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技術 無線装置および無線信号処理方法

出願人 富士通株式会社
発明者 小林登
出願日 2012年8月27日 (8年2ヶ月経過) 出願番号 2012-186958
公開日 2014年3月13日 (6年8ヶ月経過) 公開番号 2014-044587
状態 特許登録済
技術分野 電話機の機能 メモリシステム
主要キーワード 状態遷移毎 送受信共通 制御コマ 受信モニタ 処理開始タイミング アプリケーション用プログラム セル測定 測定完了
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

SDR通信において、各種通信方式に対応しつつ、SoCの高速メモリサイズを小さくできる。

解決手段

無線通信処理を行うDSP123aと、無線通信処理のプログラムモジュールを記憶し、低速な第1クロックで動作するSDRAM141と、SDRAM141から転送されたプログラムモジュールを記憶し、DSP123aのクロックサイクルと同じ高速な第2クロックで動作するDSP123aによりプログラムモジュールが読み出される命令メモリ123cと、無線通信遷移状態に基づいて、DSP123aが実行処理するプログラムモジュールを決定し、決定したプログラムモジュールをSDRAM141から命令メモリ123cに転送制御する制御部123fと、を有する。

概要

背景

移動無線通信においては、次々に新たな通信方式標準化されて実用化されている。これらの通信方式は徐々に切り替えが行われる。このため、通信方式の移行期においては、一つの無線装置携帯端末)において、WCDMALTE(Long Term Evolution)などの複数の通信方式(RAT:Radio Access Technology)が運用される。ここで、複数の通信方式毎に専用のハードウェアを用いる方法では、携帯端末の回路規模が大きくなり、コストの増加や消費電力の増加などの問題が生じる。この通信方式は、定期的に規格更新があり、この更新に柔軟に対応できることが必要となっている。また、携帯端末の無線信号処理は、LSI等により機能を集積した半導体チップ(SoC:System on Chip)を用いて通信機能が実現されてきている。

そして、携帯端末のハードウェアの変更には少なくても数カ月以上の長い時間を要する。このため、携帯端末への通信処理プロセッサソフトウェアプログラム)等を用いて行うソフトウェア・デフインドラジオ(SDR:Software Defined Radio)により実現されてきている。

SDRは、プロセッサを用いる方法やリコンフィギャラブルなハードウェアを用いる方法などがある。SDRは、開発手法が一般的なDSPにより実現する方が容易であり、主流になっている(例えば、下記特許文献1参照。)。また、プロセッサを用いてSDRを実現し、プロセッサの処理の遅延等の進捗監視し、監視結果により、その後に実行する処理内容を決定する技術がある(例えば、下記特許文献2参照。)。

概要

SDR通信において、各種通信方式に対応しつつ、SoCの高速メモリサイズを小さくできる。無線通信処理を行うDSP123aと、無線通信処理のプログラムモジュールを記憶し、低速な第1クロックで動作するSDRAM141と、SDRAM141から転送されたプログラムモジュールを記憶し、DSP123aのクロックサイクルと同じ高速な第2クロックで動作するDSP123aによりプログラムモジュールが読み出される命令メモリ123cと、無線通信遷移状態に基づいて、DSP123aが実行処理するプログラムモジュールを決定し、決定したプログラムモジュールをSDRAM141から命令メモリ123cに転送制御する制御部123fと、を有する。

目的

本発明は、SDR通信において、各種通信方式に対応しつつ、SoCの高速メモリサイズを小さくできることを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
2件
牽制数
0件

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請求項1

無線通信処理の一部あるいは全てをソフトウェア実行により行う無線装置であって、前記無線通信処理を行うプロセッサと、前記無線通信処理のプログラムモジュールを記憶し、第1クロックで動作する第1メモリと、前記第1メモリから転送された前記プログラムモジュールを記憶し、前記プロセッサにより読み出して実行される前記第1クロックよりも高速な第2クロックで動作する第2メモリと、無線通信遷移状態に基づいて、前記プロセッサが実行処理する前記プログラムモジュールを決定し、当該決定したプログラムモジュールを前記第1メモリから前記第2メモリに転送制御する制御部と、を有することを特徴とする無線装置。

請求項2

前記プロセッサと、前記第2メモリと、前記制御部は、前記無線通信の複数の機能の一部として半導体チップ集積され、前記第1メモリは、前記半導体チップに外部接続され、前記無線通信の複数の機能の全ての前記プログラムモジュールが格納されていることを特徴とする請求項1に記載の無線装置。

