用于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間同步的方法和裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了包括用于廣播媒體的接入點(diǎn)（6）和用于媒體的接收和回放的多個(gè)站點(diǎn)（2）的無(wú)線(xiàn)媒體分配系統(tǒng)。每個(gè)站點(diǎn)被配置為接收和解碼從接入點(diǎn)中重復(fù)傳送的信標(biāo)幀中的時(shí)間戳。這可用于控制站點(diǎn)物理層時(shí)鐘（12）的輸出信號(hào)，然后該站點(diǎn)物理層時(shí)鐘被用作用于應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議的時(shí)鐘源。然后該應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議可以被用于在站點(diǎn)中控制操作系統(tǒng)時(shí)鐘（8）以調(diào)節(jié)媒體的回放。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間同步的方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)間同步的方法和裝置以及系統(tǒng)，并且特別涉及時(shí)間同步對(duì)于從無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的接收單元得到可接受性能很重要的類(lèi)型的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，例如在音頻和視頻功能和其他多媒體功能中。
【背景技術(shù)】
[0002]IEEE802.1lff1-Fi標(biāo)準(zhǔn)通常用于計(jì)算設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等之間的眾多無(wú)線(xiàn)應(yīng)用。IEEE802.1lff1-Fi標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越多地應(yīng)用于例如流音頻數(shù)據(jù)、流視頻數(shù)據(jù)和如使用便攜式游戲設(shè)備進(jìn)行游戲等的其他多媒體應(yīng)用的功能的國(guó)內(nèi)應(yīng)用。經(jīng)由接入點(diǎn)(AP)可提供即將被傳送至無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的多個(gè)站點(diǎn)(STA)的數(shù)據(jù)。這廣播了相關(guān)數(shù)據(jù)并且該相關(guān)數(shù)據(jù)由其所認(rèn)定的一個(gè)或多個(gè)接收器或者站點(diǎn)檢測(cè)。
[0003]網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)站點(diǎn)將具有與其相關(guān)聯(lián)的電路以處理根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)的類(lèi)型處理數(shù)據(jù)。例如，一對(duì)無(wú)線(xiàn)揚(yáng)聲器中的每一個(gè)無(wú)線(xiàn)揚(yáng)聲器將接收音頻信號(hào)的左聲道和右聲道并且將必須對(duì)其解碼并將其回放給用戶(hù)聽(tīng)。每個(gè)站點(diǎn)中的電路將具有自由運(yùn)行的時(shí)鐘。該時(shí)鐘通常是基于晶體的振蕩器并且很常見(jiàn)這些振蕩器不特別精準(zhǔn)，以及在站點(diǎn)之間時(shí)鐘常彼此不同步。因此，對(duì)于例如一對(duì)揚(yáng)聲器，用于控制回放的自由運(yùn)行時(shí)鐘在一個(gè)擴(kuò)音器中可比另一個(gè)擴(kuò)音器中的更快，這通常會(huì)逐漸引起左右聲道變得不太同步。
[0004]例如如NTPRFC1305的NTP的時(shí)間協(xié)議常用于通過(guò)如因特網(wǎng)有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)有線(xiàn)分配系統(tǒng)來(lái)提供嚴(yán)格定時(shí)機(jī)制。
[0005]NTP是這樣一種常用的協(xié)議，當(dāng)在無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中傳送用于如音頻的多種應(yīng)用的數(shù)據(jù)時(shí)使用該協(xié)議是可取的。然而，問(wèn)題出現(xiàn)了，因?yàn)闊o(wú)線(xiàn)系統(tǒng)中的例如NTP的時(shí)間協(xié)議可經(jīng)歷不對(duì)稱(chēng)的接收和傳送路徑，由于系統(tǒng)中不同單元間的不對(duì)稱(chēng)程度不同，該不對(duì)稱(chēng)的接收和傳送路徑可能不同。因此，經(jīng)由W1-Fi網(wǎng)絡(luò)使用例如NTP的時(shí)間協(xié)議的站點(diǎn)將遭受由于不對(duì)稱(chēng)路徑的不精確并因此可能不與其他站點(diǎn)同步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]我們已認(rèn)識(shí)到例如IEEE802.11的W1-Fi傳輸標(biāo)準(zhǔn)包括由在接入點(diǎn)的物理層時(shí)鐘提供的定時(shí)信標(biāo)(時(shí)間同步功能一TSF)，接收器需要優(yōu)先處理該定時(shí)信標(biāo)，并且此外這在AP和每一個(gè)站點(diǎn)之間形成快速和直接的半同步路徑。