單指令集(例如，不同于復(fù)雜指令)的面向控制的處理器。例如，PSM 240可以是精簡(jiǎn)指令集計(jì)算(RISC)控制機(jī)?？刂七\(yùn)算可以包括配置致動(dòng)器210和/或傳感器220、從致動(dòng)器210和/或傳感器220收集信息和/或事件、基于收集到的信息和/或事件進(jìn)行決策和/或調(diào)節(jié)可編程交叉開(kāi)關(guān)230互連以實(shí)現(xiàn)用于特定無(wú)線通信協(xié)議的一個(gè)或更多個(gè)所選擇的DSP算法。在一些實(shí)施例中，每個(gè)PSM 240可以被配置成用于在任何一個(gè)時(shí)間運(yùn)行一個(gè)任務(wù)并且可以在不同的時(shí)間點(diǎn)修改該任務(wù)(例如，有限狀態(tài)機(jī)(FSM)變形)。

SDR 200可以包括數(shù)據(jù)路徑250和分開(kāi)的控制路徑260。數(shù)據(jù)路徑250可以由第一組物理元件(例如，致動(dòng)器210、傳感器220、可編程交叉開(kāi)關(guān)230以及其他邏輯電路)構(gòu)建，這組物理元件一起提供數(shù)據(jù)流動(dòng)和變換的管道，而控制路徑260可以由第二組物理元件(例如，PSM 240以及其他控制邏輯電路)構(gòu)建，這組物理元件一起協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)路徑250的互連和行為。第一組物理元件和第二組物理元件可以不同并且可以被配置成用于獨(dú)立地進(jìn)行運(yùn)算。此外，第一組物理元件和第二組物理元件可以在不同的時(shí)鐘域中進(jìn)行運(yùn)算。在一個(gè)實(shí)施例中，第一組物理元件可以在高速時(shí)鐘域(例如，GHz)中進(jìn)行運(yùn)算，而第二組物理元件可以在低速時(shí)鐘域(例如，MHz)中進(jìn)行運(yùn)算。

數(shù)據(jù)路徑250可以沿著與致動(dòng)器210和傳感器220互連的可編程交叉開(kāi)關(guān)230運(yùn)載數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)路徑250可以在數(shù)字采樣接口270與數(shù)據(jù)位接口280之間延伸。例如，ADC采樣可以在數(shù)字采樣接口270處被接收，并且一些選定的致動(dòng)器210和/或傳感器220可以執(zhí)行解調(diào)和/或數(shù)據(jù)解碼，以便將接收到的采樣轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)位，并且將數(shù)據(jù)位發(fā)送至數(shù)據(jù)位接口280。相反地，數(shù)據(jù)位流可以在數(shù)據(jù)位接口280處被接收，并且一些選定的致動(dòng)器210和/或傳感器220可以執(zhí)行數(shù)據(jù)編碼和/或調(diào)制，以便將數(shù)據(jù)位轉(zhuǎn)換為數(shù)字采樣，并且將數(shù)字采樣發(fā)送至數(shù)字采樣接口270。

控制路徑260可以在PSM 240、致動(dòng)器210、傳感器220和可編程交叉開(kāi)關(guān)230之間運(yùn)載控制信號(hào)。因?yàn)閿?shù)據(jù)路徑250和控制路徑260是分開(kāi)的，所以在PSM 240配置致動(dòng)器210、傳感器220和/或可編程交叉開(kāi)關(guān)230之后，數(shù)據(jù)可以被處理、交換和/或路由而不被PSM 240接收。在SDR 200的運(yùn)算過(guò)程中(例如，接收和/或發(fā)送)，PSM 240可以通過(guò)傳感器220監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、等待來(lái)自致動(dòng)器210和/或傳感器220的一些事件和/或執(zhí)行其他控制運(yùn)算，這些可能都以相對(duì)低速被運(yùn)算。因此，PSM 240可以被時(shí)鐘控制在基本上低于帶有DSP核的SDR(例如，SDR 100)的時(shí)鐘頻率(例如，大約十MHz至大約五十MHz)，從而顯著降低功耗。PSM 240可以在與事件等待周期交織的短脈沖中進(jìn)行運(yùn)算(例如，執(zhí)行控制運(yùn)算以響應(yīng)于事件)，其中，PSM 240的時(shí)鐘頻率(例如，處理速度)可以基于實(shí)時(shí)約束來(lái)確定，該實(shí)時(shí)約束用于完成短脈沖運(yùn)算以滿足SDR 200實(shí)時(shí)系統(tǒng)性能。

