專(zhuān)利名稱(chēng)：合并獨(dú)立定時(shí)校正的低功率無(wú)線電受控時(shí)鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無(wú)線通信領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及能夠以高能效并且可靠的方式通過(guò)與無(wú)線接收的信號(hào)同步來(lái)補(bǔ)償其固有不精確性的計(jì)時(shí)設(shè)備。本
背景技術(shù)：
無(wú)線電受控時(shí)鐘(RCC)是一種為用戶(hù)提供精確定時(shí)信息的計(jì)時(shí)設(shè)備以允許多個(gè)用戶(hù)在時(shí)間上對(duì)準(zhǔn)或同步，該精確定時(shí)信息來(lái)自從中心位置廣播的接收信號(hào)。通俗地說(shuō)，由于用于在廣播端獲得定時(shí)的源的性質(zhì)，這些設(shè)備通常被稱(chēng)為“原子鐘”。在美國(guó)，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所(NIST)提供這·種以低頻(60kHz)數(shù)字調(diào)制信號(hào)方式的廣播，該信號(hào)由科羅拉多州科林斯堡的無(wú)線電電臺(tái)WffVB以高功率發(fā)射。在該廣播中編碼的信息包含美國(guó)的官方時(shí)間。這也包含關(guān)于夏令時(shí)(DST)實(shí)施的定時(shí)信息，該信息在美國(guó)由于各種原因逐年變化。在世界其他地區(qū)(包括歐洲和日本)存在在低頻上操作的類(lèi)似服務(wù)。存在很多消費(fèi)市場(chǎng)產(chǎn)品，包括表、鬧鐘和壁掛鐘，它們能夠接受這些廣播中的一個(gè)或多個(gè)，并且顯示在大約一秒內(nèi)的精度的正確時(shí)間。雖然廣播可以持續(xù)活躍，但是典型的無(wú)線電受控時(shí)鐘可被設(shè)置為僅一天一次接收廣播。這種接收，如果成功(取決于無(wú)線鏈路和潛在干擾的條件)的話，通常被用于重置計(jì)時(shí)設(shè)備，使得如果設(shè)備被不正確地設(shè)置或者已遠(yuǎn)離正確時(shí)間漂移，它將會(huì)根據(jù)在廣播信號(hào)中通信的時(shí)間被設(shè)置。自然地，該信號(hào)的更加不頻繁的接收，例如僅一周一次而不是每天執(zhí)行，可導(dǎo)致將在計(jì)時(shí)設(shè)備中出現(xiàn)的更大定時(shí)漂移，然而這可以節(jié)能，在電池供電設(shè)備中可能至關(guān)重要?？稍谟糜诠俜接?jì)時(shí)和廣播的關(guān)于精確原子源的計(jì)時(shí)設(shè)備(如手表)中具有的自然漂移將取決于其頻率源的特性，通?；诰w振蕩器。在該設(shè)備中使用的普通晶體是被調(diào)諧到32.768kHz的晶體，其除以215來(lái)提供IHz的速率或每秒一個(gè)脈沖。然而，這些廣泛可用的低成本晶體可能具有范圍為從每百萬(wàn)分之幾(ppm)到±20ppm的不準(zhǔn)確性，再次取決于它們的操作效果和溫度范圍。例如，未被補(bǔ)償?shù)钠渚w在高于標(biāo)稱(chēng)的32.768kHzl0ppm處諧振的計(jì)時(shí)設(shè)備在一個(gè)月期間將累積比實(shí)際時(shí)間超前大約26秒的定時(shí)漂移，因?yàn)橐粋€(gè)月有大約2，600，000秒。在這些設(shè)備中的廣播接收的目的之一是確保在漂移變得不可容許之前對(duì)這些漂移補(bǔ)償，盡管現(xiàn)有的消費(fèi)產(chǎn)品不允許用戶(hù)指定可容許的時(shí)間漂移，但是假設(shè)時(shí)間漂移在一秒的量級(jí)上。這些廣播的接收的第二個(gè)目的是確保在設(shè)備中一直假設(shè)DST的正確狀態(tài)。