請求項3

前記制御部は、無線通信の状態情報と、無線通信のタイミングおよび無線装置の状態情報に基づき、状態遷移を行うステートマシンと、前記ステートマシンの状態遷移に基づき、転送が必要な前記プログラムモジュールを決定し、該当する前記プログラムモジュールの転送を制御する制御情報を生成する制御情報生成部と、を有することを特徴とする請求項2に記載の無線装置。

請求項4

前記第2メモリを複数のアドレスに分割し、前記プログラムモジュールのうち、頻繁に使用するプログラムモジュールを固定領域に記憶しておき、他の領域に前記第1メモリから前記プログラムモジュールが転送されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の無線装置。

請求項5

前記制御部は、レイヤ1の通信制御にかかるL1制御コマンドの通知に基づいて状態遷移し、当該状態遷移に伴って対応する前記プログラムモジュールを決定し、前記L1制御コマンドが示す処理タイミングに対応して前記プログラムモジュールを転送制御することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の無線装置。

請求項6

無線通信処理の一部あるいは全てをプロセッサのソフトウェア実行により行う無線装置の無線信号処理方法であって、無線通信の遷移状態に基づいて、前記プロセッサが実行処理するプログラムモジュールを決定する工程と、前記決定したプログラムモジュールを、第1クロックで動作する第1メモリから、前記第1クロックよりも高速な第2クロックで動作する第2メモリに転送制御する工程と、前記第2メモリに転送された前記プログラムモジュールを前記プロセッサにより実行する工程と、を含むことを特徴とする無線信号処理方法。

技術分野

0001

本発明は、通信機能ソフトウェア処理により行う無線装置および無線信号処理方法に関する。

背景技術

0002

移動無線通信においては、次々に新たな通信方式標準化されて実用化されている。これらの通信方式は徐々に切り替えが行われる。このため、通信方式の移行期においては、一つの無線装置(携帯端末)において、WCDMALTE(Long Term Evolution)などの複数の通信方式(RAT:Radio Access Technology)が運用される。ここで、複数の通信方式毎に専用のハードウェアを用いる方法では、携帯端末の回路規模が大きくなり、コストの増加や消費電力の増加などの問題が生じる。この通信方式は、定期的に規格更新があり、この更新に柔軟に対応できることが必要となっている。また、携帯端末の無線信号処理は、LSI等により機能を集積した半導体チップ(SoC:System on Chip)を用いて通信機能が実現されてきている。

0003

そして、携帯端末のハードウェアの変更には少なくても数カ月以上の長い時間を要する。このため、携帯端末への通信処理プロセッサソフトウェアプログラム)等を用いて行うソフトウェア・デフインドラジオ(SDR:Software Defined Radio)により実現されてきている。

0004

SDRは、プロセッサを用いる方法やリコンフィギャラブルなハードウェアを用いる方法などがある。SDRは、開発手法が一般的なDSPにより実現する方が容易であり、主流になっている(例えば、下記特許文献1参照。)。また、プロセッサを用いてSDRを実現し、プロセッサの処理の遅延等の進捗監視し、監視結果により、その後に実行する処理内容を決定する技術がある(例えば、下記特許文献2参照。)。

先行技術

0005

特開2008−165780号公報
特開2010−278829号公報

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、SDRをDSPで実現する場合には、DSP処理アルゴリズムの実現のために原理的に必要なメモリの他に、DSPの命令を保持する命令メモリが必要になる。そして、近年の無線方式の複雑化に伴い、DSPにも高い性能が要求されている。また、通信処理のための複雑な命令セット並列度の高い命令など、命令語長が長くなるとともに、プログラムサイズも大きくなっている。この命令メモリは、DSPのクロックサイクルと同じく高速速度で動作させる必要があるため、命令メモリをSRAMで構成する場合は、SoC内に配置する必要があり、SoCのチップサイズが増大する。また、複数の無線方式(RAT)を一つのハードウェアで実現する場合、各RATの最大の命令メモリに合わせたメモリ容量を用意する必要が生じる。

0007

一方、SoC外部に低速なSDRAM等を接続し、SoC内部に通常のプロセッサで使用されるような小容量の高速メモリキャッシュメモリ)を搭載する構成が考えられる。SDRAMは、1bitのメモリセルを一つのトランジスタで構成でき、SRAMと比較して小さな面積で同容量のメモリを実現できるが、読み出し手順が複雑であり、読み出しが開始されるまでに遅延を生じる。無線レイヤ1の通信処理は、無線フレーム信号に同期して行われるため、リアルタイム処理が必要となる。ここで、携帯端末のようにSDRAMを複数の機能ブロック共有し、データ転送帯域を十分に取れない構成では、命令の読み出し遅延が発生し、通信の規定時間までに得られる処理量が小さくなる。この場合、DSPの処理能力を引き出すことができない。上記のように、従来の命令メモリの構成のいずれにおいてもメモリの面積や性能面で課題を有している。