在一些實(shí)施例中，PSM 240可以被配置以一個(gè)或模式低功率模式或睡眠模式，比如通過(guò)時(shí)鐘門控在一段時(shí)期內(nèi)禁用或減少不使用的邏輯電路和/或門的一些切換活動(dòng)，從而可以進(jìn)一步減少功耗。例如，PSM 240可以被配置成在等待事件時(shí)(例如，空載而無(wú)執(zhí)行任務(wù))處于睡眠模式或低功率模式。一旦有事件觸發(fā)，PSM 240可以從睡眠狀態(tài)被喚醒(例如，從中斷被喚醒)并且完成一些控制運(yùn)算以響應(yīng)于該事件。在完成控制運(yùn)算之后，PSM 240可以被配置成再次處于睡眠模式直到下次事件觸發(fā)。因此，PSM 240可以在每個(gè)事件等待周期中進(jìn)入低功率狀態(tài)或睡眠狀態(tài)。然而，由于喚醒的響應(yīng)時(shí)間可能受制于SDR 200的實(shí)時(shí)約束，所以PSM 240可以被配置有基本上較短的事件響應(yīng)時(shí)間(例如，大約一個(gè)至大約四個(gè)時(shí)鐘周期)。

在一些實(shí)施例中，致動(dòng)器210、傳感器220和可編程交叉開(kāi)關(guān)230可以被配置成用于在無(wú)線通信系統(tǒng)中執(zhí)行物理層信號(hào)處理功能，該無(wú)線通信系統(tǒng)可以包括數(shù)字發(fā)送信號(hào)處理鏈和/或數(shù)字接收信號(hào)處理鏈。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)送信號(hào)處理鏈可以在傳輸之前由根據(jù)隨機(jī)化函數(shù)將數(shù)據(jù)信息位隨機(jī)化開(kāi)始。在數(shù)據(jù)隨機(jī)化之后，隨機(jī)化的數(shù)據(jù)位可以根據(jù)交織函數(shù)被交織。在數(shù)據(jù)交織后，經(jīng)交織的數(shù)據(jù)位可以根據(jù)編碼規(guī)則(例如，卷積碼)被編碼。在數(shù)據(jù)編碼之后，經(jīng)編碼的數(shù)據(jù)位可以根據(jù)調(diào)制方案(例如，正交相移鍵控(QPSK)、16-正交調(diào)幅(16-QAM))被調(diào)制(例如，將這些數(shù)據(jù)位映射至符號(hào))到一個(gè)或更多個(gè)載波信號(hào)上。經(jīng)調(diào)制的信號(hào)可以根據(jù)由無(wú)線通信協(xié)議定義的頻譜要求(例如，帶寬、帶外傳輸)被整形(例如，濾波)。

相反地，接收信號(hào)處理鏈可以執(zhí)行逆向的發(fā)送信號(hào)處理鏈。在一個(gè)實(shí)施例中，接收信號(hào)處理鏈可以由調(diào)節(jié)接收到的信號(hào)開(kāi)始(例如，濾波、增益調(diào)節(jié)、采樣時(shí)序調(diào)節(jié)、載波調(diào)節(jié)、抽選(decimation)、上采樣)。數(shù)據(jù)包檢測(cè)可以被執(zhí)行以檢測(cè)數(shù)據(jù)包的開(kāi)頭，這樣使得數(shù)據(jù)可以被正確地接收。在確定數(shù)據(jù)包的啟動(dòng)之后，接收到的信號(hào)可以根據(jù)調(diào)制方案被解調(diào)(例如信道估計(jì)、均衡化、限幅)成數(shù)據(jù)符號(hào)。在解調(diào)之后，數(shù)據(jù)符號(hào)可以被轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)位。在將數(shù)據(jù)符號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)位之后，數(shù)據(jù)位可以根據(jù)編碼規(guī)則被解碼。在數(shù)據(jù)解碼之后，經(jīng)解碼的數(shù)據(jù)位可以根據(jù)交織函數(shù)被解交織。在數(shù)據(jù)解交織后，通過(guò)根據(jù)隨機(jī)化函數(shù)解擾被解交織的數(shù)據(jù)位，可以恢復(fù)原始發(fā)送的數(shù)據(jù)信息位。