每個(gè)站點(diǎn)中的W1-Fi接收器具有站點(diǎn)處的處理電路使用的其自有的物理層自由運(yùn)行時(shí)鐘。該物理層自由運(yùn)行時(shí)鐘被復(fù)位以與來(lái)自在接收到的W1-Fi信號(hào)中的AP的定時(shí)信標(biāo)同步。因此，能使用TSF來(lái)同步接收器中的物理層時(shí)鐘。接收到的AP-TSF和W1-Fi接收器中的STA自由運(yùn)行時(shí)鐘間的不同提供了 AP時(shí)鐘和STA站點(diǎn)時(shí)鐘間的誤差，并且這能被用于為更高級(jí)的定時(shí)同步方法提供更精細(xì)的校正值(諸如NTP)，以使多個(gè)站點(diǎn)中的站點(diǎn)時(shí)鐘更緊密地同步。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于接收和回放在無(wú)線(xiàn)媒體分配系統(tǒng)中傳送的媒體的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，該站點(diǎn)包括:[0008]物理層，該物理層包括物理層時(shí)鐘并且還包括用于重復(fù)接收和解碼廣播信標(biāo)幀和包括在該廣播信標(biāo)幀中的時(shí)間戳的接收器和解碼器電路，以及其中該物理層時(shí)鐘被配置為根據(jù)時(shí)間戳控制其輸出時(shí)鐘信號(hào)；
[0009]傳輸層，該傳輸層使用傳輸層時(shí)間同步協(xié)議進(jìn)行操作并且包括被連接至物理層時(shí)鐘的時(shí)鐘接口以將時(shí)鐘信號(hào)從物理層時(shí)鐘轉(zhuǎn)換為適于由傳輸層時(shí)鐘同步協(xié)議用作時(shí)鐘源的形式；以及
[0010]操作系統(tǒng)時(shí)鐘，由傳輸層時(shí)間同步協(xié)議控制以用于接收和回放媒體。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種用于控制無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)中的操作系統(tǒng)時(shí)鐘以用于接收和回放在無(wú)線(xiàn)媒體分布系統(tǒng)中傳送的媒體的方法，該方法包括:
[0012]在站點(diǎn)的物理層中接收廣播信標(biāo)幀；
[0013]解碼該信標(biāo)幀以得到時(shí)間戳；
[0014]根據(jù)時(shí)間戳來(lái)控制物理層時(shí)鐘的輸出時(shí)鐘信號(hào)；
[0015]將物理層時(shí)鐘的輸出時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于由傳輸層中的傳輸層時(shí)間同步協(xié)議用作時(shí)鐘源的形式；以及
[0016]用傳輸層時(shí)間同步協(xié)議來(lái)控制操作系統(tǒng)時(shí)鐘以用于媒體的接收和回放。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種無(wú)線(xiàn)媒體分布系統(tǒng)，該無(wú)線(xiàn)媒體分配系統(tǒng)包括用于廣播媒體的接入點(diǎn)和用于媒體的接收和回放的多個(gè)站點(diǎn)，其中:
[0018]該接入點(diǎn)被配置為重復(fù)傳送信標(biāo)幀，該信標(biāo)幀包括根據(jù)接入點(diǎn)中的物理層時(shí)鐘得到的時(shí)間戳；
[0019]每個(gè)站點(diǎn)被配置為接收和解碼每個(gè)信標(biāo)幀中的時(shí)間戳，并且根據(jù)該時(shí)間戳控制站點(diǎn)物理層時(shí)鐘的輸出時(shí)鐘信號(hào)，以及使用物理層時(shí)鐘的輸出時(shí)鐘信號(hào)作為用于站點(diǎn)的傳輸層中的傳輸層時(shí)間同步協(xié)議的時(shí)鐘源。
[0020]本發(fā)明的這些和其他方面將在參考其做出的隨附權(quán)利要求中更精確地定義。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式將參考附圖以示例的方式進(jìn)行詳細(xì)描述，其中:
[0022]圖1示意性地示出了本發(fā)明可被應(yīng)用于其的類(lèi)型的W1-Fi網(wǎng)絡(luò)，該類(lèi)型的W1-Fi網(wǎng)絡(luò)使用NTP作為示例時(shí)間協(xié)議；
[0023]圖2示出了具有在AP和STA上被用于同步的物理層時(shí)鐘的圖1的配置；
[0024]圖3不出了 AP物理層時(shí)鐘和相關(guān)電路的不意圖；
[0025]圖4示出了 STA物理層時(shí)鐘和相關(guān)電路的第一實(shí)施方式；
[0026]圖5示出了 STA物理層時(shí)鐘和相關(guān)電路的第二實(shí)施方式；以及
[0027]圖6示出了物理層時(shí)鐘和NTP時(shí)鐘之間的關(guān)系及W1-Fi系統(tǒng)的應(yīng)用層中的電路。
【具體實(shí)施方式】
[0028]圖1示出了使用例如NTP的應(yīng)用層協(xié)議用于時(shí)間同步兩個(gè)無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)的已知技術(shù)。在該示例中，有兩個(gè)站點(diǎn)(STA) 2，這兩個(gè)站點(diǎn)(STA) 2回放來(lái)自媒體源4的媒體。媒體源可位于因特網(wǎng)中(例如，流服務(wù))，連接至AP6 (例如，存儲(chǔ)在本地計(jì)算機(jī)或者網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)上)，或者能從站點(diǎn)中的一者得到(例如，媒體可經(jīng)由DAB被廣播并且在裝備了 DAB接收器的一個(gè)站點(diǎn)被接收并且通過(guò)W1-Fi提供給其他站點(diǎn))。兩個(gè)站點(diǎn)的目的在于同步回放媒體。這可包括同步回放來(lái)自?xún)蓚€(gè)站點(diǎn)的相同媒體(例如，對(duì)于多房間(mu 11 1-room )回放)或者同步回放媒體的不同組成(例如提供給不同揚(yáng)聲器的左和右立體聲信道)。