0008

上記課題により、全てのプログラムを高速なSRAMに置く方法を取ると、SoCのチップサイズが増大する。SoCのチップサイズ増大は、SoCの価格上昇を招くとともに、装置を小型化できない。

0009

一つの側面では、本発明は、SDR通信において、各種通信方式に対応しつつ、SoCの高速メモリサイズを小さくできることを目的とする。

課題を解決するための手段

0010

一つの案では、無線通信処理の一部あるいは全てをソフトウェア実行により行う無線装置であって、前記無線通信処理を行うプロセッサと、前記無線通信処理のプログラムモジュールを記憶し、第1クロックで動作する第1メモリと、前記第1メモリから転送された前記プログラムモジュールを記憶し、前記プロセッサにより読み出して実行される前記第1クロックよりも高速な第2クロックで動作する第2メモリと、無線通信遷移状態に基づいて、前記プロセッサが実行処理する前記プログラムモジュールを決定し、当該決定したプログラムモジュールを前記第1メモリから前記第2メモリに転送制御する制御部と、
を有する無線装置を用いる。

発明の効果

0011

一つの実施形態によれば、SDR通信において、各種通信方式に対応しつつ、SoCの高速メモリサイズを小さくできる。

図面の簡単な説明

0012

図1は、実施の形態にかかる無線装置の機能を示すブロック図である。
図2は、実施の形態にかかるデータ転送にかかる構成例を示す図である。
図3は、携帯端末の状態遷移例を示す図である。
図4は、制御情報生成部が行う状態遷移に基づく転送制御情報生成の例を示す図である。
図5は、状態遷移に基づくプログラムモジュール転送例のタイミングチャートである。
図6は、プログラムモジュール転送にかかる各機能部の処理内容を示すフローチャートである。
図7は、実施の形態にかかるデータ転送にかかる他の構成例を示す図である。

実施例

0013

(実施の形態)
以下に添付図面を参照して、開示技術の好適な実施の形態を詳細に説明する。図1は、実施の形態にかかる無線装置の機能を示すブロック図である。この実施の形態では、無線装置の一例として無線網等により通信を行う携帯端末100を例に説明する。

0014

携帯端末100は、無線通信(RF)回路101と、通信処理(ベースバンド処理)を行う通信処理部(通信用SoC)102と、携帯端末100上における入出力処理等を制御するアプリケーション処理部(アプリケーション用SoC)103とを含む。

0015

通信処理部(通信用SoC)102には、外部メモリとしてSDRAM141が接続される。このSDRAM141には、通信処理部(通信用SoC)102の各機能部の通信処理を実行するためのデータ(プログラムモジュール)が格納されている。アプリケーション処理部(アプリケーション用SoC)103には、外部メモリとしてSDRAM(第1メモリ)142が接続される。このSDRAM142には、アプリケーション処理部(アプリケーション用SoC)103におけるアプリケーション処理を実行するためのデータが格納されている。

0016

RF回路101は、アンテナ111を介して携帯無線網等の無線網に無線電波を送信し、無線網から無線電波を受信する。図1に示す例では、無線電波の受信は2本のアンテナを使用し、送信は1本のアンテナを使用する。これら送受信したデジタル無線信号は、RF回路101により、通信用SoC102との間で入出力される。

0017

通信用SoC102は、無線信号処理(ベースバンド処理)のための各種通信処理をLSI等の半導体チップに集積してなる。通信用SoC102は、受信した無線信号をIP(Internet Protocol)信号に変換し、送信する無線信号は、IP信号を無線信号に変換する。通信用SoC102は、複数の機能ブロックを有し、L1(レイヤ1)制御部121と、サーチ部122と、復調部123と、復号化部124と、変調部125と、符号化部126と、L2(レイヤ2)制御部127とを含む。

0018

L1制御部121は、レイヤ1、すなわち、通信の多層レイヤモデル最下層(物理層)における通信処理を制御する。サーチ部122は、携帯端末100の無線電波を接続する基地局(不図示)を見つける。復調部123は、受信した無線信号を復調する。復号化部124は、復調部123により復調された無線信号に誤り訂正などの復号化処理を施しL2制御部127に出力する。

