高精確度定時(shí)同步功能的制作方法
【專利說(shuō)明】高精確度定時(shí)同步功能
[0001]背景
[0002]W1-Fi?標(biāo)準(zhǔn)描述多種不同類(lèi)型的管理幀。一種類(lèi)型是用于宣布網(wǎng)絡(luò)的存在的信標(biāo)幀。信標(biāo)幀以有規(guī)律的間隔被傳輸以允許W1-Fi?站找到并識(shí)別網(wǎng)絡(luò)。信標(biāo)幀包括由接收無(wú)線站(STA)使用來(lái)更新本地自由運(yùn)行時(shí)鐘的定時(shí)同步功能(TSF)時(shí)間戳。
[0003]存在為什么在W1-Fi?站之間的時(shí)間同步或更具體地在它們的本地時(shí)鐘之間的同步很重要的很多原因。例如在W1-Fi?網(wǎng)絡(luò)用于流式傳送媒體(例如音頻或視頻數(shù)據(jù))的場(chǎng)合，時(shí)鐘用于控制所接收的媒體的重放。如果在播放同一樂(lè)曲的一對(duì)揚(yáng)聲器中的每個(gè)揚(yáng)聲器中的本地時(shí)鐘(例如在多房間音樂(lè)系統(tǒng)中)未被同步(其中每個(gè)擴(kuò)音器是單獨(dú)的W1-Fi?站)，則來(lái)自每個(gè)擴(kuò)音器的音頻將不被同步，且當(dāng)時(shí)鐘偏離時(shí)(當(dāng)一個(gè)時(shí)鐘運(yùn)行得比另一時(shí)鐘快時(shí))，這將被聽(tīng)者聽(tīng)出來(lái)。在這對(duì)揚(yáng)聲器作為立體聲系統(tǒng)對(duì)操作(一個(gè)揚(yáng)聲器播放音頻信號(hào)的左聲道，而另一揚(yáng)聲器播放同一音頻信號(hào)的右聲道)的場(chǎng)合，這兩個(gè)揚(yáng)聲器必須甚至更準(zhǔn)確地被同步，否則這將對(duì)聽(tīng)者明顯并影響他們的收聽(tīng)體驗(yàn)。
[0004]下面描述的實(shí)施方式不限于解決使W1-Fi?站同步的已知方法的任何或所有缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供這個(gè)概述來(lái)以簡(jiǎn)化形式引入下面在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的一系列概念。這個(gè)概述并不打算識(shí)別所主張的主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，它也不打算用作在確定所主張的主題的范圍時(shí)的幫助。
[0006]描述了高精確度定時(shí)同步功能。在實(shí)施方式中，無(wú)線站可產(chǎn)生比在幀中的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間戳字段內(nèi)廣播的更高分辨率的時(shí)間戳。所產(chǎn)生的時(shí)間戳分成兩個(gè)部分:第一部分包括在時(shí)間戳字段內(nèi)，且第二部分包括在同一幀中的供應(yīng)商特定字段內(nèi)。幀由無(wú)線站傳輸并由在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的其它無(wú)線站接收。如果接收無(wú)線站有能力，則它同時(shí)對(duì)時(shí)間戳字段和供應(yīng)商特定字段解碼并重新創(chuàng)建更高分辨率的時(shí)間戳。這個(gè)更高分辨率的時(shí)間戳然后用于通過(guò)重置時(shí)鐘或通過(guò)存儲(chǔ)時(shí)間戳和相應(yīng)的時(shí)鐘值來(lái)使接收無(wú)線站和傳輸無(wú)線站同步。
[0007]第一方面提供無(wú)線站的操作方法，該方法包括:產(chǎn)生高分辨率時(shí)間戳；將所產(chǎn)生的時(shí)間戳分成兩個(gè)部分，第一部分包括分辨率低于所產(chǎn)生的時(shí)間戳的分辨率的時(shí)間戳，且第二部分包括所產(chǎn)生的時(shí)間戳的一個(gè)或多個(gè)其余比特；將第一部分插入幀內(nèi)的時(shí)間戳字段內(nèi)；將第二部分插入幀內(nèi)的供應(yīng)商特定字段內(nèi)；以及傳輸包括時(shí)間戳字段和供應(yīng)商特定字段的一個(gè)或兩個(gè)幀。
[0008]第二方面提供無(wú)線站的操作方法，該方法包括:接收包括時(shí)間戳字段和供應(yīng)商特定字段的一個(gè)或兩個(gè)幀；將時(shí)間戳字段解碼以提取時(shí)間戳的第一部分；將供應(yīng)商特定字段解碼以提取時(shí)間戳的第二部分；組合第一和第二部分以產(chǎn)生高分辨率時(shí)間戳；以及使用高分辨率時(shí)間戳來(lái)使無(wú)線站與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的其它無(wú)線站同步。
[0009]第三方面提供無(wú)線站，其包括:以高于IMHz的頻率操作的時(shí)鐘；布置成使用時(shí)鐘來(lái)產(chǎn)生高分辨率時(shí)間戳并將所產(chǎn)生的時(shí)間戳分成兩個(gè)部分的時(shí)間戳產(chǎn)生模塊，第一部分包括在比所產(chǎn)生的時(shí)間戳低的分辨率下的時(shí)間戳，且第二部分包括所產(chǎn)生的時(shí)間戳的一個(gè)或多個(gè)其余比特；布置成將第一部分插入幀內(nèi)的時(shí)間戳字段內(nèi)并將第二部分插入幀內(nèi)的供應(yīng)商特定字段內(nèi)的幀生成器模塊；以及布置成傳輸包括時(shí)間戳字段和供應(yīng)商特定字段的一個(gè)或兩個(gè)幀的無(wú)線發(fā)射機(jī)。