例如，如果假設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)備在十月的最后一個(gè)星期天的早上2點(diǎn)，根據(jù)該轉(zhuǎn)換的歷史時(shí)間表，時(shí)間要移回到早上I點(diǎn)，然而更近的該DST轉(zhuǎn)換的特殊情況時(shí)間表是十一月的第一個(gè)星期天的早上2點(diǎn)，則設(shè)備中的時(shí)間將會(huì)被不正確地設(shè)置為比實(shí)際時(shí)間滯后I個(gè)小時(shí)持續(xù)一整周。通過(guò)從該廣播接收關(guān)于DST轉(zhuǎn)換的實(shí)際時(shí)間表的信息，例如提前一個(gè)月的時(shí)間，可確保在計(jì)時(shí)設(shè)備中設(shè)置的時(shí)間的正確性而無(wú)需在將應(yīng)用DST轉(zhuǎn)換的那天接收廣播。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種新穎并且可用的用于補(bǔ)償在作為其固有不準(zhǔn)確性的計(jì)時(shí)設(shè)備的無(wú)線電受控時(shí)鐘(RCC)類(lèi)型中具有的自然漂移，并且用于在適當(dāng)時(shí)刻應(yīng)用一個(gè)小時(shí)時(shí)間移位校正的夏令時(shí)(DST)的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明允許RCC在更低的占空比運(yùn)行，以用來(lái)最小化與無(wú)線接收相關(guān)聯(lián)的能耗。這在主要是電池供電設(shè)備(諸如接收器電路操作的過(guò)大占空比可能不可容許地縮短電池壽命的手表)中是有利的。本發(fā)明的系統(tǒng)被分成兩個(gè)實(shí)體，這允許設(shè)備的計(jì)時(shí)功能準(zhǔn)確、可靠和高能效。這些包括(I)新的通訊協(xié)議，廣播信號(hào)根據(jù)該新的通訊協(xié)議編碼和調(diào)制的信息，和(2)接收器操作的結(jié)構(gòu)和方法。本發(fā)明的通信協(xié)議適于允許現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備根據(jù)傳統(tǒng)通信協(xié)議運(yùn)行，使得它們不受由本發(fā)明引入的協(xié)議的改變影響。然而，適于根據(jù)本發(fā)明操作的設(shè)備從各種性能優(yōu)勢(shì)中獲益。這些優(yōu)勢(shì)包括(I)通信鏈路的更好的魯棒性，(2)允許在更低信噪干擾比(SINR)下的可靠操作，(3·)提供正確時(shí)間的更好可靠性，和(4)減少的能耗，這導(dǎo)致電池供電設(shè)備的延長(zhǎng)的電池壽命。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，應(yīng)用到載波上的調(diào)制局限于其相位，因而允許存在根據(jù)傳統(tǒng)通信協(xié)議操作的設(shè)備，借此可通過(guò)包絡(luò)檢測(cè)提取信息，以使用經(jīng)調(diào)制的協(xié)議運(yùn)行而不受影響。盡管本發(fā)明的通信協(xié)議的向后兼容性質(zhì)可代表在升級(jí)現(xiàn)有系統(tǒng)時(shí)的實(shí)際需求，但是本發(fā)明的范圍不限于該調(diào)制方案的使用和與現(xiàn)有通信協(xié)議結(jié)合運(yùn)行。由本發(fā)明提供的增強(qiáng)的魯棒性導(dǎo)致關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備的適當(dāng)運(yùn)行所需的SNIR的更低的SNIR值的可靠接收，該增強(qiáng)的魯棒性是使用如下方式的結(jié)果(I)已知的具有良好自相關(guān)特性的巴克碼(baker code), (2)允許在作為每一數(shù)據(jù)幀一部分的信息比特域內(nèi)的誤差檢測(cè)和校正編碼，以及(3)高級(jí)調(diào)制方案的使用，該調(diào)制方案在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中為二進(jìn)制相移鍵控(BPSK)。