0019

L2制御部127は、CPU127aを含み、レイヤ2、すなわち、通信の多層レイヤモデルの第2層(データリンク層)の通信処理を制御する。このL2制御部127では、受信した無線信号(パケット)の秘匿解読などを行い、IPパケットに変換する。IP信号は、アプリケーション用SoC103に出力される。

0020

符号化部126は、L2制御部127から出力される送信用のデータの符号化を行う。変調部125は、符号化部126により符号化されたデータを変調してRF回路101に出力する。RF回路101は、変調部125により変調されたデータを無線信号として無線網に送信する。

0021

アプリケーション用SoC103は、通信用SoC102に接続される。このアプリケーション用SoC103には、通信用SoC102から出力される受信したデータに対する画像表示音声出力、および送信するデータの入力等の処理を行う複数のアプリケーション用プログラム実装される。

0022

図1の下部には、復調部123の内部構成例を示す。復調部123は、プロセッサ(DSP)123aと、データメモリ123bと、命令メモリ123cと、ハードウェアアクセラレータ123dと、インターフェース123eと、制御部123fと、を含む。

0023

DSP123aは、復調の処理アルゴリズムを実行するためにデータメモリ123bを用い、命令メモリ123cは、DSP123aの命令を保持する。この命令メモリ123cは、DSP123aのクロックサイクルと同じクロックサイクル(第2クロック)で動作するSRAM等の高速メモリ(第2メモリ)を用いることができる。上記SDRAM(第1メモリ)142は、DSP123aのクロックサイクルより低速な第1クロックで動作する。

0024

ハードウェアアクセラレータ123dは、復調の一部の処理について専用の回路として設けられ、DSP123aを用いるよりも高速に効率よく処理を行う。ハードウェアアクセラレータ123dは、機能別の複数の回路として設けることもできる。インターフェース123eは、この復調部123に接続される前後のブロック(RF回路101および復号化部124)に対するデータ入出力を行う。

0025

制御部123fは、復調部123におけるDSP123aの処理実行に必要なプログラムモジュールの転送制御を行う。この転送制御では、低速メモリ(SDRAM)141から高速メモリ(SRAM)123cにプログラムモジュールを転送する(詳細は後述する)。

0026

上記説明では、復調部123の内部構成を説明したが、通信用SoC102の他の機能部である、L1制御部121、サーチ部122、復号化部124、変調部125、符号化部126についても、それぞれ復調部123と同様の内部構成(DSP、命令メモリ等)を有する。低速メモリ(SDRAM)141には、通信用SoC102の各機能(L1制御部121〜符号化部126)の実行処理に必要な全てのプログラムモジュールが予め格納されている。そして、通信用SoC102の各機能(L1制御部121〜符号化部126)の要求により、該当するプログラムモジュールを各機能(L1制御部121〜符号化部126)がそれぞれ有する高速メモリ(SRAM)123cに転送する。

0027

(無線通信の状態遷移に基づく命令メモリへのデータ転送について)
この実施の形態では、無線信号処理を行う通信用SoC102におけるレイヤ1の各機能部(L2制御部127を除く)においてプロセッサ(DSP)が実行するプログラム(プログラムモジュール)を無線通信の状態遷移に基づき識別する。

0028

図2は、実施の形態にかかるデータ転送にかかる構成例を示す図である。図2の例では、図1の復調部123のDSP123aの実行処理に必要なプログラムモジュールのデータ転送を例に説明する。

0029

制御部123fは、DSP123aの実行処理に必要なプログラムモジュールのデータ転送を制御する。この制御部123fは、ステートマシン123faと、制御情報生成部123fbとを含む。転送制御部123gは、DSP123aの機能の一部である。

0030

ステートマシン123faは、無線接続状態無線フレームタイミング(例えば、L1タイミング)をトリガとして携帯端末100(復調部123)の状態遷移(状態情報)を管理する。このほか、状態遷移のトリガとして、無線タイミング信号、無線信号の制御チャネル(PDCCH:Physical Downlink Control CHannel、物理レイヤ下り制御信号を送信するチャネル)をDSP123aが解読した制御情報を使用できる。

0031

L1制御コマンドは、例えば基地局からの下り受信データの受信を開始したり休止状態に入ったりするような指示のコマンドであり、大きな粒度の指示となる。また、ステートマシン123faは、コマンドが有効になる時刻を、無線フレームなどを単位として指定して、無線フレームタイミングと合わせて状態制御を行う。DSP123aから入力される制御情報には、より細かな情報が含まれている。例えば、下り受信データ送信に使用されているアンテナ構成(例:送信アンテナ数送信レイヤ数…)などを識別できる。

