CN101138175A

CN101138175A - 以sub-100nsec对接收机时钟和发射机时钟进行同步的方法

Info

Publication number: CN101138175A
Application number: CNA2006800080283A
Authority: CN
Inventors: 张振宇; 张益峰
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2008-03-05

Abstract

发射机(702)向接收机(704)传输一个或多个帧。接收机(704)使用一个或多个帧来计算载波频率差或时间差。通过使用载波频率差或时间差，对接收机(704)的时钟(722)与发射机(702)的时钟(714)进行同步。

Description

以SUB-100NSEC对接收机时钟和发射机时钟进行同步的方法

背景技术

在无线***中，发射设备典型地向指定的接收设备发送分组或帧，该接收设备向接收机提供用以发送后续帧的时间。在帧中所定义的时间是基于发射机的本地时钟。然后，接收机将其本地时钟与发射机的时钟同步。同步允许接收机在适当时刻开启其CCA模块，然后接收正确的帧。

在无线通用串行总线(USB)起草规范中，公开了数据接收或传输的调度的一个示例。该规范允许主机向设备发送微管理控制(MMC)帧。MMC帧调度了设备的时间，由此接收机将从设备接收或向设备发送数据。

MBOA(多波段OFDM联盟)的无线介质访问控制(MAC)规范针对操作于相同信道的设备定义了时钟同步的另一种形式。所有设备在指定时间处发送信标帧。在一个或多个设备时钟已经漂移远离公共时间时，该信标不再以相同的时间传输。然后，所有设备与最后发送信标的设备同步，从而校正或补偿了时钟漂移。

WUSB和MBOA时钟同步技术的精确度大于1微秒或更大。在相同***中，这个精确度的水平是不够的。例如，在时间频率交织(TFI)***中，在其它设备操作于其它TFI信道的同时，接收机操作于特定TFI信道。来自其它TFI信道的帧可以与通过特定TFI信道传输的帧交织，这导致了同步操作微微网(SOP)的干扰。SOP干扰可以导致纯信道(clear channel)评估(CCA)检测失败。

图1是通过根据现有技术的TFI信道传输的两个帧的示意性演示。发射机将帧(未示出)发送到接收机，指示了将在t₁时刻发送帧100。当接收机时钟不能有效地与发射机时钟同步时，接收机可以过早开启(即，时刻t₀)。这导致接收机错误地接收帧102而不是帧100。因为接收机不能及时复位以接收帧100，所以接收机未能检测到帧100。此外，使接收机早于必要时间开启，使得接收机消耗的功率比接收机时钟与发射机时钟有效同步时所消耗的多。

发明内容

根据本发明，提供了一种用于无线***中接收机时钟与发射机时钟同步的方法。发射机将一个或多个帧传输到接收机。接收机使用一个或多个帧来计算载波频率差或时间差。通过使用载波频率差或时间差，将接收机的时钟与发射机的时钟进行同步。

附图说明

结合附图，并参考根据本发明的实施例的下列详细描述，可以充分地理解本发明，在附图中：

图1是通过根据现有技术的TFI信道传输的两个帧的示意性演示；

图2是在根据本发明的实施例中的第一帧格式的示意性演示；

图3在是根据本发明的实施例中的第二帧格式的示意性演示；

图4是用于使用图2所示的帧或图3所示的帧来对接收机的时钟与发射机的时钟进行同步的第一方法的流程图；

图5是用于在根据本发明的实施例中对接收机的时钟与发射机的时钟进行同步的第二方法的流程图；

图6是用于在根据本发明的实施例中对接收机的时钟与发射机的时钟进行同步的第三方法的流程图。

图7是演示了根据本发明的实施例中的无线***的方框图。

具体实施方式

提出了以下描述，以使本领域的技术人员能够产生并使用根据本发明的实施例。对于本领域的技术人员，对所公开的实施例的各种修改将显而易见，并且可以将这里的普遍原理应用于其它实施例。因此，本发明并不旨在局限于所示的实施例，而是要与符合所附权利要求和这里所描述的原理和特征的最广泛的范围相一致。

参考附图，具体是参考图2，示出了根据本发明的实施例的第一帧格式的示意性演示。在根据本发明的实施例中，帧200包括6个字段，并被配置为PHY帧。字段202被配置为用于各种功能的前同步码字段。例如，网络或设备可以使用前同步码字段来检测信号的存在。