代表對(duì)跖(antipodal)系統(tǒng)的BPSK調(diào)制已知為關(guān)于信號(hào)功率提供信號(hào)空間中的最大距離，然而在世界范圍內(nèi)用于時(shí)間廣播的歷史上的調(diào)制方案基于脈沖寬度調(diào)制，其依靠需要更高的SINR以達(dá)到同樣的決策誤差概率或誤差比特率(BER)的幅度解調(diào)。在本發(fā)明的設(shè)備中假設(shè)或設(shè)置正確時(shí)間的增強(qiáng)的可靠性通過(guò)時(shí)間計(jì)算程序的使用達(dá)到，該程序不僅考慮從接收幀提取的信息，而且考慮已在計(jì)時(shí)設(shè)備中假設(shè)的時(shí)間。例如，如果從接收幀提取的信息暗示年份比計(jì)時(shí)設(shè)備已經(jīng)長(zhǎng)期假設(shè)的年份超前很多年，那么很有可能接收錯(cuò)誤并應(yīng)當(dāng)被舍棄。在更精細(xì)的尺度上，當(dāng)在所接收信號(hào)上使用已知的巴克碼的相關(guān)操作產(chǎn)生噪聲結(jié)果(即，相關(guān)峰值更接近于低相關(guān)結(jié)果)時(shí)，基于此定時(shí)抽取可能是不準(zhǔn)確的，則接收器可以采用平滑濾波，其中將從接收信號(hào)抽取的定時(shí)信息相對(duì)于在設(shè)備中本地假設(shè)的時(shí)間加權(quán)，使得定時(shí)調(diào)整同時(shí)考慮它們兩者，而不是如現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備中通常使用的僅基于所接收信號(hào)來(lái)確定。
根據(jù)本發(fā)明操作的設(shè)備(諸如手表)可基于準(zhǔn)確廣播的接收，通過(guò)記錄和跟蹤在某一段時(shí)間(例如其操作的第一周)上執(zhí)行的連續(xù)定時(shí)調(diào)整，估計(jì)在設(shè)備內(nèi)自然發(fā)生的漂移程度。這種漂移將通常是其晶體振蕩器諧振所在的頻率的不準(zhǔn)確性的結(jié)果。注意到其晶體振蕩器諧振所在的頻率的不準(zhǔn)確性的實(shí)際起因，對(duì)于本發(fā)明并不關(guān)鍵并且不會(huì)影響它的范圍。當(dāng)測(cè)量到的漂移超過(guò)某個(gè)閾值時(shí)，或者當(dāng)存在指示其時(shí)間導(dǎo)數(shù)超過(guò)某一斜率的漂移中的明顯趨勢(shì)(可能源自需要更換的耗盡的電池)時(shí)，設(shè)備可提供警告。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，設(shè)備定時(shí)漂移的初始估計(jì)可基于由充分準(zhǔn)確的外部測(cè)試設(shè)備執(zhí)行并提供給設(shè)備的測(cè)量結(jié)果。設(shè)備通過(guò)更加準(zhǔn)確的前述源的使用獲得的漂移估計(jì)，允許設(shè)備執(zhí)行周期性的校正，基于此，它可以依靠導(dǎo)致更低能耗的更不頻繁的廣播信號(hào)的接收。例如，如果根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的RCC反復(fù)從提示每天漂移1.4秒的定時(shí)的接收信號(hào)提取定時(shí)，可假設(shè)在隨后數(shù)天期間發(fā)生這種漂移，并可通過(guò)簡(jiǎn)單的計(jì)算對(duì)該預(yù)測(cè)的漂移進(jìn)行獨(dú)立地校正，即無(wú)需接收廣播。如果已定義無(wú)線電受控計(jì)時(shí)設(shè)備·的可容許的定時(shí)誤差，例如一秒，則每天發(fā)生1.4秒漂移的現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備將被迫每天至少一次補(bǔ)償它的定時(shí)。