如以上所描述的，在發(fā)送信號(hào)處理鏈和/或接收信號(hào)處理鏈中的運(yùn)算可以被順序地執(zhí)行(例如，從一個(gè)階段到另一個(gè)階段)，并且每個(gè)運(yùn)算可以包括有區(qū)別的功能特性。一些無(wú)線通信協(xié)議可以使用不同的編碼規(guī)則、不同的隨機(jī)化函數(shù)、不同的交織函數(shù)、不同的調(diào)制方案和/或可以使用不同的頻譜，但是分階段運(yùn)算可以保持基本上相似的特性。因此，用于發(fā)送信號(hào)處理鏈或接收信號(hào)處理鏈的致動(dòng)器210、傳感器220和可編程交叉開(kāi)關(guān)230可以被物理地安排成基本相似的順序以啟用更高效的數(shù)據(jù)路由(例如，將數(shù)據(jù)從致動(dòng)器210或傳感器220路由至相鄰的致動(dòng)器210或傳感器220)。有些無(wú)線通信協(xié)議可以包括以上描述的所有發(fā)送和接收信號(hào)處理功能和/或可以以相同的順序執(zhí)行信號(hào)處理功能。同樣，有些無(wú)線通信協(xié)議可以要求附加的處理，如FFT、反向快速傅立葉逆變換(IFFT)、試驗(yàn)處理和/或用于同步目的的其他物理信號(hào)的插入。然而，依賴于SDR 200可以支持的某組無(wú)線通信協(xié)議，SDR 200中的致動(dòng)器210和傳感器220可以替代性地被配置成用于合并這些區(qū)別。

圖3根據(jù)各種實(shí)施例示出了一種非對(duì)稱處理集群300的方框圖。處理集群300可以包括多個(gè)致動(dòng)器310(例如，ACT 1、...、ACT N)、多個(gè)傳感器320(例如，SENS 1、...、SENS M)、一個(gè)或更多個(gè)可編程交叉開(kāi)關(guān)(XBAR)330和PSM 340，這些可以基本上分別類似于致動(dòng)器210、傳感器220、可編程交叉開(kāi)關(guān)230和PSM 240。處理集群300可以進(jìn)一步包括小型程序存儲(chǔ)器370(例如，小于兩千字)，該小型程序存儲(chǔ)器可以是被配置成用于存儲(chǔ)程序指令的任何存儲(chǔ)器(例如，ROM)。程序指令可以針對(duì)不同的無(wú)線通信協(xié)議被修改(例如，通過(guò)下載)并且可以被PSM 340執(zhí)行以完成對(duì)應(yīng)于選定的無(wú)線通信協(xié)議的一組控制運(yùn)算?？刂七\(yùn)算可以包括配置用于致動(dòng)器310和傳感器320的參數(shù)以及配置可編程交叉開(kāi)關(guān)330與致動(dòng)器310和傳感器320互連以便實(shí)現(xiàn)一組預(yù)定的信號(hào)處理功能(例如，具有基本上相似的功能特性)。接下來(lái)的三個(gè)實(shí)施例旨在描述可以在用于無(wú)線通信的接收信號(hào)處理鏈中使用的集群配置的各種實(shí)例，但是集群配置可以被替代性地配置和/或分區(qū)(例如，更多操作性的粒度或更少操作性的粒度)以獲得相同的功能性。

