JP2008527894A

JP2008527894A - 受信装置のクロックを１００ナノ秒未満で送信装置のクロックに同期させる方法

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Publication number: JP2008527894A
Application number: JP2007550919A
Authority: JP
Inventors: ジェンユジャン; イーフンジャン
Original assignee: NXP BV
Current assignee: NXP BV
Priority date: 2005-01-14
Filing date: 2006-01-13
Publication date: 2008-07-24
Also published as: US20080279173A1; EP1842299A2; KR20070098915A; WO2006075312A2; WO2006075312A3

Abstract

送信装置（７０２）は、１つ以上のフレームを受信装置（７０４）に送信する。受信装置（７０４）は、前記の１つ以上のフレームを用いて搬送周波数差又は時間差を計算する。この搬送周波数差又は時間差を用いて、受信装置（７０４）におけるクロック（７２２）を送信装置（７０２）におけるクロック（７１４）と同期させる。

Description

無線システムでは、代表的に、送信装置が意図する受信装置にパケット又はフレームを送信し、後続のフレームが送られる時間をこの受信装置に与える。フレーム中に規定された時間は送信装置のローカルクロックに基づいている。次に、受信装置がこの受信装置のローカルクロックを送信装置のローカルクロックに同期させる。この同期により、受信装置が適切な時間にＣＣＡモジュールをターンオンさせ、正しいフレームを受信するようにする。

データ受信又は送信のスケジューリングの一例は、無線ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）ドラフト規格に開示されている。この規格は、ホストがマイクロマネジメント制御（ＭＭＣ）フレームを装置に送信するようにする。このＭＭＣフレームは、装置に対する時間をスケジューリングし、これによりホストが装置からフレームを受信するか、装置にデータを送信するようにする。

ＭＢＯＡ（MultiBand OFDM Alliance ）Wireless Medium Access Control（ＭＡＣ）規格は、同じチャネルで動作する装置に対する他の形態のクロック同期を規定している。これらの全ての装置は特定の時間にビーコンフレームを送信する。１つ以上の装置クロックが共通の時間からずれている場合には、ビーコンは同時に送信しない。この場合、全ての装置は、ビーコンが最後に送られた装置に同期し、これによりクロックのずれを補正、すなわち、補償する。

ＷＵＳＢ及びＭＢＯＡクロック同期技術の精度は、ほぼ１マイクロ秒程度又はそれ以上である。しかし、あるシステムでは、このレベルの精度は充分ではない。例えば、時間周波数インターリービング（ＴＦＩ）システムでは、ある受信装置が特定のＴＦＩチャネルで動作し、一方、他の受信装置は他のＴＦＩチャネルで動作する。これらの他のＴＦＩチャネルからのフレームは、特定のＴＦＩチャネルで送信されるフレームと干渉し、その結果、同時動作ピコネット（ＳＯＰ）干渉が生じるおそれがある。このＳＯＰ干渉の結果、クリアチャネルアセスメント（ＣＣＡ）の検出失敗が生じるおそれがある。

図１は、従来技術によりＴＦＩチャネルで送信される２フレームを示す線図である。送信装置は受信装置にフレーム（図示せず）を送信するものであり、フレーム１００が時刻ｔ₁で送信されることを示している。受信装置のクロックが送信装置のクロックと有効に同期していない場合には、受信装置は早すぎる瞬時に（すなわち、瞬時ｔ₀に）ターンオンするおそれがある。これにより、受信装置が、予期されるフレーム１００ではなくフレーム１０２を間違って受信するようになる。従って、受信装置はフレーム１００を検出し損なうおそれがある。その理由は、受信装置はフレーム１００を受信する時間でリセットしえない為である。更に、受信装置が必要な時よりも早期にターンオンすることにより、受信装置は、この受信装置のクロックが送信装置のクロックとより有効に同期する場合に比べて、より多くの電力を消費するようになる。

本発明によれば、無線システムにおいて、受信装置のクロックを送信装置のクロックに同期させる方法を提供する。送信装置は、１つ以上のフレームを受信装置に送信する。受信装置は、１つ以上のフレームを用いて、搬送周波数の差又は時間差を計算する。この搬送周波数差又は時間差を用いて、受信装置におけるクロックを送信装置におけるクロックと同期させる。

添付図面と関連する以下の本発明による実施例の詳細な説明により、本発明が最も良好に理解されるであろう。

以下の説明は、当業者が本発明による実施例を達成し且つ使用しうるようにするためのものである。以下の実施例に対する種々の変形例は当業者にとって容易に明らかとなるものであり、説明する一般的な原理は他の実施例にも適用されるものである。従って、本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲や、ここで述べる原理及び特徴に対応する最も広い範囲に適応すべきものである。