相反，可根據(jù)本發(fā)明的執(zhí)行獨(dú)立自補(bǔ)償操作的設(shè)備，在從估計(jì)固有漂移的誤差中而不是從漂移幅度中獲得的速率上采用更低頻率的接收同時(shí)，可遵循在其時(shí)間漂移的該一秒限制。時(shí)間漂移估計(jì)的誤差可由設(shè)備各種實(shí)際限制引起，以及由溫度變化和老化造成的其隨時(shí)間的變化引起。因此，假設(shè)通常作為晶體頻率誤差結(jié)果的漂移估計(jì)存在誤差。該誤差的邊界可以用于確定最高速率，RCC設(shè)備的獨(dú)立補(bǔ)償計(jì)時(shí)功能在該速率可從其嘗試跟蹤的絕對(duì)準(zhǔn)確時(shí)間漂移。例如，如果將在設(shè)備中實(shí)際發(fā)生的ε =1.4秒的定時(shí)誤差(或者每日漂移)估計(jì)為
1.3秒，表示δ=0.1秒的估計(jì)誤差，則在缺少接收操作的設(shè)備中執(zhí)行的自補(bǔ)償將導(dǎo)致每天S=0.1秒的有效的更慢的定時(shí)漂移?；谠O(shè)備對(duì)實(shí)際限制的熟悉和/或基于在漂移ε的其連續(xù)估計(jì)的方差，上界的估計(jì)△ > δ允許RCC設(shè)備采用確保在允許其更不頻繁的接收的同時(shí)將不會(huì)超過(guò)對(duì)允許的漂移指定的限制的接收策略。在本示例中，如果對(duì)估計(jì)誤差假設(shè)的上界是Λ =0.2秒，其安全地在實(shí)際的δ =0.1秒之上，則設(shè)備可以每五天應(yīng)用接收策略，因而確保在五天過(guò)程中未補(bǔ)償?shù)恼`差將不會(huì)超過(guò)指定所允許的一秒限制。在現(xiàn)實(shí)中，作為δ =0.1秒的其實(shí)際估計(jì)誤差的結(jié)果，在五天過(guò)程中在該設(shè)備中發(fā)生的最大未補(bǔ)償漂移將僅為 5X0.1=0.5 秒。


參考附圖僅通過(guò)示例的方式在此描述本發(fā)明，其中:圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明操作的系統(tǒng)的示例高級(jí)別描述的框圖。圖2是圖示示例通信協(xié)議的幀的一般結(jié)構(gòu)的圖。圖3是圖示示例通信協(xié)議中附加到幅度/相位調(diào)制載波上的相位調(diào)制的圖。圖4是圖示在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中的漂移進(jìn)程和用于執(zhí)行基于接收的定時(shí)相關(guān)的時(shí)刻的定時(shí)圖。圖5是圖示在本發(fā)明的另一實(shí)施例中的漂移進(jìn)程和用于執(zhí)行基于接收的定時(shí)相關(guān)的時(shí)刻的定時(shí)圖；以及圖6是圖示本發(fā)明的獨(dú)立的定時(shí)校正方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1中示出根據(jù)本發(fā)明操作的系統(tǒng)的示例高級(jí)別描述的框圖。一般標(biāo)記為10的在發(fā)射器端的設(shè)備，包括從其獲得時(shí)鐘信號(hào)的高精度頻率源12、具有用戶(hù)界面16的時(shí)間編碼生成器14、發(fā)射器18和發(fā)射天線19。時(shí)間編碼生成器14基于從源12向它輸入的高精度頻率源保持時(shí)間跟蹤，構(gòu)建表示時(shí)間信息和待發(fā)送的其它信息的數(shù)據(jù)幀，根據(jù)本發(fā)明的協(xié)議將數(shù)據(jù)幀調(diào)制到RF載波上，并且允許通過(guò)其用戶(hù)界面16將在其中設(shè)置的時(shí)間初始化和其他控制。發(fā)射器18放大經(jīng)調(diào)制的信號(hào)到期望級(jí)別，如例50kW，并且驅(qū)動(dòng)用于信號(hào)的大范圍覆蓋全向廣播的天線19。
