WCDMA系統(tǒng)：一種有效的WCDMA信道編解碼任務(wù)調(diào)度方案研究

摘 要：根據(jù)WCDMA多信道復(fù)用、高速率業(yè)務(wù)以及終端系統(tǒng)在功耗，性能，體積等方面的一系列要求，提出了一種基于時(shí)隙（slot）調(diào)度信道編解碼模塊中各子處理單元的方案，可使整個(gè)模塊資源配置更加優(yōu)化，執(zhí)行效率更高�？紤]到DSP處理器和大規(guī)模FPGA各自突出的性能特點(diǎn)，本文采用DSP和FPGA協(xié)同處理來(lái)實(shí)現(xiàn)整個(gè)方案。

關(guān)鍵字：WCDMA；信道編解碼；時(shí)隙；DSP；FPGA；中斷；

0 引言

WCDMA支持高速率傳輸，并且同時(shí)滿足不同速率和質(zhì)量要求的業(yè)務(wù)復(fù)用。這就要求信道編解碼模塊必須采用一種靈活的業(yè)務(wù)復(fù)用方案，高效、動(dòng)態(tài)的進(jìn)行多信道處理[1]。而由于終端設(shè)備在功耗、實(shí)時(shí)性及存儲(chǔ)要求等方面的特殊性，使整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)變得更加復(fù)雜。

隨著DSP處理器和大規(guī)模FPGA技術(shù)在近些年的高速發(fā)展，DSP+FPGA的硬件架構(gòu)能完全支持上述這些復(fù)雜技術(shù)的實(shí)現(xiàn)[1]。但由于該硬件架構(gòu)需要相應(yīng)的軟件支持才能發(fā)揮它們的性能，所以尋求一種有效的軟件方案是實(shí)現(xiàn)整個(gè)信道編解碼模塊的關(guān)鍵。本文結(jié)合WCDMA一幀多時(shí)隙[3]的特點(diǎn)，給出了一種基于時(shí)隙來(lái)靈活調(diào)度各處理模塊的中斷任務(wù)處理方案，該方案充分發(fā)揮DSP在任務(wù)實(shí)時(shí)調(diào)度方面的優(yōu)勢(shì)，使整個(gè)系統(tǒng)的硬件資源得到最大的利用，執(zhí)行效率得到盡可能的提升，并且系統(tǒng)功耗在一定程度上能得到有效降低。

1 WCDMA終端側(cè)信道編解碼的描述

終端側(cè)信道編解碼模塊包含上行編碼復(fù)用鏈路和下行解碼復(fù)用鏈路。

根據(jù)3GPP TS25.212協(xié)議[4]，WCDMA系統(tǒng)上行鏈路復(fù)用和信道編碼的過(guò)程為：傳輸塊經(jīng)過(guò)CRC校驗(yàn)后進(jìn)行信道編碼，編碼后的數(shù)據(jù)進(jìn)行第一次交織和速率匹配，然后對(duì)多個(gè)傳輸信道的數(shù)據(jù)復(fù)用并進(jìn)行第二次交織，最后映射到相應(yīng)的物理信道。如果進(jìn)行多碼傳輸，則在傳輸信道復(fù)用以后還需進(jìn)行物理信道的數(shù)據(jù)分割。

每個(gè)數(shù)據(jù)塊集從上層到達(dá)傳輸信道的時(shí)間間隙（TTI）上都附有相關(guān)的處理參數(shù)（TFI）。信道編解碼模塊根據(jù)TFI的信息查表計(jì)算出關(guān)于從CRC開(kāi)始到速率匹配的各個(gè)環(huán)節(jié)的處理參數(shù)。當(dāng)有多個(gè)傳輸信道復(fù)用到物理信道時(shí)，物理層對(duì)不同傳輸信道的TFI信息進(jìn)行排序得到傳輸格式組合（TFCI），它描述了各個(gè)傳輸信道的復(fù)用關(guān)系。同時(shí)經(jīng)過(guò)速率匹配的多個(gè)傳輸信道的數(shù)據(jù)按照TFCI進(jìn)行相應(yīng)的串行復(fù)用處理，組成一個(gè)編碼合成傳輸信道（CCTrCH），并進(jìn)行第二次交織后把CCTrCH映射到物理信道。