[0029]媒體回放由每個(gè)站點(diǎn)2中的操作系統(tǒng)(OS)軟件時(shí)鐘8控制，并且兩個(gè)站點(diǎn)可被配置為在特定時(shí)間按照各自的OS時(shí)鐘8所確定的回放速率開(kāi)始回放。然而，這依賴(lài)于站點(diǎn)中的OS軟件時(shí)鐘彼此同步。通常，這使用NTP (雖然可以使用其他類(lèi)似的時(shí)間協(xié)議)來(lái)實(shí)現(xiàn)。NTP是應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議，該NTP可以被用于控制每個(gè)站點(diǎn)處的OS軟件時(shí)鐘。每個(gè)站點(diǎn)使用NTP周期性地輪詢(xún)?cè)谝蛱鼐W(wǎng)上可接入的時(shí)間服務(wù)器(典型如原子時(shí)鐘服務(wù)器)。這返回時(shí)間值，并且NTP能結(jié)合其他測(cè)量的網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)使用該時(shí)間值以預(yù)測(cè)“真正”時(shí)間值。在理想的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(例如有線(xiàn)以太網(wǎng)LAN)中，NTP能給出良好同步(約Ims精度)，其適用于多房間回放。
[0030]然而，在例如W1-Fi的無(wú)線(xiàn)環(huán)境中使用如上所述的基于NTP的解決方案有一些問(wèn)題。具體地，不對(duì)稱(chēng)接收和傳送路徑可能導(dǎo)致NTP應(yīng)用的不精確預(yù)測(cè)，并且因此如上所述每個(gè)站點(diǎn)中的OS軟件時(shí)鐘將不被充分同步。此外，對(duì)于如左/右立體聲信道同步的應(yīng)用，甚至需要NTP通常不能達(dá)到的較高精確度(IOus左右)。因此，以上基于NTP的系統(tǒng)的類(lèi)型不合適，特別是對(duì)于左/右信道同步，但對(duì)于一些多房間應(yīng)用還是合適的。
[0031]可替換的現(xiàn)有技術(shù)解決方案已整個(gè)放棄了 NTP，但這些可替換的現(xiàn)有技術(shù)帶來(lái)它們自身的問(wèn)題，如這些技術(shù)通常使用專(zhuān)屬同步協(xié)議。這導(dǎo)致非標(biāo)準(zhǔn)STA被使用(如通常一個(gè)必須充當(dāng)主以與其他同步)。此外，排除了一些站點(diǎn)是無(wú)線(xiàn)的而其他被連接至有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的任何混合系統(tǒng)。
[0032]本發(fā)明的實(shí)施方式保持對(duì)NTP應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議的使用以同步每個(gè)站點(diǎn)2的OS時(shí)鐘8。然而，在該實(shí)例中，取代了 NTP輪詢(xún)遠(yuǎn)程時(shí)間服務(wù)器10以同步時(shí)鐘，每個(gè)站點(diǎn)2中的OS軟件時(shí)鐘使用站點(diǎn)的物理層時(shí)鐘12作為時(shí)間源。此外，NTP使用的時(shí)間源是可切換的。在一些情況下，使用基于因特網(wǎng)的時(shí)間服務(wù)器10的NTP精確度是足夠的(例如，許多多房間系統(tǒng)或者其中有混合的有線(xiàn)和無(wú)線(xiàn)站點(diǎn))。在其他需要更高精確度的實(shí)例中，NTP時(shí)間源被切換至更精確的源，該更精確的源在這種情況下是用于控制每個(gè)站點(diǎn)和接入點(diǎn)中的無(wú)線(xiàn)通信的物理層時(shí)鐘。每個(gè)站點(diǎn)和接入點(diǎn)有其自有的物理層時(shí)鐘。物理層時(shí)鐘被用于例如IEEE802.11中以在W1-Fi系統(tǒng)中對(duì)幀數(shù)據(jù)速率計(jì)時(shí)。
[0033]這參考圖2示出，其中每個(gè)站點(diǎn)的OS軟件時(shí)鐘8使用NTP輪詢(xún)每個(gè)站點(diǎn)處的物理層時(shí)鐘12，以使物理層時(shí)鐘12成為每個(gè)站點(diǎn)處的OS軟件時(shí)鐘8的同步源。每個(gè)站點(diǎn)處的物理層時(shí)鐘12還與接入點(diǎn)6處的物理層時(shí)鐘14同步。
[0034]圖2示出了 NTP使用每個(gè)站點(diǎn)處的物理層時(shí)鐘12作為其定時(shí)源的配置，并且在該實(shí)例中，當(dāng)系統(tǒng)是基于W1-Fi時(shí)，時(shí)間同步功能與接入點(diǎn)6處的物理層時(shí)鐘14交換以充分地同步定時(shí)兩個(gè)或者更多站點(diǎn)2。如圖1所示，被回放的媒體可以從因特網(wǎng)經(jīng)由流服務(wù)被提供，經(jīng)由連接至接入點(diǎn)6的單元,或者,可替換地,可以在站點(diǎn)中的一者上被嵌入。
[0035]將認(rèn)識(shí)到使用這樣的配置每個(gè)站點(diǎn)獨(dú)立地使用NTP將其OS軟件時(shí)鐘同步至其自有的物理層時(shí)鐘。該同步被分布在站點(diǎn)之間并且因此不需要預(yù)定等級(jí)。