在第一個(gè)實(shí)施例中，處理集群300可以被配置成用于執(zhí)行采樣處理，其可以是接收信號(hào)處理鏈中的第一處理階段。處理集群300可以被配置成用于在可編程交叉開(kāi)關(guān)330處接收來(lái)自AFE的ADC采樣，致動(dòng)器310中的一個(gè)或更多個(gè)可以被配置成根據(jù)無(wú)線通信協(xié)議的工作頻帶和/或根據(jù)AFE的配置來(lái)執(zhí)行濾波操作(例如，下采樣濾波、上采樣濾波、插值濾波、相鄰?fù)ǖ罏V波)。此外，一個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器310和/或傳感器320可以被配置成依賴于AFE的配置來(lái)調(diào)節(jié)接收的信號(hào)?？删幊探徊骈_(kāi)關(guān)330可以被配置成用于將數(shù)據(jù)從一個(gè)致動(dòng)器310或傳感器320路由至信號(hào)處理鏈中跟隨的下一個(gè)致動(dòng)器310或傳感器320。這組采樣處理功能可以在一些無(wú)線通信協(xié)議中基本相似，但是可以用不同的參數(shù)(例如，濾波器系數(shù))來(lái)處理。此外，一些致動(dòng)器310和/或傳感器320可以被啟用或禁用，并且一些可編程交叉開(kāi)關(guān)可以依賴于選定的無(wú)線通信協(xié)議被重配置以用于數(shù)據(jù)路由。

在第二個(gè)實(shí)施例中，處理集群300可以被配置成用于執(zhí)行符號(hào)處理，其可以是接收信號(hào)處理鏈中的第二處理階段。在此實(shí)施例中，致動(dòng)器310和/或傳感器320中的一個(gè)或更多個(gè)可以被配置成用于執(zhí)行解調(diào)(例如，信道均衡、符號(hào)限幅器(slicer))，并且可編程交叉開(kāi)關(guān)330可以被配置成用于將數(shù)據(jù)從一個(gè)致動(dòng)器310或傳感器320路由至信號(hào)處理鏈中跟隨的下一個(gè)致動(dòng)器310或傳感器320。這組符號(hào)處理功能可以在一些無(wú)線通信協(xié)議中基本相似，但是可以用不同的參數(shù)(例如，調(diào)制方案)來(lái)處理。此外，一些致動(dòng)器310和/或傳感器320可以被啟用或禁用，并且一些可編程交叉開(kāi)關(guān)可以依賴于無(wú)線通信協(xié)議被重配置以用于數(shù)據(jù)路由。

在第三個(gè)實(shí)施例中，處理集群300可以被配置成用于執(zhí)行位處理，其可以是接收信號(hào)處理鏈中的第三處理階段。在此實(shí)施例中，致動(dòng)器310和/或傳感器320中的一個(gè)或更多個(gè)可以被配置成用于恢復(fù)原始的發(fā)送信息位。位處理功能可以包括前向糾錯(cuò)(例如，維特比解碼、Reed Solomon(RS)解碼)和/或任何其他位處理(例如，解交織、解擾)?？删幊探徊骈_(kāi)關(guān)330可以被配置成用于將數(shù)據(jù)從一個(gè)致動(dòng)器310或傳感器320路由至信號(hào)處理鏈中跟隨的下一個(gè)致動(dòng)器310或傳感器320。這組位處理功能可以在一些無(wú)線通信協(xié)議中基本相似，但是可以用不同的參數(shù)(例如，維特比約束長(zhǎng)度和生成多項(xiàng)式、解交織參數(shù)、解擾多項(xiàng)式)來(lái)處理。此外，一些致動(dòng)器310和/或傳感器320可以被啟用或禁用，并且一些可編程交叉開(kāi)關(guān)可以依賴于無(wú)線通信協(xié)議被重配置以用于數(shù)據(jù)路由。