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一般標(biāo)記為20并且通常合并入低成本消費(fèi)市場(chǎng)產(chǎn)品的接收端的功能，包括接收天線22，接收器24，處理器和控制器26，計(jì)時(shí)功能30，晶體振蕩器31，顯示器32和用戶(hù)界面34。接收器24根據(jù)本發(fā)明的調(diào)制方案和協(xié)議從接收到的信號(hào)中提取定時(shí)和信息，并且將從在接收到的信號(hào)和在幀中使用的已知巴克碼之間的相關(guān)結(jié)果獲得的計(jì)算出的定時(shí)誤差提供給處理和控制功能26。在處理器26中建立漂移計(jì)算和在該計(jì)算中估計(jì)的誤差，并且從其獲得用于隨后接收的所需周期性。控制器功能/處理器26，通過(guò)控制線28適當(dāng)?shù)貑⒂?禁用接收器的運(yùn)行，使得限制關(guān)注的區(qū)間以最小化在那些這么做可能至關(guān)重要的應(yīng)用(例如手表)中的能耗?；谟删哂杏邢蘧鹊木w振蕩器31提供的脈沖，計(jì)時(shí)功能30保持時(shí)間跟蹤?？捎商幚砥?控制器根據(jù)在特定時(shí)刻所估計(jì)的漂移調(diào)整計(jì)時(shí)，對(duì)該漂移進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算或者兩者的組合。顯示功能32可以用于顯示時(shí)間以及各種對(duì)用戶(hù)的指示，包括接收質(zhì)量、在所顯示時(shí)間中的誤差的估計(jì)邊界、電池狀態(tài)等?；诎粹o、滑動(dòng)開(kāi)關(guān)、觸摸屏、鍵盤(pán)、計(jì)算機(jī)界面及其組合或者任何其他形式的人機(jī)界面的用戶(hù)界面功能34，可以用來(lái)設(shè)置初始時(shí)間、定義最大允許的定時(shí)誤差、根據(jù)待計(jì)算時(shí)間的時(shí)區(qū)、夏令時(shí)的使用等。在圖2中示出圖示在示例通信協(xié)議中幀的一般結(jié)構(gòu)的圖。該幀包括在每60秒發(fā)送的60比特的一分鐘幀內(nèi)的已知定時(shí)處的已知巴克碼。圖3中示出圖示在示例通信協(xié)議中附加到幅度/相位調(diào)制載波上的相位調(diào)制的圖。該圖描述了在以往WWVB廣播中采用的幅度/脈沖寬度調(diào)制，以及根據(jù)本發(fā)明引入的相位調(diào)制。應(yīng)注意到，在本發(fā)明提出的通信協(xié)議中，以獨(dú)立定義的相位調(diào)制形式的增強(qiáng)和已知巴克碼的使用并不局限于WWVB廣播，也可以應(yīng)用到類(lèi)似的AM/脈寬方案所使用的和無(wú)需支持AM/脈寬調(diào)制而允許使用連續(xù)BPSK的全世界范圍。在圖2中，發(fā)送幀200包括持續(xù)m秒的巴克碼220、超前巴克碼的持續(xù)k秒的信息域210、和跟隨巴克碼的持續(xù)剩余的60-(m+k)秒的域230，使得3個(gè)域總共持續(xù)60秒。m和k的值優(yōu)選是固定的并且它們的和小于60，使得巴克碼的位置在幀中可預(yù)測(cè)，允許接收器在期望的定時(shí)處尋找它，同時(shí)如果不再關(guān)注信息比特則忽略它們。第N發(fā)送幀200前面是幀N-1240，后面是幀N+1250，兩者都持續(xù)60秒并分別代表幀N前后的分鐘。圖3將發(fā)送中的三個(gè)連續(xù)示例比特圖示為時(shí)域波形300。每個(gè)持續(xù)I秒時(shí)間的該3個(gè)比特，310、320和330被分成載波功率為低(WffVB的-17dB)的第一部分340和載波功率為高的第二部分350。在現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備使用的已有WffVB協(xié)議中，每比特的信息取決于這兩部分的持續(xù)時(shí)間，均勻的0.5/0.5秒分割代表“1”，而不均勻的0.2/0.8秒分割代表“O”。