[0036]在例如圖2中示出的W1-Fi系統(tǒng)的情況下，使用定時(shí)同步功能(TSF)保持每個(gè)站點(diǎn)的物理層時(shí)鐘12同步。這包括周期性地產(chǎn)生信標(biāo)幀和使用RF傳輸這些信標(biāo)幀。該信標(biāo)幀被AP廣播并因此被所有站點(diǎn)接收。
[0037]圖3示出了在接入點(diǎn)6的物理層時(shí)鐘14的示意性操作。圖3中包括自由運(yùn)行的本地振蕩器(例如，本地晶體振蕩器)16，該自由運(yùn)行的本地振蕩器16產(chǎn)生計(jì)時(shí)信號(hào)和被配置為在每個(gè)時(shí)鐘“滴答(tick)”或者時(shí)鐘周期增加的計(jì)數(shù)器。組幀(framing)單元20周期地產(chǎn)生信標(biāo)幀并且使用耦合至W1-Fi天線(xiàn)24的RF前端電路22傳送該信標(biāo)幀。被廣播并由所有站點(diǎn)2接收的每個(gè)信標(biāo)幀包括時(shí)間戳字段，該時(shí)間戳字段包含來(lái)自AP計(jì)數(shù)器18的計(jì)數(shù)器值的復(fù)本。傳送信標(biāo)幀的特征是W1-Fi標(biāo)準(zhǔn)(IEEE802.11)的一部分。信標(biāo)幀的傳輸快速而直接并且所有站點(diǎn)基本上同步接收該幀。信標(biāo)幀和TSF通常約每IOOms左右被廣播。
[0038]為了徹底了解本發(fā)明的這一實(shí)施方式如何操作，有必要了解每個(gè)站點(diǎn)2中的物理層時(shí)鐘的結(jié)構(gòu)。這在圖4中被示出。
[0039]在類(lèi)似于在接入點(diǎn)6的方法中，站點(diǎn)2具有由本地晶體28形成的自由運(yùn)行的振蕩器。如同在接入點(diǎn)處發(fā)生的，計(jì)數(shù)器30在每個(gè)時(shí)鐘“滴答”處在每個(gè)時(shí)鐘周期上進(jìn)行增加。目標(biāo)是每個(gè)站點(diǎn)中的自由運(yùn)行的振蕩器28應(yīng)該產(chǎn)生與接入點(diǎn)處的自由運(yùn)行的振蕩器相同頻率的時(shí)鐘信號(hào)。然而，用于每個(gè)振蕩器中的單個(gè)晶體間有變化并且作為這些變化的結(jié)果這些單個(gè)晶體以稍微不同的速率運(yùn)行。因此接入點(diǎn)和站點(diǎn)中的每一者處的計(jì)數(shù)器將以稍微不同的速率增加，并且即使周期性的同步將隨著時(shí)間在同步中發(fā)生偏移。
[0040]為了處理頻率變化和偏移，當(dāng)站點(diǎn)經(jīng)由其RF前端32接收到信標(biāo)幀時(shí)，時(shí)間戳字段被解碼時(shí)鐘34提取。該時(shí)間戳字段包括接入點(diǎn)處的計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器值。然后來(lái)自接入點(diǎn)的該計(jì)數(shù)器值被復(fù)制到站點(diǎn)中的計(jì)數(shù)器30。因此，每次接收到信標(biāo)幀和時(shí)間戳字段，站點(diǎn)處的計(jì)數(shù)器30重新同步至接入點(diǎn)6處的計(jì)數(shù)器18的值。因?yàn)樾艠?biāo)幀以RF頻率被傳送，所以包括在其傳輸中的時(shí)間延時(shí)是無(wú)關(guān)緊要的。此外，信標(biāo)幀和時(shí)間戳是W1-Fi標(biāo)準(zhǔn)中的低級(jí)功能并且不會(huì)遭受需要進(jìn)一步補(bǔ)償?shù)娘@著的處理延時(shí)，并因此無(wú)關(guān)緊要的延遲被采用。
[0041]物理層時(shí)鐘18及其在接入點(diǎn)處的等效包括晶體振蕩器和計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器是在硅中形成的單調(diào)的硬件計(jì)數(shù)器。在W1-Fi芯片中，該計(jì)數(shù)器是被整個(gè)芯片用來(lái)作為低延遲計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)器，該低延遲計(jì)數(shù)器可用于上處理層作為普通時(shí)鐘信號(hào)。在一個(gè)示例中，時(shí)鐘可包括在192KHZ滴答的24位計(jì)數(shù)器，但其他位寬和頻率是可能的，并且這些被解析以形成NTP的合適輸入。
[0042]在此處示出的實(shí)施方式中，站點(diǎn)物理層時(shí)鐘也包括被用于速率控制計(jì)數(shù)器30的附加功能。該附加功能可以被提供以用于將站點(diǎn)計(jì)數(shù)器30和接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器18盡可能緊密地對(duì)準(zhǔn)，以使信標(biāo)幀間的轉(zhuǎn)移被最小化并且可被完全消除。在該示例中，圖4中示出的站點(diǎn)物理層時(shí)鐘具有耦合在本地晶體振蕩器28和計(jì)數(shù)器30間的速率調(diào)整模塊36。這使得計(jì)數(shù)器30通過(guò)晶體增加的速率能夠被調(diào)整。例如，速率調(diào)整模塊可以是控制提供給計(jì)數(shù)器30的滴答速率的軟件模塊。在另一個(gè)示例中，速率調(diào)整模塊可以是硬件模塊，諸如用于控制供給計(jì)數(shù)器30的滴答速率的相位鎖定環(huán)路。速率調(diào)整模塊36被用于調(diào)整時(shí)鐘信號(hào)增加計(jì)數(shù)器30的速率以盡可能緊密地匹配接入點(diǎn)本地晶體振蕩器16增加接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器18的速率。這通過(guò)使用時(shí)間戳記錄和誤差計(jì)算單元38來(lái)實(shí)現(xiàn)。