図面、特に図２を参照するに、本発明の実施例による第１フレームフォーマットの線図を示してある。フレーム２００は６つのフィールドを有し、本発明の実施例ではＭＡＣＰＨＹフレームとして構成されている。フィールド２０２はプリアンブルフィールドとして構成されており、種々の機能に対して用いられる。例えば、ネットワーク又は装置がこのプリアンブルフィールドを用いて、信号の存在を検出することができる。

フィールド２０４は、スタートフレームデリミタ（ＳＦＤ）フィールドとして構成されている。ＳＦＤはフレーム２００の開始を表す。本発明による実施例では、フィールド２０２及び２０４がＰＬＣＰ（物理層コンバージェンスプロトコル）プリアンブル２０６を構成している。

本発明による実施例では、フィールド２０８、２１０及び２１２がＰＬＣＰヘッダ２１４を構成している。フィールド２０８は、ペイロードの長さをバイトで表す長さフィールドとして構成されている。フィールド２１０は、信号のレート又は速度を表すシグナリングフィールドである。フィールド２１２は、エラーを検査するのに用いられるフレームチェックシーケンスとして構成されている。このフレームチェックシーケンス２１２は代表的に、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を有する。最後に、フィールド２１６はペイロード又は顧客データフィールドとして構成されている。

図３は、本発明による実施例における第２フレームフォーマットを示す線図である。本発明による実施例では、フレーム３００が８つのフィールドを有し、ＭＢＯＡＭＡＣ‐ＰＨＹフレームとして構成されている。フィールド３０２はプリアンブルフィールドとして構成され、ネットワーク又は装置が信号の存在を検出するか又はフレーム３００に含まれるデータを受信する状態にするのに用いられる。

フィールド３０４は、フレーム３００の開始を示すスタートフレームデリミタとして構成されている。フィールド３０６及び３０８はそれぞれ、目的地アドレスフィールド及び始点（ソース）アドレスフィールドである。目的地アドレスフィールドは、フレーム３００を受信する装置を識別するのに用いられる。始点アドレスフィールドはフレーム３００を送信した装置を識別する。

フィールド３１０は、データフィールド３１２の長さをバイトで表す長さフィールドとして構成されている。フィールド３１４は、エラーを検査するのに用いられるフレームチェックシーケンスである。このフレームチェックシーケンス３１４は代表的に、巡回冗長検査（ＣＲＣ）を有する。

フィールド３１６は、代表的にフレームの長さを特定の長さに増やす為に加える追加のデータビットを含むパッドフィールドである。例えば、８０２．３ｚの標準規格では、ＭＡＣフレームが５１２バイトの最小の長さを有する。本発明の実施例では、上述した追加のデータビットは、搬送周波数の差情報を提供するのに用いられる。ＰＨＹクロックの精度は、ＭＢＯＡＭＡＣ‐ＰＨＹインターフェースの規格０ｖ９４１に従って、静的パラメータコーディングでアドレス３８（ｈ）に位置する８ビットにより表される。このクロックの精度は、受信装置のＭＡＣ制御装置にパラメータ“ＰＨＹ Clock Accuracy ”として与えられる。

図４を参照するに、この図４は、図２に示すフレーム又は図３に示すフレームを用いる送信装置のクロックに受信装置のクロックを同期化する第１の方法を示す流れ図である。最初に、ブロック４００において、送信装置からフレームを受信する。次に、受信装置がブロック４０２においてフレームを検査する。このフレームがＭＡＣＰＨＹフレーム（図２参照）である場合には、受信装置のＰＨＹ層がブロック４０４において、ＰＬＣＰプリアンブル及びＰＬＣＰヘッダを検査し、搬送周波数の差を計算する。フレームがＭＢＯＡＭＡＣＰＨＹフレーム（図３参照）である場合には、ＭＡＣ制御装置がブロック４０４においてクロック精度情報をフィールド３１６から得るとともに搬送周波数の差を計算する。次に、受信装置は、計算された搬送周波数の差を用いて自分のクロックを送信装置のクロックに同期させる（ブロック４０６）。

図５は、本発明の実施例において受信装置のクロックを送信装置のクロックに同期化させる第２の方法を示す流れ図である。最初に、ブロック５００において、送信装置からフレームを受信する。次に、このフレームにタイムスタンプを関連付ける（ブロック５０２）。このタイムスタンプは、フレームを受信した際の受信装置のクロックの時間を表す。本発明による実施例では、ＭＡＣ制御装置がＰＨＹ層から受信した各フレームのタイムスタンプを付す。本発明による一実施例では、ＭＡＣ制御装置がフレームにタイムスタンプを付す。本発明による他の実施例では、ＭＡＣ制御装置が各タイムスタンプを列で記憶する。