0.8/0.2秒的分割代表可用于定時(shí)識(shí)別而不攜帶信息的“標(biāo)記(marker)”。根據(jù)本發(fā)明，將信息調(diào)制附加到現(xiàn)有使用BPSK調(diào)制的調(diào)制中。由在t=2秒時(shí)如圖3中的第三比特330所示的在比特開(kāi)始處出現(xiàn)的反相360的具有反相的載波代表“I”。盡管由脈沖寬度代表的信息被示為“ I ”，“0”，“ I ”，但是根據(jù)本發(fā)明的BPSK協(xié)議并行發(fā)送的信息被示為“0”，“0”，“1”。應(yīng)注意到，雖然并未示出載波頻率在圖中按比例繪制以增強(qiáng)清晰度，但是優(yōu)選對(duì)于相位變換出現(xiàn)在載波的零交叉時(shí)刻，如在對(duì)于WffVB載波頻率為60kHz (每比特60，000周H月)的情況中當(dāng)比特持續(xù)整數(shù)倍的載波周期時(shí)的情況。圖4示出圖示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的漂移過(guò)程和用于執(zhí)行基于接收的定時(shí)校正的時(shí)刻的圖。在該實(shí)施例中，當(dāng)示出一般標(biāo)記為380的時(shí)域波形時(shí)，計(jì)時(shí)設(shè)備中發(fā)生定時(shí)漂移。例如，假設(shè)設(shè)置在P=24小時(shí)的接收382的固定循環(huán)，示出兩個(gè)成功接收時(shí)刻384以基本上消除幅度為ε的累積漂移。然而，示出可能已經(jīng)發(fā)生更差的SNIR情況的失敗的接收時(shí)刻386以導(dǎo)致漂移的持續(xù)累積直至漂移累積加倍到2.ε的點(diǎn)388，假設(shè)在另一周期P的結(jié)束時(shí)安排的下一接收之前不插入任何額外的接收嘗試。圖5中示出在本發(fā)明另一·實(shí)施例中的漂移過(guò)程和用于執(zhí)行基于接收的定時(shí)校正的時(shí)刻的定時(shí)圖。在RCC計(jì)時(shí)設(shè)備的另一實(shí)施例中發(fā)生的定時(shí)漂移以一般標(biāo)記為400的時(shí)域波形示出。假設(shè)持續(xù)時(shí)間P=Ti的初始期410用于基于在時(shí)刻450的廣播接收的漂移確定和
消除。漂移估計(jì)用于得出可基于他們的平均的漂移估計(jì)，同時(shí)可基于在它們或他
們的方差之間的最大差值來(lái)確定從其獲得上界B的估計(jì)誤差。應(yīng)理解的是，在此出于圖示的目的示出3個(gè)估計(jì)的使用，并且該數(shù)目可取決于可在特定實(shí)現(xiàn)中存在的各種需求和限制變得更高或更低。在所估計(jì)的漂移被用于在沒(méi)有接收發(fā)生的時(shí)刻430發(fā)生的漂移補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，邊界B用來(lái)確定從該點(diǎn)向前發(fā)生接收的擴(kuò)展周期P=Tf。在時(shí)刻430的計(jì)算出的漂移補(bǔ)償被示出是近似的，導(dǎo)致減少而不違背完成漂移的消除在接收時(shí)刻460理論上是可能的。在缺乏計(jì)算出的補(bǔ)償?shù)那闆r下，漂移470被示出達(dá)到可能超過(guò)最大允許漂移440的理論值ε τ。補(bǔ)償時(shí)刻430可以任意安排，因?yàn)樗鼈儾恍枰邮詹⑶抑荚谙拗朴?jì)時(shí)設(shè)備中發(fā)生的漂移到特定允許顯示以下，同時(shí)也提供平滑校正，而不是在更長(zhǎng)時(shí)期后累積的更大幅度的突然校正。盡管更不頻繁接收的最終周期P=Tf基于前述的漂移相關(guān)的測(cè)量和計(jì)算來(lái)設(shè)置，但是時(shí)刻450可根據(jù)接收條件來(lái)安排，該條件可通過(guò)嘗試一天中的不同時(shí)間并對(duì)比發(fā)生在不同時(shí)刻的接收質(zhì)量(例如SINR)的測(cè)量值建立。