這從每個(gè)解碼的信標(biāo)幀接收時(shí)間戳并且計(jì)算包含在時(shí)間戳中的接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器值和來(lái)自站點(diǎn)計(jì)數(shù)器30的當(dāng)前計(jì)數(shù)器值間的差。在站點(diǎn)計(jì)數(shù)器30用接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器值重寫(xiě)前計(jì)算該誤差。這可通過(guò)使用時(shí)間戳和誤差計(jì)算單元來(lái)實(shí)現(xiàn)以通過(guò)基本上與每次更新計(jì)數(shù)器30同步地對(duì)監(jiān)測(cè)值進(jìn)行更新來(lái)重復(fù)監(jiān)測(cè)計(jì)數(shù)器30的值。可替換地，時(shí)間戳和誤差計(jì)算可以對(duì)在到達(dá)的信標(biāo)幀和讀取的STA計(jì)數(shù)器之間的時(shí)鐘滴答的數(shù)量計(jì)數(shù)并且可以相應(yīng)地校準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)。
[0043]因此時(shí)間戳和誤差計(jì)算單元38提供接入點(diǎn)18和站點(diǎn)計(jì)數(shù)器30之間的誤差值，該誤差值表示它們之間的差或者自接收到最后一個(gè)信標(biāo)幀以后它們已偏移的差。
[0044]因此得到的誤差值能被提供給速率校準(zhǔn)計(jì)算模塊40。這可用于確定如何控制速率調(diào)整單元36來(lái)針對(duì)得到的誤差對(duì)站點(diǎn)計(jì)數(shù)器進(jìn)行調(diào)整。這能被實(shí)現(xiàn)的一種方法是知曉自從之前的校準(zhǔn)以后逝去的時(shí)間和當(dāng)前誤差值。該信息結(jié)合誤差值使得接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器和站點(diǎn)計(jì)數(shù)器間的偏移量能夠被確定。接著來(lái)自晶體的時(shí)鐘信號(hào)可以以速率調(diào)整模塊36被調(diào)整來(lái)以更接近接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器18的速率的速率使站點(diǎn)計(jì)數(shù)器30增加。因?yàn)檫@在每次接收到時(shí)間戳?xí)r重復(fù)發(fā)生，誤差應(yīng)該通過(guò)相對(duì)短的時(shí)間周期并使用足夠準(zhǔn)確的誤差計(jì)算趨向最小值，并且速率調(diào)整電路將能夠緊密對(duì)準(zhǔn)接入點(diǎn)18和站點(diǎn)計(jì)數(shù)器30。
[0045]通過(guò)使用每個(gè)站點(diǎn)中各自的物理層時(shí)鐘，相同的技術(shù)在每個(gè)站點(diǎn)2中獨(dú)立地被執(zhí)行。這將導(dǎo)致每個(gè)站點(diǎn)的計(jì)數(shù)器緊密地與站點(diǎn)計(jì)數(shù)器同步并且還與站點(diǎn)計(jì)數(shù)器相互同步。
[0046]以上描述的物理層時(shí)鐘校準(zhǔn)技術(shù)不是W1-Fi標(biāo)準(zhǔn)中的一部分。然而，我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到可以進(jìn)行至W1-Fi驅(qū)動(dòng)器的低等級(jí)接入并且這使能對(duì)接收的信標(biāo)幀和計(jì)數(shù)器值的接入。因此，這些已經(jīng)被用于獲得接入點(diǎn)和站點(diǎn)間的更緊密的同步。
[0047]以上的實(shí)施方式可以在不使用誤差計(jì)算和速率調(diào)整的情況下實(shí)施。然而，在信標(biāo)幀的接收間的本地振蕩器間有更大的偏移，以及相同的偏移將重復(fù)并且能使用速率調(diào)整和時(shí)鐘校準(zhǔn)模塊被減小。
[0048]每個(gè)站點(diǎn)中的物理層時(shí)鐘的另一個(gè)示例在圖5中被示出。如圖4，包括本地晶體振蕩器28和計(jì)數(shù)器30。RF前端電路32和解碼單元34接收信標(biāo)幀并且根據(jù)這些信標(biāo)幀，使用來(lái)自信標(biāo)幀的接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器值來(lái)解碼和更新站點(diǎn)計(jì)數(shù)器30。
[0049]在該示例中，取代了速率控制站點(diǎn)計(jì)數(shù)器30，在接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器被接收時(shí)，物理層時(shí)鐘生成對(duì)應(yīng)于接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器和站點(diǎn)計(jì)數(shù)器的一對(duì)值。這些值在時(shí)間戳和對(duì)生成單元42中被生成。這被稱(chēng)作相關(guān)接入點(diǎn)和站點(diǎn)計(jì)數(shù)器對(duì)。為實(shí)現(xiàn)該目的，接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器的到達(dá)時(shí)間是被站點(diǎn)計(jì)數(shù)器30蓋戳的時(shí)間并且站點(diǎn)計(jì)數(shù)器值接著從該時(shí)間戳中讀取/獲得。一旦相關(guān)的計(jì)數(shù)器對(duì)已經(jīng)生成，它可能被傳遞到更高的軟件層處理。這些更高的軟件層可以執(zhí)行對(duì)站點(diǎn)晶體和接入點(diǎn)晶體28之間的速率差的補(bǔ)償。例如，這可以如下面所描述的由NTP時(shí)鐘接口執(zhí)行。因?yàn)榻尤朦c(diǎn)和站點(diǎn)計(jì)數(shù)器對(duì)與相同時(shí)間戳相關(guān)，如果更高的層花費(fèi)一些時(shí)間處理該接入點(diǎn)和站點(diǎn)計(jì)數(shù)器對(duì)并執(zhí)行該補(bǔ)償是沒(méi)關(guān)系的。
