高精确度定时同步功能的制作方法
【专利说明】高精确度定时同步功能
[0001]背景
[0002]W1-Fi?标准描述多种不同类型的管理帧。一种类型是用于宣布网络的存在的信标帧。信标帧以有规律的间隔被传输以允许W1-Fi?站找到并识别网络。信标帧包括由接收无线站(STA)使用来更新本地自由运行时钟的定时同步功能(TSF)时间戳。
[0003]存在为什么在W1-Fi?站之间的时间同步或更具体地在它们的本地时钟之间的同步很重要的很多原因。例如在W1-Fi?网络用于流式传送媒体(例如音频或视频数据)的场合，时钟用于控制所接收的媒体的重放。如果在播放同一乐曲的一对扬声器中的每个扬声器中的本地时钟(例如在多房间音乐系统中)未被同步(其中每个扩音器是单独的W1-Fi?站)，则来自每个扩音器的音频将不被同步，且当时钟偏离时(当一个时钟运行得比另一时钟快时)，这将被听者听出来。在这对扬声器作为立体声系统对操作(一个扬声器播放音频信号的左声道，而另一扬声器播放同一音频信号的右声道)的场合，这两个扬声器必须甚至更准确地被同步，否则这将对听者明显并影响他们的收听体验。
[0004]下面描述的实施方式不限于解决使W1-Fi?站同步的已知方法的任何或所有缺点的实现。
【发明内容】
[0005]提供这个概述来以简化形式引入下面在详细描述中进一步描述的一系列概念。这个概述并不打算识别所主张的主题的关键特征或本质特征，它也不打算用作在确定所主张的主题的范围时的帮助。
[0006]描述了高精确度定时同步功能。在实施方式中，无线站可产生比在帧中的标准时间戳字段内广播的更高分辨率的时间戳。所产生的时间戳分成两个部分:第一部分包括在时间戳字段内，且第二部分包括在同一帧中的供应商特定字段内。帧由无线站传输并由在无线网络中的其它无线站接收。如果接收无线站有能力，则它同时对时间戳字段和供应商特定字段解码并重新创建更高分辨率的时间戳。这个更高分辨率的时间戳然后用于通过重置时钟或通过存储时间戳和相应的时钟值来使接收无线站和传输无线站同步。
[0007]第一方面提供无线站的操作方法，该方法包括:产生高分辨率时间戳；将所产生的时间戳分成两个部分，第一部分包括分辨率低于所产生的时间戳的分辨率的时间戳，且第二部分包括所产生的时间戳的一个或多个其余比特；将第一部分插入帧内的时间戳字段内；将第二部分插入帧内的供应商特定字段内；以及传输包括时间戳字段和供应商特定字段的一个或两个帧。
[0008]第二方面提供无线站的操作方法，该方法包括:接收包括时间戳字段和供应商特定字段的一个或两个帧；将时间戳字段解码以提取时间戳的第一部分；将供应商特定字段解码以提取时间戳的第二部分；组合第一和第二部分以产生高分辨率时间戳；以及使用高分辨率时间戳来使无线站与无线网络中的其它无线站同步。
[0009]第三方面提供无线站，其包括:以高于IMHz的频率操作的时钟；布置成使用时钟来产生高分辨率时间戳并将所产生的时间戳分成两个部分的时间戳产生模块，第一部分包括在比所产生的时间戳低的分辨率下的时间戳，且第二部分包括所产生的时间戳的一个或多个其余比特；布置成将第一部分插入帧内的时间戳字段内并将第二部分插入帧内的供应商特定字段内的帧生成器模块；以及布置成传输包括时间戳字段和供应商特定字段的一个或两个帧的无线发射机。
[0010]第四方面提供无线站，其包括:解码器，所述解码器布置成将所接收的帧的时间戳字段解码以提取时间戳的第一部分，并将所接收的帧的供应商特定字段解码以提取时间戳的第二部分，并组合第一和第二部分以创建高分辨率时间戳；本地振荡器和系统时钟中的至少一个；计数器，所述计数器链接到本地振荡器和系统时钟之一并布置成基于所链接的本地振荡器或系统时钟来递增；以及布置成使用高分辨率时间戳来使无线站与无线网络中的其它无线站同步的逻辑。
[0011]第五方面提供计算机可读存储介质，其具有在其上编码的、用于产生配置成执行如本文所述的方法的处理器的计算机可读程序代码。
[0012]第六方面提供计算机可读存储介质，其具有在其上编码的、用于产生处理器的计算机可读程序代码，处理器包括:布置成使用时钟来产生高分辨率时间戳并将所产生的时间戳分成两个部分的时间戳产生模块，第一部分包括在比所产生的时间戳低的分辨率下的时间戳，且第二部分包括所产生的时间戳的一个或多个其余比特；以及布置成将第一部分插入帧内的时间戳字段内并将第二部分插入帧内的供应商特定字段内的帧生成器模块。