0032

制御情報生成部123fbは、ステートマシン123faによって管理される状態情報(無線接続状態や無線フレームタイミング)に基づいて、データ転送の制御情報を生成し、転送制御部123gに出力する。この制御情報生成部123fbは、データ転送のアドレスやサイズ、転送タイミングの情報を生成する。

0033

転送制御部123gは、無線接続状態に基づき、制御情報生成部123fbが生成したデータ転送の制御情報に基づいて、低速メモリ(SDRAM)141から高速メモリ(SRAM)123cへのプログラムモジュールのデータ転送を実行制御する。

0034

低速メモリ(SDRAM)141から高速メモリ(SRAM)123cへのデータ転送は、一般的なキャッシュメモリの手法と同様である。一般的なキャッシュメモリでは、キャッシュミスや単純な先読みによりデータ転送を制御する。これに対し、実施の形態では、無線接続状態の情報を元に、プロセッサ(DSP)123aが処理する内容を特定して高速なキャッシュ(SRAM123c)に転送するデータ(プログラムモジュール)を決定する。

0035

プロセッサ(DSP)123aは、高速メモリ(SRAM)123cにアクセスし、プログラムモジュールを読み出して実行する。上記のように、データ転送において、プログラムモジュールは、無線接続状態や無線フレームタイミングを使用している。これにより、DSP123aは、遷移状態に対応したプログラムモジュールを実行できるようになる。

0036

(携帯端末の状態遷移について)
図3は、携帯端末の状態遷移例を示す図である。携帯端末100に電源投入し、実際の通信を行い、待受け状態に移行する場合の例を表現している。はじめに、携帯端末100の電源を入れると(状態S301)、初期セルサーチが行われて接続すべき基地局が探索される(状態S302)。探索により基地局が見つかると、基地局に対して携帯端末100自身を登録するためにRACH(Random Access CHannel)送信が行われる(状態S303)。このRACHは、携帯端末100が基地局に最初にアクセスするチャネルであり、送信時刻は規定されていない。

0037

RACH送信が正常に完了すると、基地局に携帯端末100が登録されて通常の通信(SCH:Shared CHannel)が行える状態になる(状態S304)。このSCHは、ユーザデータを送信するチャネルであり、複数ユーザ(携帯端末100)がリソースを分け合って使用するようになっている。このSCH送受信が通常ユーザが使用する状態である。この状態にある場合(SCH送受信中)には電波状況に従って最適な伝送モード(伝送モード1〜8)を切り替えて送受信する。

0038

この後、データの送受信を行わなくなると、待受け状態(DRX:Discontinuous Reception)に移行する(状態S305)。このDRXは、不連続の受信、すなわち待受け状態であり、受信をRx、送信をTxと表現するためDRXと表現している。

0039

DRX状態では、携帯端末100は、基本的にデータの送受信の動作を停止する。しかし、携帯端末100は、定期的に起動して、基地局から送信される制御信号(PDCCH)を受信モニタし、自携帯端末100宛のデータがあるかどうかチェックを行う(状態S306)。この後、現在接続中の基地局の電波に十分な強度があるか自セル測定を行う(状態S307)。この後、より電波強度の強い隣接する基地局が存在しないか周辺セルサーチおよび周辺セル測定を行う(状態S308)。これらの測定完了後、状態S305に移行する。そして、携帯端末100は、近隣の基地局の電波強度が上がればハンドオーバを行い、接続する基地局を変更する。

0040

図3は、通信方式がLTEの例を示している。LTEでは、基地局からの下りデータはSCH(Shared CHannel)により各携帯端末100に送信される。各携帯端末100は、データが送信されるのと同じ無線フレームで送信される制御信号を確認し、自分宛のデータの復調、復号を行う。SCHの送信に際して、基地局は、携帯端末100に最適なアンテナ数変調方式を選択する。基地局の選択により携帯端末100の処理内容は変わる。伝送モードについても状態遷移として扱われる。そして、携帯端末100が基地局に登録された状態で送受信するデータがなくなるとDRX状態になる。

0041

(状態遷移に基づく転送制御情報生成の例)
図4は、制御情報生成部が行う状態遷移に基づく転送制御情報生成の例を示す図である。制御情報生成部123fbは、ステートマシン123faが管理する状態(遷移状態)に対応してDSP123aが実行するプログラムモジュールを選択する。そして、制御情報生成部123fbは、選択したプログラムモジュールの転送に必要な制御情報を生成する。