[0050]在該示例中，更高軟件層能通過(guò)在站點(diǎn)接收的信標(biāo)幀之間的時(shí)間周期的過(guò)程上使用相關(guān)計(jì)數(shù)器來(lái)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)計(jì)數(shù)器距離接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器偏離了多少。優(yōu)選地，這通過(guò)多個(gè)信標(biāo)幀監(jiān)測(cè)以改善偏離或者偏移的精確度。一旦該偏移已知，更高軟件層能通過(guò)確定自最后一個(gè)信標(biāo)幀以后的時(shí)間和計(jì)算站點(diǎn)計(jì)數(shù)器將在該周期中偏離多少并且相應(yīng)地調(diào)整當(dāng)前計(jì)數(shù)器值來(lái)速率補(bǔ)償站點(diǎn)計(jì)數(shù)器值。
[0051]通過(guò)使用以上參考圖4和5描述的物理層時(shí)鐘的實(shí)施方式中的任意一者，每個(gè)站點(diǎn)2具有大大改善了與接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器18的同步的計(jì)數(shù)器30。如果用足夠的精確度實(shí)施，站點(diǎn)和接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器將基本上同步。[0052]然而，物理層時(shí)鐘中的計(jì)數(shù)器本身不適于以NTP方式使用。因?yàn)檫@樣，如圖6所示，需要W1-Fi系統(tǒng)的應(yīng)用層中的NTP時(shí)鐘接口。接口 50采用來(lái)自物理層時(shí)鐘52的當(dāng)前計(jì)數(shù)器值。如果用于以上參考圖5描述的第二示例中，這可被速率補(bǔ)償以針對(duì)信標(biāo)幀的接收間的任意偏移來(lái)調(diào)整。NTP時(shí)鐘接口解析物理層時(shí)鐘，以使NTP時(shí)鐘接口適用于NTP適用的形式，換言之，NTP時(shí)鐘接口以相似的形式被放置在由因特網(wǎng)時(shí)鐘服務(wù)器提供的NTP時(shí)鐘接口。為了同步站點(diǎn)間的媒體回放的目的，NTP時(shí)鐘接口是否提供日間校準(zhǔn)時(shí)間是無(wú)關(guān)緊要的，但重要的是所有站點(diǎn)和它們的時(shí)鐘與同步為相同時(shí)間。
[0053]NTP源選擇器54被配置為從經(jīng)由NTP時(shí)鐘接口 50的物理層時(shí)鐘或者從一個(gè)或多個(gè)基于因特網(wǎng)的時(shí)鐘源中選擇NTP時(shí)鐘。該選擇可基于所需的精確度等級(jí)或者基于整個(gè)系統(tǒng)的配置，或者基于其他合適的因素。這之后，NTP以與其在已知的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的相同的方式操作。NTP周期性地輪詢(xún)時(shí)鐘源并且所選擇的NTP源向NTP精確度預(yù)測(cè)器56提供來(lái)自所選擇的源的時(shí)鐘值，該NTP精確度預(yù)測(cè)器56基于時(shí)鐘輪詢(xún)的往返時(shí)間(RTT)來(lái)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)NTP預(yù)測(cè)算法。在一個(gè)示例中，算法可以保持不變，及時(shí)時(shí)鐘源可以在站點(diǎn)的內(nèi)部(非常短的RTT)。在另一個(gè)實(shí)施例中，算法可以被優(yōu)化以考慮時(shí)鐘源的本地性質(zhì)?；跁r(shí)鐘源值和該預(yù)測(cè)來(lái)對(duì)站點(diǎn)中的操作系統(tǒng)軟件時(shí)鐘8進(jìn)行NTP調(diào)整。
[0054]相同的過(guò)程在所有站點(diǎn)中執(zhí)行。因?yàn)槭褂脠D4或者5的電路實(shí)現(xiàn)的物理層時(shí)鐘間的同步，同步的操作系統(tǒng)軟件時(shí)鐘在每個(gè)站點(diǎn)中得到。因此，使用這樣的同步操作系統(tǒng)軟件時(shí)鐘在不同站點(diǎn)上的媒體回放是同步的，以使媒體在站點(diǎn)上以彼此同步的方式聽(tīng)到。
[0055]對(duì)以上描述的系統(tǒng)的進(jìn)一步增強(qiáng)可以使用W1-Fi的附加特征來(lái)向同步狀態(tài)上的站點(diǎn)中的每一者提供附加信息。W1-Fi標(biāo)準(zhǔn)包括“探測(cè)請(qǐng)求”幀，該“探測(cè)請(qǐng)求”幀被從站點(diǎn)發(fā)送至接入點(diǎn)以提供有關(guān)(除其他之外)支持的數(shù)據(jù)速率的信息。然而，探測(cè)請(qǐng)求幀還具有能用于其他信息的供應(yīng)商特定字段。例如，最近計(jì)算的示出接入點(diǎn)計(jì)數(shù)器和站點(diǎn)計(jì)數(shù)器間的差的誤差值也可以包括在該字段中。雖然該幀主要被發(fā)送至接入點(diǎn)，但是實(shí)際上該幀在W1-Fi網(wǎng)絡(luò)上被廣播，這意味著所有其他站點(diǎn)也能夠接收到該幀。