下行鏈路的解碼復(fù)用鏈和上行鏈路的復(fù)用鏈結(jié)構(gòu)大致相同，只是對(duì)應(yīng)上行鏈路每個(gè)編碼模塊，下行鏈路都提供一種相應(yīng)的逆處理模塊。與上行鏈路不一致的是速率匹配模塊和無(wú)線幀合并模塊所處的位置不同于上行鏈路，并增加了固定或可變比特位置的DTX處理。

2 基于時(shí)隙的任務(wù)調(diào)度研究

本文給出的基于時(shí)隙的任務(wù)調(diào)度方案是基于DSP＋FPGA的硬件架構(gòu)之上。DSP實(shí)現(xiàn)任務(wù)的控制與調(diào)度，F(xiàn)PGA完成各處理子模塊的具體實(shí)現(xiàn)，并且這些模塊為各信道所共享。

2.1 基于時(shí)隙的任務(wù)調(diào)度方案原理描述

根據(jù)WCDMA信道編解碼的協(xié)議說(shuō)明，信息流分成為多個(gè)傳輸塊以TTI周期為單位進(jìn)行發(fā)送和接受，整個(gè)信息流的處理由DSP根據(jù)接受的中斷觸發(fā)不同的任務(wù)來(lái)完成。在本方案中共采用兩個(gè)DSP中斷：一個(gè)是時(shí)隙（Slot）中斷，中斷周期為667us；另一個(gè)是幀（Frame）中斷，中斷周期為10ms。兩個(gè)中斷有不同的優(yōu)先級(jí)，時(shí)隙中斷的優(yōu)先級(jí)高于幀中斷。本文基于時(shí)隙的任務(wù)調(diào)度方案就是以這兩個(gè)中斷為參考，周期性的定位出時(shí)隙任務(wù)。

時(shí)隙中斷的主要任務(wù)是通過(guò)中斷觸發(fā)將10ms分為15等分，每次中斷根據(jù)上下行編解碼流程的不同環(huán)節(jié)，調(diào)度運(yùn)行FPGA中不同的功能子模塊，對(duì)于在一個(gè)577us時(shí)間內(nèi)不能完成的功能子模塊，監(jiān)控其運(yùn)行的狀態(tài)以控制整個(gè)流程的運(yùn)行。幀中斷的任務(wù)就是通過(guò)中斷觸發(fā)，周期性地把一個(gè)TTI周期以10ms幀為單位進(jìn)行劃分。

2.2 WCDMA終端側(cè)編解碼模塊執(zhí)行機(jī)制

在一個(gè)TTI周期為10ms的通路中上行編碼各階段所占用的時(shí)隙分配如表1。該TTI周期所需的信道編碼參數(shù)在該slot 0確定，并且由傳輸格式半靜態(tài)參數(shù)和動(dòng)態(tài)參數(shù)計(jì)算出Turbo或卷積的編碼參數(shù)和速率匹配參數(shù)

表1 WCDMA終端側(cè)上行編碼鏈路流程時(shí)隙分配

Slot 1-Slot 11進(jìn)行多個(gè)信道的卷積編碼或Turbo編碼，多個(gè)信道共享Turbo編碼器和卷積編碼器，DSP在每個(gè)slot中斷查詢編碼器的狀態(tài)，當(dāng)有編碼器處于空閑狀態(tài)并且有信道需要進(jìn)行編碼時(shí)，DSP調(diào)度編碼器為該信道服務(wù)。

Slot 12-slot 13進(jìn)行第一次交織和速率匹配，第一次交織有三個(gè)獨(dú)立的模塊，可以同時(shí)進(jìn)行三個(gè)信道的交織，DSP根據(jù)各個(gè)信道的處理流程控制使用。

Slot 14進(jìn)行CCTrCH的復(fù)用和第二次交織。