0042

図4に示すように、制御情報生成部123fbには、一つの状態に対して一つ以上のプログラムモジュールが対応して予め設定記憶されている。各プログラムモジュールについては、アドレス(例えば、開始アドレス)とサイズの情報が記憶されている。アドレス情報は、プロセッサ(DSP123a)からの読み出しアドレスを、高速メモリ(SRAM)123cのアドレスに変換する際に使用される。またサイズの情報は、低速メモリ(SDRAM)141から高速メモリ123cに転送する際のデータ数の情報として使用される。

0043

例えば、図4において、遷移状態が初期セルサーチ(状態S302)の時には、プログラムモジュールとして、初期セルサーチと、自セル測定と、周辺セルサーチ周辺セル測定が選択される。そして、初期セルサーチ(状態S302)の時には、転送制御部123gは、これら選択した初期セルサーチと、自セル測定と、周辺セルサーチ周辺セル測定の3つのプログラムモジュールが高速メモリ(SRAM)123cにロードされる。このとき、高速メモリ(SRAM)123cは、これら選択した3つのプログラムモジュールだけを保持すればよく、他のプログラムモジュールは削除される。これに限らず、選択した3つのプログラムモジュールを高速メモリ(SRAM)123cに所定のアドレス領域に上書きしてこのアドレス領域だけを有効にしてもよい。この場合、他のアドレス領域を削除しなくてよい。

0044

例えば、遷移状態が伝送モード1〜3のSCH送受信(状態S304)に遷移した時には、プログラムモジュールとして、PDCCH受信と、SCH送受信共通と、SCH送受信伝送モード1〜3が選択され、これら5つのプログラムモジュールが高速メモリ(SRAM)123cにロードされる。

0045

この後、遷移状態が伝送モード4〜8のSCH送受信に遷移した時には、プログラムモジュールとして、PDCCH受信と、SCH送受信共通と、SCH送受信伝送モード4〜8が選択され、これら7つのプログラムモジュールが高速メモリ(SRAM)123cにロードされる。

0046

この際、既に高速メモリ(SRAM)123cにロード済みの、2つのプログラムモジュール(PDCCH受信、SCH送受信共通)は削除しない構成としてもよい。この場合、新たにロードする5つのプログラムモジュール(SCH送受信伝送モード4〜8)をロード済みの2つのプログラムと異なる領域にロードすればよい。

0047

(状態遷移に基づくプログラムモジュール転送のタイミング例)
図5は、状態遷移に基づくプログラムモジュール転送例のタイミングチャートである。横軸は時間であり、縦軸には、データ転送にかかる機能部(図1の例の復調部123の各機能部)の処理を示している。制御部123fは、L1制御部121からのL1制御コマンド501を受信すると(ステップS501)、このときの遷移状態に対応した必要なプログラムモジュールを内部の高速メモリ(SRAM)123cにロードし(ステップS502)、DSP123aによる処理2を実行させる(ステップS503)。DSP123aは、処理完了時にL1制御部121に処理完了を通知する(ステップS504)。L1制御コマンドには、処理開始タイミング等の時刻情報(ステップS505)などが含まれる。

0048

実際にL1の信号処理を行うのは、L1(物理レイヤ)である。図5に示す無線状態1において、処理1が実行されている場合を考える。処理1が終了すると、処理1の完了をL1制御レイヤ(L1制御部121)に通知する。L1制御レイヤは、処理完了を認識して、次に処理すべき内容をL1制御コマンドとしてL1の機能部(図1の例では復調部123)に通知する。L1では、通知されたコマンドに従い、内部状態を無線状態1から無線状態2に遷移させる。この無線状態の遷移に伴って対応するプログラムモジュールが選択されて低速メモリ(SDRAM)141から高速メモリ(SRAM)123cに転送される。

0049

L1制御コマンドが実際に処理されるタイミングは、L1制御コマンド内に無線フレームタイミング等で記述されており、DSP123aは、記述されたタイミング(時期t1)で実行を開始する。この実行開始の時期t1までにプログラムの転送(ステップS502)を終了すればよく、これにより無線信号処理の動作を正常に行えるようになる。