[0013]第七方面提供计算机可读存储介质，其具有在其上编码的、用于产生处理器的计算机可读程序代码，处理器包括:解码器，所述解码器布置成将所接收的帧的时间戳字段解码以提取时间戳的第一部分并将所接收的帧的供应商特定字段解码以提取时间戳的第二部分，并组合第一和第二部分以创建高分辨率时间戳；以及布置成使用高分辨率时间戳来使无线站与无线网络中的其它无线站同步的逻辑。
[0014]本文描述的方法可由配置有软件的计算机执行，软件是以存储在有形存储介质上的机器可读形式，例如以包括用于配置计算机以执行所述方法的组成部分的计算机可读程序代码的计算机程序的形式或以包括适合于在程序在计算机上运行时和在计算机程序可体现在计算机可读存储介质上的场合执行本文描述的任何方法的所有步骤的计算机程序代码模块的计算机程序的形式。有形(或非临时)存储介质的例子包括磁盘、拇指驱动器、存储卡等，且不包括传播信号。软件可适合于在并行处理器或串行处理器上执行，使得方法步骤可以按任何适当的顺序或同时执行。
[0015]本文描述的硬件部件可由非临时计算机可读存储介质产生，非临时计算机可读存储介质具有在其上编码的计算机可读程序代码。
[0016]这承认固件和软件可被单独地使用且是有价值的。目的是包括在“非智能”硬件或标准硬件上运行或控制“非智能”硬件或标准硬件的软件来执行期望的功能。目的也是包括“描述”或定义如为了设计硅芯片或为了配置通用可编程芯片而使用的硬件的配置的软件例如HDL(硬件描述语言)软件以执行期望功能。
[0017]优选的特征可在适当时组合，如对技术人员明显的，并可与本发明的任何方面组入口 ο
【附图说明】
[0018]将参考下面的附图通过例子描述本发明的实施方式，其中:
[0019]图1是示出无线网络的示意图；
[0020]图2示出示例信标帧的格式的示意图；
[0021]图3示出产生无线网络内的时间戳的无线站的操作的示例方法的流程图和可实现该方法的示例无线站的示意图；
[0022]图4示出所产生的高精确度时间戳；
[0023]图5是接收包括时间戳的帧的网络内的无线站的操作的示例方法的流程图；
[0024]图6示出图5所示的方法可在其中实现的示例无线站的部分的示意图；
[0025]图7示出展示可使用本文所述的方法实现的在同步准确度中的提高的三个图形；
[0026]图8不出另外广生的尚精确度时间戮；
[0027]图9是无线站的操作方法的流程图；
[0028]图10是无线站的操作的另一方法的流程图；以及
[0029]图11示出可作为无线站来操作的示例性的基于计算的设备的各种部件。
[0030]共同的参考数字在全部附图中用于指示类似的特征。
【具体实施方式】
[0031]下面仅通过例子描述本发明的实施方式。这些例子代表申请人当前已知的实施本发明的最佳方式，虽然它们并不是这可被实现的唯一方式。该描述阐述了例子的功能和用于构造和操作例子的步骤的顺序。然而，相同或等效的功能和顺序可由不同的例子实现。
[0032]描述了用于使无线网络中的无线站准确地同步的方法和系统。时间戳在广播无线站(例如无线接入点(AP))处产生，该时间戳比可在由无线站广播到无线网络中的其它无线站的帧(例如信标帧)内的标准时间戳中传输的分辨率更高(例如，高3或6个数量级)。传输无线站(例如AP)将所产生的时间戳分成两个部分并将第一部分插入标准时间戳字段内。所产生的时间戳的第一部分包括时间戳的高有效比特，且因此提供在比所产生的时间戳更低的分辨率下的时间戳。第二部分是所产生的时间戳的其余部分(例如从第一部分省略的低有效比特)。这个第二部分插入帧内的供应商特定字段内。
[0033]通过以这种方式划分所产生的高分辨率(或高精确度)时间戳用于传输到网络中的其它无线站，系统保持符合规定帧结构的标准(并且特别是符合帧内的时间戳字段的特征)，并且是向后兼容的。不能够解释被插入供应商特定字段中的新时间戳信息的任何无线站可仍然使用标准时间戳字段和标准同步机制使其本地时钟同步并继续操作，同时，能够解释新时间戳信息的任何无线站可使本身与传输无线站同步到更高的准确度水平(例如到纳秒或皮秒准确度而不是微秒准确度)。
[0034]可使用本文所述的方法实现的更高的准确度水平可能对例如高质量音频系统(例如对无线立体声扩音器对)和视频系统(例如以帮助抖动要求，其可能需要500ns或小于500ns定时准确度)的很多不同的应用是有益的。除了媒体系统以外，它在需要设备来维持高同步程度的任何其它应用(例如过程控制、制造或科学仪器)中也可能是有益的。
[0035]本文使用的术语“W1-Fi?网络”意指基于电气与电子工程师协会(IEEE)802.11标准的无线局域网。本文使用的术语“W1-Fi?站”意指具有W1-Fi ?模块的电子设备，该W1-Fi?模块允许设备使用I