字段204被配置为帧起始分界符(delimiter)(SFD)字段。SFD指示了帧200的起始。在根据本发明的实施例中，字段202、204形成了PLCP(物理层会聚协议)前同步码206。

在根据本发明的实施例中，字段208、210、212形成PLCP报头214。字段208被配置为长度字段，用于以字节来指示有效载荷的长度。字段210是指示了信号速率或速度的信令字段。字段212被配置为用于错误校验的帧校验序列。典型地，帧校验序列212包括循环冗余校验(CRC)。以及最后，字段216被配置为有效负荷或客户端数据字段。

图3是根据本发明的实施例中的第二帧格式的示意性演示。在根据本发明的实施例中，帧300包括8个字段，并被配置为MBOA MACPHY帧。字段302被配置为前同步码字段，由网络或设备将其用于检测信号的存在，并预备接收帧300中所包括的数据。

字段304被配置为帧起始分界符，用以指示帧300的起始。字段306、308分别是目的地址字段和源地址字段。将目的地址字段用于识别接收帧300的设备。源地址字段识别传输或发送帧300的设备。

字段310被配置为长度字段，用于以字节来指示数据字段312的长度。字段314是用于错误校验的帧校验序列。典型地，帧校验序列314包括循环冗余校验(CRC)。

字段316是填充字段，典型地包括所添加的额外数据比特，以便将帧长度增大到特定长度。例如，在802.3z标准中，MAC帧具有512字节的最小长度。在根据本发明的实施例中，将额外数据比特用于提供载波频率差信息。根据MBOA MAC-PHY接口规范0v941，在静态参数编码中，由位于地址38(h)处的8个比特来表示PHY时钟精确度。将时钟精确度作为参数“PHYC1ockAccuracy”传送到接收机的MAC控制器。

参照图4，示出了使用图2所示的帧或图3所示的帧来对接收机的时钟和发射机的时钟进行同步的方法的流程图。首先，如框400所示，从发射机接收帧。然后，接收机在框404对该帧进行检查。如果该帧是MAC PHY帧(见图2)，则接收机的物理层检查PLCP前同步码和PLCP报头，并在框306计算载波频率差。如果该帧是MBOA MACPHY帧(见图3)，则MAC控制器从字段316获得时钟精确度信息，并在框306计算载波频率差。然后，通过使用所计算的载波频率差，接收机将其时钟与发射机的时钟进行同步(框308)。

图5是在根据本发明的实施例中用于将接收机的时钟与发射机的时钟进行同步的第二方法的流程图。首先，如框500所示，从发射机接收帧。然后，将时间戳与帧相关联(框502)。时间戳指示了在接收到帧时接收机的时钟的时间。在根据本发明的实施例中，MAC控制器对从物理层接收到的每个帧添加时间戳。在根据本发明的一个实施例中，MAC控制器将时间戳添加到帧。在根据本发明的另一个实施例中，MAC控制器将每一个时间戳都存储在一个队列中。

然后，如框504所示，由接收机接收后续帧。然后，将时间戳与后续帧相关联(框506)。时间戳指示了在接收到帧时接收机时钟的时间。然后，接收机使用两个时间戳来计算时间差(框508)。在根据本发明的实施例中，该差包括保护时间、传播时间、以及时钟同步差。通过使用所计算的时间差，接收机将其时钟与发射机的时钟进行同步(框510)。

参照图6，示出了在根据本发明的实施例中用于对接收机的时钟和发射机的时钟进行同步的第三方法的流程图。首先，如框600所述，从发射机接收到帧。然后，在框602，接收机从发射机接收后续帧。接收机基于其接收到两个帧的时间相对于其本地时钟时间来计算时间差。在根据本发明的实施例中，该时间差包括保护时间、传播时间、以及时钟同步差。通过使用所计算的时间差，接收机将其时钟与发射机的时钟进行同步(框606)。

例如，在根据本发明的实施例的框600，发射机传输MMC帧。MMC帧向接收机指示了要发送USB数据帧的时间。USB数据帧是由接收机在框602接收到的第二帧。基于接收机接收到第二帧的时间和接收机接收到第一帧的时间之间的时间差，接收机计算该时间差。

在根据本发明的另一个实施例中，发射机在根据本发明的实施例的框600处传输MMC帧。MMC帧向接收机指示了将发送后续MMC帧的时间。后续MMC帧是由接收机在框602接收到的第二帧。基于接收机接收到第二帧的时间和接收机接收到第一帧的时间之间的时间差，接收机计算该时间差。