通過(guò)觀察無(wú)線通信信號(hào)鏈中的信號(hào)處理功能的序列特征，可以利用局部性原理將致動(dòng)器310、傳感器320和可編程交叉開(kāi)關(guān)330彼此鄰近地物理地定位在處理集群300之中。此外，致動(dòng)器310和/或傳感器320可以被物理地安排成利用序列特征，并且可編程交叉開(kāi)關(guān)可以被配置成用于在一組選定的致動(dòng)器310和/或傳感器320之間路由數(shù)據(jù)。局部化可以使數(shù)據(jù)在相鄰的致動(dòng)器310和/或傳感器320之間被高效地路由并且可以簡(jiǎn)化可編程交叉開(kāi)關(guān)330的設(shè)計(jì)，從而提供更高效的架構(gòu)。無(wú)線通信信號(hào)鏈中的信號(hào)處理功能的第二特征可以是有區(qū)別的分階段處理，比如采樣處理，接著是符號(hào)處理，再接著是位處理。在一些實(shí)施例中，階段中的處理可以相互關(guān)聯(lián)。因此，可以使用指定的PSM 340來(lái)控制致動(dòng)器310、傳感器320和/或可編程交叉開(kāi)關(guān)330以實(shí)現(xiàn)一組預(yù)定的信號(hào)處理功能。無(wú)線通信發(fā)送信號(hào)處理鏈可以與以上描述的接收信號(hào)處理鏈以基本相似的機(jī)制被配置并分區(qū)，但是可以執(zhí)行位編碼、調(diào)制和/或頻譜整形。

圖4根據(jù)各種實(shí)施例示出了一種包括多個(gè)非對(duì)稱處理集群410的低功率SDR 400的方框圖。在SDR 400中，每個(gè)處理集群410可以與處理集群300基本相似，但是每個(gè)處理集群410可以包括特定的信號(hào)處理單元(例如，致動(dòng)器310、傳感器320)，這些信號(hào)處理單元被配置成用于不同于另一個(gè)處理集群410的一組特定的信號(hào)處理功能。術(shù)語(yǔ)非對(duì)稱可以指SDR 400中處理集群410的非復(fù)制型性質(zhì)。SDR 400可以進(jìn)一步包括與處理集群410互連的可編程交叉開(kāi)關(guān)430，其中可編程交叉開(kāi)關(guān)430可以基本上類似于可編程交叉開(kāi)關(guān)230和/或330。處理集群410之中所有的局部控制和配置可以是自包含的(self-contained)并且可以被相應(yīng)的局部PSM(例如，PSM 340)控制。PSM可以根據(jù)選定的無(wú)線通信協(xié)議調(diào)節(jié)控制和配置。PSM可以執(zhí)行存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器(例如，程序存儲(chǔ)器370)中的指令。因此，不同的無(wú)線通信協(xié)議可以通過(guò)將不同的指令下載至程序存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

SDR 400通過(guò)經(jīng)由可編程交叉開(kāi)關(guān)430與處理集群410互連來(lái)實(shí)現(xiàn)完整的無(wú)線通信協(xié)議。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)送信號(hào)處理鏈可以通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：配置處理集群410以執(zhí)行位處理功能(例如，隨機(jī)化、交織、卷積編碼)，接著是處理集群410被配置成用于執(zhí)行符號(hào)處理功能(例如，調(diào)制)，再接著是另一個(gè)處理集群410被配置成用于執(zhí)行采樣處理功能(例如，濾波用于頻譜整形)。

在一個(gè)實(shí)施例中，接收信號(hào)處理鏈可以通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)：配置處理集群410來(lái)執(zhí)行采樣處理功能(例如，濾波從AFE接收的ADC采樣)，接著是處理集群410被配置成用于執(zhí)行符號(hào)處理功能(例如，解調(diào))，接著是另一個(gè)處理集群410被配置成用于執(zhí)行位處理功能(例如，維特比、解交織、解擾)。此外，接收信號(hào)處理鏈可以進(jìn)一步使用被配置成用于執(zhí)行信號(hào)檢測(cè)(例如，數(shù)據(jù)包同步)和/或其他控制(例如，自動(dòng)增益控制、采樣時(shí)序調(diào)整)的一個(gè)或更多個(gè)處理集群410。