[0056]站點(diǎn)中的一或者多者可以從其他站點(diǎn)收集關(guān)于誤差值的信息，并且這可以被用于改善系統(tǒng)性能，例如，該信息可以被用作NTP選擇器的輸入。在這種情況下，如果誤差都足夠低，則可切換至基于TSF的時(shí)鐘源，或者相反地如果STA具有由于接收差而帶來(lái)的高誤差，則基于因特網(wǎng)的源可以更加可靠并且應(yīng)該由NTP選擇器選擇。在另一實(shí)施例中，這可以被用于確定誤差是否足夠低以通過(guò)不同站點(diǎn)使左右立體聲信道分離。如果該確定的結(jié)果是分離左右信道將不能充分同步，則系統(tǒng)可以被控制以通過(guò)每個(gè)信道還原成相同的媒體(音頻)回放，換言之無(wú)需任何立體聲分離。在進(jìn)一步的示例中，該信息可以被提供給用戶(hù)，以幫助用戶(hù)設(shè)置STA，以得到足夠的準(zhǔn)確度來(lái)使得立體聲信道能夠被輸出。這在具有顯著的多條路徑失真的環(huán)境中特別有用。
【權(quán)利要求】
1.一種用于接收和回放在無(wú)線(xiàn)媒體分配系統(tǒng)中傳送的媒體的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，該站點(diǎn)包括: 物理層，該物理層包括物理層時(shí)鐘，并且還包括用于重復(fù)接收和解碼廣播信標(biāo)幀和包括在該廣播信標(biāo)幀中的時(shí)間戳的接收器和解碼器電路，以及其中所述物理層時(shí)鐘被配置為根據(jù)所述時(shí)間戳來(lái)控制其輸出時(shí)鐘信號(hào)； 應(yīng)用層，該應(yīng)用層使用應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議來(lái)操作，并且該應(yīng)用層包括時(shí)鐘接口，該時(shí)鐘接口被連接至所述物理層時(shí)鐘以將來(lái)自所述物理層時(shí)鐘的時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于由所述應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議用作時(shí)鐘源的形式；以及 操作系統(tǒng)時(shí)鐘，由所述應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議控制以用于調(diào)節(jié)媒體的回放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述應(yīng)用層包括應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議源選擇器，該應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議源選擇器可操作為在被連接至所述物理層時(shí)鐘的時(shí)鐘接口和外部時(shí)鐘源間進(jìn)行選擇。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述外部時(shí)鐘源是基于因特網(wǎng)的時(shí)鐘源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述物理層時(shí)鐘包括晶體振蕩器和計(jì)數(shù)器，并且所述輸出時(shí)鐘信號(hào)通過(guò)用接收到的時(shí)間戳中的值重寫(xiě)所述計(jì)數(shù)器中的值而被控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述物理層時(shí)鐘還包括速率控制電路以確定當(dāng)前物理層時(shí)鐘計(jì)數(shù)器值和在所述時(shí)間戳中接收到的值間的誤差并且根據(jù)所述誤差調(diào)整所述物理層時(shí)鐘增加的速率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述速率控制電路包括誤差計(jì)算單元、速率校準(zhǔn)計(jì)算單元和速率調(diào)整單元，所述誤差計(jì)算單元接收所述時(shí)間戳和當(dāng)前物理時(shí)鐘計(jì)數(shù)器值并且得到這兩者間的誤差，所述速率校準(zhǔn)計(jì)算單元接收所述誤差并且根據(jù)所述誤差得到速率校準(zhǔn)，所述速率調(diào)整單元被耦合在所述晶體振蕩器和所述計(jì)數(shù)器之間并接收所述速率校準(zhǔn)單元輸出及根據(jù)該輸出來(lái)調(diào)整所述計(jì)數(shù)器增加的速率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述物理層被配置為在時(shí)間戳被接收到的時(shí)間根據(jù)所述物理層時(shí)鐘和所接收到的時(shí)間戳來(lái)在時(shí)間戳和對(duì)生成單元中生成一對(duì)值，并且所述應(yīng)用層包括接收所述一對(duì)值的接口并且該應(yīng)用層被配置為根據(jù)所述一對(duì)值對(duì)應(yīng)用層的應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議進(jìn)行補(bǔ)償。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述站點(diǎn)從其他站點(diǎn)接收誤差值并且被配置為根據(jù)這些誤差值確定對(duì)系統(tǒng)性能的改善。
9.根據(jù)權(quán)利要求2和8所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述誤差值被用于控制所述應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議源選擇器。
10.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)使用W1-Fi傳輸標(biāo)準(zhǔn)。