图7是演示了在根据本发明的实施例中的无线***的方框图。***700包括发射机702和接收机704。发射机702通过无线通信链路706向接收机704传输一个或多个帧。该帧由MAC层708和物理层710构成。在根据本发明的实施例中，MAC层708和物理层710被包括在MAC控制器712中。

在根据本发明的实施例中，一个或多个帧包括与由本地时钟714所定义的时间相关的信息。例如，在根据本发明的一个实施例中，一个或多个帧被配置为MAC PHY帧。在根据本发明的其它实施例中，一个或多个帧被配置为MBOA MAC PHY帧或MMC帧。

接收机704的物理层716接收帧，MAC层718使用图4、图5或图6中示出的实施例来确定时间差或载波频率差。在根据本发明的实施例中，MAC层718和物理层716被包括在MAC控制器720中。通过使用所计算的时间或载波频率差，MAC控制器720调整本地时钟722的时间，以便将时钟720与本地时钟712同步。

Claims

1.一种用于对无线网络中的接收设备(704)的时钟(722)与发送设备(702)的时钟(714)进行同步的方法，包括：

接收第一帧；

确定表示接收设备(704)接收第一帧的第一时间；

接收第二帧；确定表示接收设备(704)接收第二帧的第二时间；

使用第一时间和第二时间来计算时间差；以及

使用时间差，将接收设备(704)的时钟(722)与发送设备(702)的时钟(714)进行同步。

2.如权利要求1所述的方法，其中，接收第一帧包括接收第一MMC帧。

3.如权利要求2所述的方法，其中，接收第二帧包括接收第二MMC帧。

4.如权利要求2所述的方法，其中，接收第二帧包括接收USB数据帧。

5.如权利要求1所述的方法，其中，确定指示接收设备(704)接收第二帧的第一时间包括：将第一时间戳添加到第一帧。

6.如权利要求5所述的方法，其中，确定用于指示接收设备(704)接收第二帧的第二时间包括：将第二时间戳添加到第二帧。

7.如权利要求6所述的方法，其中，使用第一和第二时间来计算时间差包括：使用第一和第二时间戳来计算时间差。

8.一种用于对无线网络中的接收设备(704)的时钟(722)与发送设备(702)的时钟(714)进行同步的方法，包括：

接收包括前同步码和报头的帧；

使用前同步码和报头来计算载波频率差；以及

使用载波频率差来对接收设备(704)的时钟(722)与发送设备(702)的时钟(714)进行同步。

9.如权利要求8所述的方法，其中，使用前同步码和报头来计算载波频率差包括：使用PLCP前同步码(206)和PLCP报头(214)来计算载波频率差。

10.如权利要求8所述的方法，其中，使用前同步码和报头来计算载波频率差包括：从帧的填充字段(316)中的一个或多个比特中得到载波频率差。

11.一种接收设备(704)，包括：

时钟(722)；以及

控制器(720)，可操作于计算表示接收第一帧的第一时间和接收第二帧的第二时间之间的时间差，并且可操作于使用所计算的时间差来调整时钟(722)。

12.如权利要求11所述的接收设备(704)，其中，第一帧包括第一MMC帧。

13.如权利要求12所述的接收设备(704)，其中，第二帧包括第二MMC帧。

14.如权利要求12所述的接收设备(704)，其中，第一帧包括USB数据帧。

15.如权利要求11所述的接收设备(704)，其中，所述控制器(720)可操作于将第一时间戳添加到第一帧，以及将第二时间戳添加到第二帧，以及所述控制器(720)可操作于使用第一和第二时间戳来计算时间差。

16.一种接收设备(704)，包括：

时钟(722)；以及

控制器(720)，可操作于使用接收到的帧来确定载波频率差，并且可操作于使用所计算的载波频率差来调整时钟(722)。

17.如权利要求16所述的接收设备(704)，其中，接收到的帧包括前同步码和报头，以及所述控制器(720)可操作于使用前同步码和报头来确定载波频率差。

18.如权利要求17所述的接收设备(704)，其中，所述帧包括MAC PHY帧(200)，并且所述前同步码和报头包括PLCP前同步码(206)和PLCP报头(214)。

19.如权利要求16所述的接收设备(704)，其中，所述帧包括MBOA MAC PHY帧(300)，以及所述控制器(720)可操作于根据MBOA MAC PHY帧(300)的填充字段(316)中的一个或多个数据比特来确定载波频率差。