次に、ブロック５０４で受信装置が次のフレームを受信する。次に、当該次のフレームにタイムスタンプを関連付ける（ブロック５０６）。このタイムスタンプは、フレームを受信した際の受信装置のクロックの時間を表す。受信装置は、次に、２つのタイムスタンプを用いて、時間差を計算する（ブロック５０８）。この時間差は、本発明の実施例では、ガード時間と、伝搬時間と、クロック同期差とを含んでいる。受信装置は、計算された時間差を用いて、この受信装置のクロックを送信装置のクロックに同期させる（ブロック５１０）。

図６を参照するに、この図６は、本発明の実施例において受信装置のクロックを送信装置のクロックに同期化させる第３の方法を示す流れ図を示す。最初に、ブロック６００において、送信装置からフレームを受信する。次に、ブロック６０２で受信装置が次のフレームを受信する。受信装置は、ローカルクロック時間に対しこの受信装置が２つのフレームを受信した時に基づいて時間差を計算する。この時間差は、本発明による実施例では、ガード時間と、伝搬時間と、クロック同期差とを含む。受信装置は、計算された時間差を用いてこの受信装置のクロックを送信装置のクロックに同期させる（ブロック６０６）。

本発明による実施例では、例えば、ブロック６００において送信装置がＭＭＣフレームを送信する。このＭＭＣフレームは、ＵＳＢデータのフレームが送られる時を受信装置に指示する。このＵＳＢデータのフレームは、ブロック６０２において受信装置が受信する第２フレームである。受信装置が第２フレームを受信した時と、受信装置が第１フレームを受信した時との間の時間差に基づいて、受信装置が時間差を計算する。

本発明による他の実施例では、送信装置が、ブロック６００において、ＭＭＣフレームを送信する。このＭＭＣフレームは、次のＭＭＣフレームが送られる時を受信装置に指示する。当該次のＭＭＣフレームは、ブロック６０２において受信装置が受信する第２フレームである。受信装置が第２フレームを受信した時と、受信装置が第１フレームを受信した時との間の時間差に基づいて、受信装置が時間差を計算する。

図７は、本発明による実施例における無線システムを示すブロック線図である。この無線システム７００は、送信装置７０２と受信装置７０４とを有する。送信装置７０２は、無線通信リンク７０６を介して受信装置７０４に１つ以上のフレームを送信する。当該１つ以上のフレームは、ＭＡＣ層７０８とＰＨＹ層７１０とで構成されている。ＭＡＣ層７０８とＰＨＹ層７１０とは、本発明による実施例では、ＭＡＣ制御装置７１２に含まれている。

前記の１つ以上のフレームは、本発明による実施例では、ローカルクロック７１４により規定される時間に関する情報を含んでいる。本発明による一実施例では、例えば、前記の１つ以上のフレームをＭＡＣＰＨＹフレームとして構成する。本発明の他の実施例では、前記の１つ以上のフレームをＭＢＯＡＭＡＣＰＨＹフレーム又はＭＭＣフレームとして構成する。

受信装置７０４にけるＰＨＹ層７１６は１つ以上のフレームを受信し、ＭＡＣ層７１８は、図４又は図５又は図６に示す実施例を用いて時間差又は搬送周波数差を決定する。ＭＡＣ層７１８とＰＨＹ層７１６とは、本発明による実施例では、ＭＡＣ制御装置７２０に含まれている。ＭＡＣ制御装置７２０は、計算された時間差又は搬送周波数差を用いて、ローカルクロック７２２の時間を調整してローカルクロック７２２をローカルクロック７１４に同期させる。

図１は、従来技術によりＴＦＩチャネルを介して送信される２つのフレームを示す線図である。図２は、本発明による実施例での第１フレームフォーマットを示す線図である。図３は、本発明による実施例での第２フレームフォーマットを示す線図である。図４は、図２に示すフレーム又は図３に示すフレームを用いて受信装置におけるクロックを送信装置におけるクロックに同期させる第１の方法を示す流れ図である。図５は、本発明による実施例において、受信装置におけるクロックを送信装置におけるクロックに同期させる第２の方法を示す流れ図である。図６は、本発明による実施例において、受信装置におけるクロックを送信装置におけるクロックに同期させる第３の方法を示す流れ図である。図７は、本発明による実施例における無線システムを示すブロック線図である。