[0010]第四方面提供無(wú)線站，其包括:解碼器，所述解碼器布置成將所接收的幀的時(shí)間戳字段解碼以提取時(shí)間戳的第一部分，并將所接收的幀的供應(yīng)商特定字段解碼以提取時(shí)間戳的第二部分，并組合第一和第二部分以創(chuàng)建高分辨率時(shí)間戳；本地振蕩器和系統(tǒng)時(shí)鐘中的至少一個(gè)；計(jì)數(shù)器，所述計(jì)數(shù)器鏈接到本地振蕩器和系統(tǒng)時(shí)鐘之一并布置成基于所鏈接的本地振蕩器或系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)遞增；以及布置成使用高分辨率時(shí)間戳來(lái)使無(wú)線站與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的其它無(wú)線站同步的邏輯。
[0011]第五方面提供計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其具有在其上編碼的、用于產(chǎn)生配置成執(zhí)行如本文所述的方法的處理器的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。
[0012]第六方面提供計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其具有在其上編碼的、用于產(chǎn)生處理器的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，處理器包括:布置成使用時(shí)鐘來(lái)產(chǎn)生高分辨率時(shí)間戳并將所產(chǎn)生的時(shí)間戳分成兩個(gè)部分的時(shí)間戳產(chǎn)生模塊，第一部分包括在比所產(chǎn)生的時(shí)間戳低的分辨率下的時(shí)間戳，且第二部分包括所產(chǎn)生的時(shí)間戳的一個(gè)或多個(gè)其余比特；以及布置成將第一部分插入幀內(nèi)的時(shí)間戳字段內(nèi)并將第二部分插入幀內(nèi)的供應(yīng)商特定字段內(nèi)的幀生成器模塊。
[0013]第七方面提供計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其具有在其上編碼的、用于產(chǎn)生處理器的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼，處理器包括:解碼器，所述解碼器布置成將所接收的幀的時(shí)間戳字段解碼以提取時(shí)間戳的第一部分并將所接收的幀的供應(yīng)商特定字段解碼以提取時(shí)間戳的第二部分，并組合第一和第二部分以創(chuàng)建高分辨率時(shí)間戳；以及布置成使用高分辨率時(shí)間戳來(lái)使無(wú)線站與無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的其它無(wú)線站同步的邏輯。
[0014]本文描述的方法可由配置有軟件的計(jì)算機(jī)執(zhí)行，軟件是以存儲(chǔ)在有形存儲(chǔ)介質(zhì)上的機(jī)器可讀形式，例如以包括用于配置計(jì)算機(jī)以執(zhí)行所述方法的組成部分的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的計(jì)算機(jī)程序的形式或以包括適合于在程序在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)和在計(jì)算機(jī)程序可體現(xiàn)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上的場(chǎng)合執(zhí)行本文描述的任何方法的所有步驟的計(jì)算機(jī)程序代碼模塊的計(jì)算機(jī)程序的形式。有形(或非臨時(shí))存儲(chǔ)介質(zhì)的例子包括磁盤(pán)、拇指驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)卡等，且不包括傳播信號(hào)。軟件可適合于在并行處理器或串行處理器上執(zhí)行，使得方法步驟可以按任何適當(dāng)?shù)捻樞蚧蛲瑫r(shí)執(zhí)行。
[0015]本文描述的硬件部件可由非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)產(chǎn)生，非臨時(shí)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)具有在其上編碼的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼。
[0016]這承認(rèn)固件和軟件可被單獨(dú)地使用且是有價(jià)值的。目的是包括在“非智能”硬件或標(biāo)準(zhǔn)硬件上運(yùn)行或控制“非智能”硬件或標(biāo)準(zhǔn)硬件的軟件來(lái)執(zhí)行期望的功能。目的也是包括“描述”或定義如為了設(shè)計(jì)硅芯片或?yàn)榱伺渲猛ㄓ每删幊绦酒褂玫挠布呐渲玫能浖鏗DL(硬件描述語(yǔ)言)軟件以執(zhí)行期望功能。
[0017]優(yōu)選的特征可在適當(dāng)時(shí)組合，如對(duì)技術(shù)人員明顯的，并可與本發(fā)明的任何方面組入口 ο
【附圖說(shuō)明】
[0018]將參考下面的附圖通過(guò)例子描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中:
[0019]圖1是示出無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的示意圖；
[0020]圖2示出示例信標(biāo)幀的格式的示意圖；
[0021]圖3示出產(chǎn)生無(wú)線網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的時(shí)間戳的無(wú)線站的操作的示例方法的流程圖和可實(shí)現(xiàn)該方法的示例無(wú)線站的示意圖；
[0022]圖4示出所產(chǎn)生的高精確度時(shí)間戳；
[0023]圖5是接收包括時(shí)間戳的幀的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的無(wú)線站的操作的示例方法的流程圖；
[0024]圖6示出圖5所示的方法可在其中實(shí)現(xiàn)的示例無(wú)線站的部分的示意圖；
[0025]圖7示出展示可使用本文所述的方法實(shí)現(xiàn)的在同步準(zhǔn)確度中的提高的三個(gè)圖形；
[0026]圖8不出另外廣生的尚精確度時(shí)間戮；
[0027]圖9是無(wú)線站的操作方法的流程圖；
[0028]圖10是無(wú)線站的操作的另一方法的流程圖；以及
[0029]圖11示出可作為無(wú)線站來(lái)操作的示例性的基于計(jì)算的設(shè)備的各種部件。
[0030]共同的參考數(shù)字在全部附圖中用于指示類(lèi)似的特征。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面僅通過(guò)例子描述本發(fā)明的實(shí)施方式。這些例子代表申請(qǐng)人當(dāng)前已知的實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，雖然它們并不是這可被實(shí)現(xiàn)的唯一方式。該描述闡述了例子的功能和用于構(gòu)造和操作例子的步驟的順序。然而，相同或等效的功能和順序可由不同的例子實(shí)現(xiàn)。
[0032]描述了用于使無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)線站準(zhǔn)確地同步的方法和系統(tǒng)。時(shí)間戳在廣播無(wú)線站(例如無(wú)線接入點(diǎn)(AP))處產(chǎn)生，該時(shí)間戳比可在由無(wú)線站廣播到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中的其它無(wú)線站的幀(例如信標(biāo)幀)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間戳中傳輸?shù)姆直媛矢?例如，高3或6個(gè)數(shù)量級(jí))。傳輸無(wú)線站(例如AP)將所產(chǎn)生的時(shí)間戳分成兩個(gè)部分并將第一部分插入標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間戳字段內(nèi)。所產(chǎn)生的時(shí)間戳的第一部分包括時(shí)間戳的高有效比特，且因此提供在比所產(chǎn)生的時(shí)間戳更低的分辨率下的時(shí)間戳。第二部分是所產(chǎn)生的時(shí)間戳的其余部分(例如從第一部分省略的低有效比特)。這個(gè)第二部分插入幀內(nèi)的供應(yīng)商特定字段內(nèi)。
[0033]通過(guò)以這種方式劃分所產(chǎn)生的高分辨率(或高精確度)時(shí)間戳用于傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)中的其它無(wú)線站，系統(tǒng)保持符合規(guī)定幀結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)(并且特別是符合幀內(nèi)的時(shí)間戳字段的特征)，并且是向后兼容的。不能夠解釋被插入供應(yīng)商特定字段中的新時(shí)間戳信息的任何無(wú)線站可仍然使用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間戳字段和標(biāo)準(zhǔn)同步機(jī)制使其本地時(shí)鐘同步并繼續(xù)操作，同時(shí)，能夠解釋新時(shí)間戳信息的任何無(wú)線站可使本身與傳輸無(wú)線站同步到更高的準(zhǔn)確度水平(例如到納秒或皮秒準(zhǔn)確度而不是微秒準(zhǔn)確度)。
[0034]可使用本文所述的方法實(shí)現(xiàn)的更高的準(zhǔn)確度水平可能對(duì)例如高質(zhì)量音頻系統(tǒng)(例如對(duì)無(wú)線立體聲擴(kuò)音器對(duì))和視頻系統(tǒng)(例如以幫助抖動(dòng)要求，其可能需要500ns或小于500ns定時(shí)準(zhǔn)確度)的很多不同的應(yīng)用是有益的。除了媒體系統(tǒng)以外，它在需要設(shè)備來(lái)維持高同步程度的任何其它應(yīng)用(例如過(guò)程控制、制造或科學(xué)儀器)中也可能是有益的。
[0035]本文使用的術(shù)語(yǔ)“W1-Fi?網(wǎng)絡(luò)”意指基于電氣與電子工程師協(xié)會(huì)(IEEE)802.11標(biāo)準(zhǔn)的無(wú)線局域網(wǎng)。本文使用的術(shù)語(yǔ)“W1-Fi?站”意指具有W1-Fi ?模塊的電子設(shè)備，該W1-Fi?模塊允許設(shè)備使用I