0050

上記の制御動作は、L1制御コマンド毎に繰り返し実行される。これにより、小容量の高速メモリ(SRAM)123cであってもL1信号処理を実現できるようになる。

0051

また、プログラムモジュールのデータ伝送について、上述したL1制御コマンド以外をトリガとする場合であっても同様な手順で行うことができる。例えば、基地局からの制御信号により伝送モードの切り替えが行われた場合には、L1制御コマンドほど大きなプログラムモジュールの入替は行わずに、該当する部分のプログラムモジュール(伝送モードのプログラムモジュール)のみ入替を行えばよい。伝送モードの切り替えは、通常無線サブフレーム(1ms程度)で行われるが、入れ替えるプログラムモジュールの大きさは余裕をもって切り替えられる程度である。通信用SoC102内部のデータ転送能力は、数Gbps(Giga bit per second)程度有しており、プログラムモジュールの大きさが数百KByte程度であれば、転送能力の1%程度の負荷しかかからない。

0052

(プログラムモジュール転送にかかる各機能部の処理内容)
図6は、プログラムモジュール転送にかかる各機能部の処理内容を示すフローチャートである。L1制御部121は、次に処理すべき内容をL1制御コマンドとしてL1の機能部(例えば、図1の復調部123に相当)に通知する(ステップS501)。また、復調部123(DSP123a)は、L1制御部121から通知された処理が終了すると、L1制御部121に対し完了通知を行う(ステップS504)。

0053

通信用SoC102に設けられる各機能部は、それぞれの機能を実行するが、図1の例でみて一つの機能部(復調部123の例では制御部123f)では、L1制御部121からのL1制御コマンドの受信により(ステップS501)、状態更新を行う(状態遷移、ステップS601)。そして、機能部(制御部123f)は、転送制御部123gに対し、この遷移状態に対応したプログラムモジュールの転送の開始指示を行う(ステップS602)。これにより、転送制御部123gは、遷移状態に対応したプログラムモジュールを低速メモリ(SDRAM)141から高速メモリ(SRAM)123cへDMAによりデータ転送する(ステップS603)。転送制御部123gは、プログラムモジュールのデータ転送が完了すると、機能部(制御部123f)に対して完了通知する(ステップS604)。

0054

この後、機能部(制御部123f)は、プログラムモジュールのDMA転送が完了し、かつ、DSP123aによるプログラムモジュールを用いた所定の処理開始タイミングになるまで待機する(ステップS605:No)。そして、機能部(制御部123f)は、プログラムモジュールのDMA転送が完了し、かつ、DSP123aの処理開始タイミングになると(ステップS605:Yes)、DSP123aによる処理を実行させる(ステップS606)。復調部123の例では、DSP123aが各遷移状態に対応して高速メモリ(SRAM)123cにロードされたプログラムモジュールによる処理を実行する。このプログラムモジュールを用いた処理が終了すると、機能部(制御部123f)は、処理の完了通知をL1制御部121に通知する(ステップS504)。

0055

(データ転送にかかる他の構成例)
図7は、実施の形態にかかるデータ転送にかかる他の構成例を示す図である。図2の構成と同じ構成部には同じ符号を付してある。プロセッサ(DSP)123aに対して、遷移状態に基づいた処理のみを実装(プログラムモジュール転送)する場合には、上述した高速メモリ(SRAM)123cを実装するだけで処理できる。しかし、DSP123aに対し、状態遷移(無線状態の変化)に基づかない処理、例えば、例外処理なども同時に実装する必要が生じることがある。

0056

このような場合には、無線状態遷移には直接関連がない緊急の割込み処理にプログラムモジュールの転送が間に合わない場合が想定される。このため、図7に示すように、状態遷移に関係しないプログラムモジュールを予め固定して記憶する固定高速メモリ701を用意してもよい。固定高速メモリ701は、上述した状態遷移毎のデータ転送を行わず、機能部(復調部123)が頻繁に使用するプログラムモジュール(例えば、図4において頻繁にロード対象となるPDCCH受信のプログラムモジュール)が固定して記憶させておく。そして、命令メモリ選択部702は、DSP123aが生成する読み出しアドレスに従って、2つの高速メモリ123c,701を切り替えて使用する。

0057

これにより、例外処理など無線通信の遷移状態に依存しない処理を実装する必要が生じても、この処理の遅延が生じないようにできる。図7の例では、2つの高速メモリ123c,701を設ける構成としているが、これに限らずに、一つのSRAMを用い、固定高速メモリ701に書き換え禁止とした専用の固定アドレス割り当てる構成とすることができる。

0058

以上説明した実施の形態によれば、携帯端末の無線通信にかかる状態遷移に対応して、実行すべきプログラムモジュールを特定し、プログラムモジュールをSoC外部の低速メモリからSoC内部の高速メモリに転送する。これにより、状態遷移毎に必要なプログラムモジュールをプロセッサ直近の小サイズの高速メモリに転送して実行処理できるとともに、SoC内部のメモリチップ面積の増大を抑えることができ、SoCを低コスト化できるようになる。プロセッサが実行する通信処理に必要なプログラムは、予めモジュール化され、プログラムサイズが小さいため転送も短時間で行え、プロセッサが直ちに実行可能にできる。