Claims

無線ネットワークにおいて、受信装置のクロックを送信装置のクロックに同期させる同期方法であって、
第１フレームを受信する過程と、
この第１フレームが受信装置により受信された時を表す第１の時間を決定する過程と、
第２フレームを受信する過程と、
この第２フレームが受信装置により受信された時を表す第２の時間を決定する過程と、
前記第１の時間及び第２の時間を用いて、時間差を計算する過程と、
この時間差を用いて受信装置のクロックを送信装置のクロックに同期させる過程と
を具える同期方法。
請求項１に記載の同期方法において、第１フレームを受信する前記過程が、第１ＭＭＣフレームを受信する過程を有するようにする同期方法。
請求項２に記載の同期方法において、第２フレームを受信する前記過程が、第２ＭＭＣフレームを受信する過程を有するようにする同期方法。
請求項２に記載の同期方法において、第２フレームを受信する前記過程が、ＵＳＢデータフレームを受信する過程を有するようにする同期方法。
請求項１に記載の同期方法において、前記第１フレームが受信装置により受信された時を表す第１の時間を決定する前記過程が、第１のタイムスタンプを前記第１フレームに付加する過程を有するようにする同期方法。
請求項５に記載の同期方法において、前記第２フレームが受信装置により受信された時を表す第２の時間を決定する前記過程が、第２のタイムスタンプを前記第２フレームに付加する過程を有するようにする同期方法。
請求項６に記載の同期方法において、前記第１の時間及び第２の時間を用いて、時間差を計算する前記過程が、前記第１のタイムスタンプ及び第２のタイムスタンプを用いて時間差を計算する過程を有するようにする同期方法。
無線ネットワークにおいて、受信装置のクロックを送信装置のクロックに同期させる同期方法であって、
プリアンブル及びヘッダを有するフレームを受信する過程と、
これらプリアンブル及びヘッダを用いて搬送周波数差を計算する過程と、
この搬送周波数差を用いて受信装置のクロックを送信装置のクロックに同期させる過程と
を具える同期方法。
請求項８に記載の同期方法において、前記プリアンブル及びヘッダを用いて搬送周波数差を計算する前記過程が、ＰＬＣＰプリアンブル及びＰＬＣＰヘッダを用いて搬送周波数差を計算する過程を有するようにする同期方法。
請求項８に記載の同期方法において、前記プリアンブル及びヘッダを用いて搬送周波数差を計算する前記過程が、フレーム中のパッドフィールドにおける１つ以上のビットから搬送周波数差を得る過程を有するようにする同期方法。
クロックと、
第１フレームが受信される時を表す第１の時間と、第２フレームが受信される時を表す第２の時間との間の時間差を計算しうるとともに、この計算した時間差を用いて前記クロックを調整するように動作しうる制御装置と
を具える受信装置。
請求項１１に記載の受信装置において、前記第１フレームが第１ＭＭＣフレームを有する受信装置。
請求項１２に記載の受信装置において、前記第２フレームが第２ＭＭＣフレームを有する受信装置。
請求項１２に記載の受信装置において、前記第２フレームがＵＳＢデータフレームを有する受信装置。
請求項１１に記載の受信装置において、前記制御装置は、第１のタイムスタンプを前記第１フレームに付加するとともに、第２のタイムスタンプを前記第２フレームに付加するように動作しうるようになっており、更にこの制御装置は、前記第１及び第２のタイムスタンプを用いて時間差を計算するように動作しうるようになっている受信装置。
クロックと、
受信したフレームを用いて搬送周波数差を計算するように動作しうるとともに、この計算した搬送周波数差を用いて前記クロックを調整するように動作しうるようになっている制御装置と
を具える受信装置。
請求項１６に記載の受信装置において、前記受信したフレームがプリアンブル及びヘッダを有するようになっており、前記制御装置はこれらプリアンブル及びヘッダを用いて前記搬送周波数差を決定するように動作しうるようになっている受信装置。
請求項１７に記載の受信装置において、前記受信したフレームがＭＡＣＰＨＹフレームを有し、前記プリアンブル及びヘッダがＰＬＣＰプリアンブル及びＰＬＣＰヘッダを有するようになっている受信装置。
請求項１６に記載の受信装置において、前記受信したフレームがＭＢＯＡＭＡＣＰＨＹフレームを有するようになっており、前記制御装置は、ＭＢＯＡＭＡＣＰＨＹフレーム中のパッドフィールドにおける１つ以上のビットから搬送周波数差を決定するように動作しうるようになっている受信装置。