在一些實(shí)施例中，SDR 400可以進(jìn)一步包括被配置成用于管理、控制和/或協(xié)調(diào)處理集群410之間的交互的中央PSM(例如，PSM 340)，比如配置可編程交叉開(kāi)關(guān)430與處理集群410和/或SDR 400中任何其他控制互連。在一些實(shí)施例中，SDR 400可以包括用于每個(gè)處理集群410的分開(kāi)的程序存儲(chǔ)器。在一些其他實(shí)施例中，SDR 400還可以包括用于控制在PSM處執(zhí)行的控制運(yùn)算的小型數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。處理集群410可以被替代性地安排、分區(qū)和/或被配置成用于獲得相同的功能性。

圖5根據(jù)各種實(shí)施例示出了一種控制信息處理集群(例如，非對(duì)稱處理集群300或410)的方法500的流程圖。方法500可以在PSM(例如，340)處被執(zhí)行。方法500可以在步驟510處由配置用于一組預(yù)定的信號(hào)處理功能的致動(dòng)器(例如，致動(dòng)器310)和/或傳感器(例如，傳感器320)開(kāi)始以實(shí)現(xiàn)選定的無(wú)線通信協(xié)議。在步驟520處，方法500可以配置可編程交叉開(kāi)關(guān)(例如，可編程交叉開(kāi)關(guān)330)與致動(dòng)器和/或傳感器互連以執(zhí)行用于選定的無(wú)線通信協(xié)議的一組預(yù)定的信號(hào)處理功能。在步驟530處，方法500可以啟用致動(dòng)器和/或傳感器以啟動(dòng)處理。在步驟540處，方法500可以等待來(lái)自一個(gè)或更多個(gè)致動(dòng)器和/或傳感器的事件。如果接收到事件，方法500可以前進(jìn)至步驟550。在步驟550處，方法500可以從相應(yīng)的致動(dòng)器和/或傳感器檢索事件和/或信息。在步驟560處，方法500可以基于接收到的事件和/或信息來(lái)確定對(duì)某些致動(dòng)器和/或傳感器的某些動(dòng)作和/或控制(例如，調(diào)節(jié)某些閾值、調(diào)節(jié)某些配置參數(shù)、啟動(dòng)、停止)。隨后，方法500可以返回至步驟540并且重復(fù)步驟540至560的循環(huán)。方法500可以根據(jù)處理集群的環(huán)境(例如，功能特性)來(lái)執(zhí)行并且一個(gè)PSM與另一個(gè)PSM的方法500可以不同。此外，步驟530可以被推遲到稍后的時(shí)刻，如在一些事件的發(fā)生之后。在一些實(shí)施例中，方法500可以配置PSM在步驟540的事件等待周期中進(jìn)入較低的功率模式(例如，通過(guò)睡眠模式配置注冊(cè))，并且在步驟550處一旦檢測(cè)到事件，PSM可以返回至正常功率狀態(tài)。

圖6根據(jù)各種實(shí)施例示出了比較無(wú)線電架構(gòu)的功率消耗和靈活性的圖表600。在圖6中，x軸可以代表功耗，并且y軸可以代表靈活性。硬件(HW)無(wú)線電(例如，硬線實(shí)現(xiàn)方式)可以消耗低功率，但是可以提供小的靈活性。因此，硬件無(wú)線電可以處于圖表600的左下象限。相反地，以DSP為中心的無(wú)線電可以提供高靈活性，但是以高功耗為代價(jià)。因此，以DSP為中心的無(wú)線電可以處于圖表600的右上象限。所公開(kāi)的具有由分布式PSM控制的可編程非對(duì)稱處理集群的SDR相比于以DSP為中心的無(wú)線電可能折衷掉一些少量的靈活性(例如，如圖表600中Δf所指示的)，然而相比于硬件無(wú)線電保持了基本上較低的功耗(例如，如圖表600中Δp所指示的)

在權(quán)利要求范圍之內(nèi)，所描述的實(shí)施例中的修改是可能的，并且其他實(shí)施例是可能的。