雖然各種類(lèi)型的干擾可在不同天的相同時(shí)刻之間呈現(xiàn)不相關(guān)的特性，但是在該時(shí)刻的信號(hào)水平將通常是相關(guān)的。這是因?yàn)樵谕ǔＳ糜谠撓到y(tǒng)的在低頻處的接收在晚上更強(qiáng)，這是由于電離層的有利條件，這對(duì)遠(yuǎn)程操作至關(guān)重要。在圖6中示出圖示本發(fā)明的獨(dú)立定時(shí)校正方式的流程圖。在RCC設(shè)備中該方法涵蓋幾個(gè)關(guān)鍵操作。最初，將設(shè)備假設(shè)為設(shè)置到任意時(shí)間(步驟510)，需要從所接收信號(hào)的正確時(shí)間的獲取(步驟512)。然后，選擇初始周期P=Ti用于周期性接收，基于此，將完成設(shè)備漂移的初步學(xué)習(xí)(例如，每?jī)商旎?\=48小時(shí))(步驟514)。然后執(zhí)行重復(fù)測(cè)量和校正。檢測(cè)是否已過(guò)去周期Ti時(shí)間(步驟516)，并且如果已經(jīng)過(guò)去，那么將接收器打開(kāi)以接收巴克接收來(lái)建立和消除漂移(步驟518)。然后，將測(cè)量的漂移記錄到數(shù)組中(步驟520)，并且對(duì)嵌套Ti和測(cè)量值數(shù)目的計(jì)數(shù)器N重置計(jì)時(shí)器(522)。如果N仍未達(dá)到預(yù)定值，即達(dá)到測(cè)量值/漂移估計(jì)的某個(gè)數(shù)值N (步驟524)，則該方法返回到步驟516。隨后，RCC設(shè)備處理N個(gè)測(cè)量到的漂移的數(shù)組以確定均值、方差、最大值和趨勢(shì)(時(shí)間導(dǎo)數(shù))(步驟530)結(jié)果。然后，設(shè)備計(jì)算將要應(yīng)用在具有合理精度的自補(bǔ)償中的估計(jì)的漂移速率(步驟532)，和用于應(yīng)用漂移補(bǔ)償?shù)姆桨?可能比每Tf更頻繁)(步驟534)。此外，在步驟536 (其中Tf > Ti,例如Tf=2周)中建立每Tf出現(xiàn)的接收方案，允許用于遍及例如I年的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的接收所消耗的能量中的減少。應(yīng)注意，接收方案不必是周期性的，并且能夠基于滿(mǎn)足最大可允許漂移以及可以為設(shè)備的操作定義的額外·條件的經(jīng)隨機(jī)化或另外選擇的時(shí)刻。一旦過(guò)去Tf (步驟540)，則重置Tf的計(jì)時(shí)器(步驟538)，開(kāi)啟接收器用于定時(shí)調(diào)整(以建立和消除漂移)(步驟542)。然后，設(shè)備校正其漂移、細(xì)化其漂移估計(jì)并將結(jié)果存儲(chǔ)在數(shù)組中以用于長(zhǎng)期處理(步驟544)。然后，設(shè)備檢驗(yàn)在接收時(shí)刻測(cè)量到的漂移在預(yù)定范圍之內(nèi)(步驟546)。當(dāng)漂移超過(guò)允許的范圍時(shí)，可減小接收周期P (減小Tf)(步驟550)，反之，當(dāng)漂移呈現(xiàn)比定義的可容許范圍更小的范圍時(shí)，可增加周期P (增大Tf)(步驟548)，這允許能耗的進(jìn)一步減小。在此提供了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)建的示例RCC設(shè)備操作的描述和解釋。如果將漂移估計(jì)為每天0.25秒，則不管時(shí)間信號(hào)廣播的接收，RCC設(shè)備都可基于該估計(jì)每天校正其定時(shí)。8天沒(méi)有接收時(shí)，設(shè)備仍可以找到所累積的4秒漂移的校正，并且然后將能夠在接收到的幀中搜索巴克碼，同時(shí)允許其減小的窗口(要供電的接收器的減少時(shí)間)。該自補(bǔ)償能力允許設(shè)備更加獨(dú)立，保證在更長(zhǎng)的周期上的可靠操作而無(wú)需和廣播信號(hào)同步，因此允許接收器操作的更低的占空比，更短的接收窗口，和隨之而來(lái)的降低的整體能耗。該優(yōu)點(diǎn)在其能量源通常是小電池的表中尤其重要。