0059

また、SDRによる無線方式の変更にも柔軟に対応できる。多数の無線方式に対応する場合であっても、これらの無線方式に用いるプログラムモジュールはSoC外部の低速なメモリに記憶しておくことができ、SoC内部の高速メモリは、プロセッサの実行処理時にデータ転送させればよい。

0060

なお、本実施の形態で説明した無線信号処理方法は、予め用意されたプログラムをコンピュータで実行することにより実現することができる。また、このプログラムは、ハードディスクフレキシブルディスクCD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行される。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布してもよい。

0061

上述した各実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。

0062

(付記1)無線通信処理の一部あるいは全てをソフトウェア実行により行う無線装置であって、
前記無線通信処理を行うプロセッサと、
前記無線通信処理のプログラムモジュールを記憶し、第1クロックで動作する第1メモリと、
前記第1メモリから転送された前記プログラムモジュールを記憶し、前記プロセッサにより読み出して実行される前記第1クロックよりも高速な第2クロックで動作する第2メモリと、
無線通信の遷移状態に基づいて、前記プロセッサが実行処理する前記プログラムモジュールを決定し、当該決定したプログラムモジュールを前記第1メモリから前記第2メモリに転送制御する制御部と、
を有することを特徴とする無線装置。

0063

(付記2)前記プロセッサと、前記第2メモリと、前記制御部は、前記無線通信の複数の機能の一部として半導体チップに集積され、
前記第1メモリは、前記半導体チップに外部接続され、前記無線通信の複数の機能の全ての前記プログラムモジュールが格納されていることを特徴とする付記1に記載の無線装置。

0064

(付記3)前記制御部は、
無線通信の状態情報と、無線通信のタイミングおよび無線装置の状態情報に基づき、状態遷移を行うステートマシンと、
前記ステートマシンの状態遷移に基づき、転送が必要な前記プログラムモジュールを決定し、該当する前記プログラムモジュールの転送を制御する制御情報を生成する制御情報生成部と、
を有することを特徴とする付記2に記載の無線装置。

0065

(付記4)前記第2メモリを複数のアドレスに分割し、前記プログラムモジュールのうち、頻繁に使用するプログラムモジュールを固定領域に記憶しておき、他の領域に前記第1メモリから前記プログラムモジュールが転送されることを特徴とする付記1〜3のいずれか一つに記載の無線装置。

0066

(付記5)前記制御部は、
レイヤ1の通信制御にかかるL1制御コマンドの通知に基づいて状態遷移し、当該状態遷移に伴って対応する前記プログラムモジュールを決定し、前記L1制御コマンドが示す処理タイミングに対応して前記プログラムモジュールを転送制御することを特徴とする付記1〜4のいずれか一つに記載の無線装置。

0067

(付記6)無線通信処理の一部あるいは全てをプロセッサのソフトウェア実行により行う無線装置の無線信号処理方法であって、
無線通信の遷移状態に基づいて、前記プロセッサが実行処理するプログラムモジュールを決定する工程と、
前記決定したプログラムモジュールを、第1クロックで動作する第1メモリから、前記第1クロックよりも高速な第2クロックで動作する第2メモリに転送制御する工程と、
前記第2メモリに転送された前記プログラムモジュールを前記プロセッサにより実行する工程と、
を含むことを特徴とする無線信号処理方法。

0068

(付記7)前記第1メモリに、前記無線通信の複数の機能の全ての前記プログラムモジュールを格納する工程を含み、
前記無線通信の遷移状態に基づき、前記プロセッサの処理が必要な前記プログラムモジュールを決定し、前記第1メモリから前記第2メモリに転送することを特徴とする付記6に記載の無線信号処理方法。

0069

100無線装置(携帯端末)
101RF回路
102通信用SoC
103アプリケーション用SoC
111アンテナ
121 L1制御部
122サーチ部
123復調部
123aプロセッサ(DSP)
123bデータメモリ
123c命令メモリ(SRAM)
123dハードウェアアクセラレータ
123eインターフェース
123f 制御部
123faステートマシン
123fb制御情報生成部
123g転送制御部
124復号化部
125変調部
126 符号化部
127 L2制御部
141 SDRAM
701 固定高速メモリ
702 命令メモリ選択部

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