11.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述應(yīng)用層使用網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議(NTP )作為其時(shí)間同步協(xié)議。
12.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中媒體源被耦合至所述站點(diǎn)。
13.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中媒體源經(jīng)由所述因特網(wǎng)被接入。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)，其中所述站點(diǎn)被配置為回放一對(duì)立體聲信道中的一者并且所述誤差值被用 于確定所述一對(duì)立體聲信道間的同步。
15.一種用于控制無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)中的操作系統(tǒng)時(shí)鐘以用于接收和回放在無(wú)線(xiàn)媒體分配系統(tǒng)中傳送的媒體的方法，該方法包括: 在所述站點(diǎn)的物理層中接收廣播信標(biāo)幀； 解碼所述信標(biāo)幀以得到時(shí)間戳； 根據(jù)所述時(shí)間戳來(lái)控制物理層時(shí)鐘的輸出時(shí)鐘信號(hào)； 將所述物理層時(shí)鐘的所述輸出時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換為適于由應(yīng)用層中的應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議用作時(shí)鐘源的形式；以及 用所述應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議來(lái)控制操作系統(tǒng)時(shí)鐘以用于調(diào)節(jié)媒體回放。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，該方法包括在作為用于所述應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議的時(shí)鐘源的所述物理層時(shí)鐘和外部時(shí)鐘源間選擇的步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述外部時(shí)鐘源是基于因特網(wǎng)的時(shí)鐘源。
18.根據(jù)權(quán)利要求15、16或17所述的方法,其中控制物理層時(shí)鐘的所述輸出時(shí)鐘信號(hào)的步驟包括用所述時(shí)間戳中的值重寫(xiě)所述物理層時(shí)鐘中的計(jì)數(shù)器值的步驟。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括以下步驟:確定當(dāng)前物理層時(shí)鐘計(jì)數(shù)器值和所述時(shí)間戳中的值之間的誤差，并且根據(jù)所述誤差調(diào)整所述物理層時(shí)鐘增加的速率。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，包括以下步驟:根據(jù)所述誤差得到速率校準(zhǔn)并根據(jù)所述誤差來(lái)調(diào)整所述計(jì)數(shù)器增加的速率。
21.根據(jù)權(quán)利要 求15、16或17所述的方法，包括以下步驟:在接收到時(shí)間戳?xí)r根據(jù)所述物理層時(shí)鐘和接收到的時(shí)間戳生成一對(duì)值、向所述應(yīng)用層的接口提供所述一對(duì)值、以及根據(jù)所述一對(duì)值補(bǔ)償所述應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議。
22.根據(jù)權(quán)利要求19、20或21所述的方法，包括從其他站點(diǎn)接收誤差值和根據(jù)這些誤差值確定對(duì)系統(tǒng)性能的改善的步驟。
23.一種無(wú)線(xiàn)媒體分配系統(tǒng)，包括用于廣播媒體的接入點(diǎn)和用于接收和回放媒體的多個(gè)站點(diǎn)，其中: 所述接入點(diǎn)被配置為重復(fù)傳送信標(biāo)幀，所述信標(biāo)幀包括從所述接入點(diǎn)中的物理層時(shí)鐘得到的時(shí)間戳； 每個(gè)站點(diǎn)被配置為接收和解碼每個(gè)信標(biāo)幀中的所述時(shí)間戳，并且根據(jù)所述時(shí)間戳控制站點(diǎn)物理層時(shí)鐘的輸出時(shí)鐘信號(hào)，以及使用所述物理層時(shí)鐘的所述輸出時(shí)鐘信號(hào)作為用于所述站點(diǎn)的應(yīng)用層中的應(yīng)用層時(shí)間同步協(xié)議的時(shí)鐘源。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述站點(diǎn)包括根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的無(wú)線(xiàn)站點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】H04W56/00GK103828449SQ201280046483
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年9月21日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】I·R·諾爾斯 申請(qǐng)人:想象技術(shù)有限公司