權(quán)利要求
1.計(jì)時(shí)設(shè)備，包括: 計(jì)時(shí)電路，可操作以保持基于從振蕩器接收的脈沖的時(shí)間跟蹤； 接收器，可操作以接收作為在持續(xù)期間中持續(xù)數(shù)秒的廣播幀一部分的相位調(diào)制的巴克碼； 處理器，可操作以基于提供魯棒性的所述相位調(diào)制的巴克碼來(lái)執(zhí)行定時(shí)調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述計(jì)時(shí)設(shè)備包括表。
3.根據(jù)權(quán)利要求 1的設(shè)備，其中所述計(jì)時(shí)設(shè)備包括鬧鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述計(jì)時(shí)設(shè)備包括壁掛鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述計(jì)時(shí)設(shè)備包括公共事業(yè)儀表。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其中所述處理器可操作以基于所述相位調(diào)制數(shù)據(jù)幀的接收來(lái)獲得初始定時(shí)，其中在所述相位調(diào)制數(shù)據(jù)幀處應(yīng)用編碼以允許在接收到的數(shù)據(jù)幀中的誤差檢測(cè)和校正。
7.一種計(jì)時(shí)設(shè)備，包括: 計(jì)時(shí)電路，可操作以保持基于從振蕩器接收的脈沖的時(shí)間跟蹤； 接收器，可操作以接收作為在持續(xù)期間中持續(xù)數(shù)秒的廣播幀一部分的相位調(diào)制的巴克碼； 處理器，可操作以: 基于一個(gè)或多個(gè)針對(duì)獲得的準(zhǔn)確定時(shí)信息的定時(shí)誤差的測(cè)量值執(zhí)行定時(shí)漂移的自補(bǔ)償；以及 當(dāng)不能保證接收成功時(shí)執(zhí)行相對(duì)不頻繁的接收從而提供增強(qiáng)的魯棒性，同時(shí)減少所述設(shè)備的能耗。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中通過(guò)包含準(zhǔn)確定時(shí)信息的廣播接收獲得準(zhǔn)確定時(shí)信肩、O
9.根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其中通過(guò)外部源獲得準(zhǔn)確定時(shí)信息。
全文摘要
將跟蹤由其數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)和調(diào)制方案定義的數(shù)字廣播和廣播協(xié)議提供的時(shí)間的計(jì)時(shí)設(shè)備，調(diào)整為具有在操作范圍，抗干擾能力，由于增強(qiáng)的鏈接魯棒性采用更低成本的天線操作的能力和減少的能耗方面的計(jì)時(shí)設(shè)備的高級(jí)性能。通過(guò)依靠獨(dú)立的自補(bǔ)償，計(jì)時(shí)設(shè)備采用不頻繁的廣播接收來(lái)操作。這減輕了用于確保定時(shí)精度的頻繁接收的需求，同時(shí)也降低了能耗。漂移的連續(xù)測(cè)量值均值和方差在設(shè)備中被評(píng)估并設(shè)置漂移估計(jì)誤差的估計(jì)上界。基于該邊界，對(duì)應(yīng)于估計(jì)漂移中的誤差而不是漂移本身的幅度，該設(shè)備采用接收策略而不是進(jìn)行更不頻繁地接收。
文檔編號(hào)H04W56/00GK103222225SQ201180055898
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月22日
發(fā)明者O·E·埃利澤, A·阿瓦斯蒂 申請(qǐng)人:Dba擴(kuò)展波有限責(zé)任公司