专利名称：无线网络上的数据流同步的制作方法
技术领域：
本发明一般地与诸如超宽带(UWB)系统之类的包括移动收发机、集中收发机、有关设备和相应方法的无线通信系统有关。另一方面，本发明与可以根据全局同步事件对敏感数据分组打时间戳从而可以有效地保护数据分组的定时的无线收发机有关。这使一个无线网络可以通过使发送分组的定时关系可以在一段扩展了的时间上得到保持的方式将数据发送给一个或多个接收设备。
背景技术：
在许多无线系统内重要的是谨慎地保持某些时间敏感数据的定时。在数据从单个发射机发送给一个或多个接收机的有些无线系统中，必须以特定的次序接收和处理数据。例如，在一个1394接口内，必须保持从主机发送给本地无线收发机的数据在数据流内的定时关系，在从本地无线收发机发送给一个远地无线收发机的数据流上再现这个定时关系。需发送的数据被分成一个由一系列应该按一个特定的次序发送和处理的数据帧组成的数据流。
这种时间敏感系统的例子包括有一个或多个设备可以接收一个视频或音频传输的视频和音频传输系统。这可能涉及一个HSDI接口或任何其他适当的主机接口。
然而，要保持在一个无线链路上的多个远地设备之间的这些数据帧的定时可能是很困难的，因为每个设备内的时钟会有稍为不同的频率。虽然一个给定的网络内的所有设备具有标称频率相同的时钟，但它们的时钟的实际频率将在一个可接受的频率范围内改变。而且，虽然这种频率轻微改变在内部信号处理中不会导致什么问题，但对于协调定时来说可能就是灾难性的。
随着时间的过去，频率上甚至很轻微的差别都会导致两个设备之间的定时漂移。而且，一旦漂移太大时，就不能保证接收机处的数据帧相对发射设备或任何其他接收设备的定时。在这种情况下，即使一个个设备各自可以适当地排好进入的数据帧的次序，但这些接收设备就总体来看不能协调它们各自之间的定时。
这在多个设备应协调同样的数据传输时特别成问题。需要这种协调的情况的一个例子是多个扬声器正收听同一个音频传输。它们的声音输出应该协调成保持信号的质量，因此控制每个扬声器的设备必须确定它们同时处理特定的主机数据。
结果，一些接收无线电设备不能适当地保持对于所接收的分组的定时关系。因此，所希望的是提供一种使一个无线系统可以保持多个设备之间的定时从而使这些设备可以适当地对它们所接收的数据分组排序的方法和有关电路。还希望提供一种可以保持设备之间的定时不随时间恶化的方法。
下面将结合与以下详细说明一起形成本发明说明书一部分的附图进一步例示本发明的各个实施例和说明本发明的原理和优点。同样的标注数字在各个附图中所标的是相同或功能上类似的组成部分。在这些附图中图1为按照本发明的第一典型实施例设计的发射设备的方框图；图2为按照本发明的第一典型实施例设计的接收设备的方框图；图3为按照本发明的典型实施例设计的主机接口分组的示意图；
图4为按照本发明的第一典型实施例设计的空中链路帧的示意图；图5为按照本发明的第二典型实施例设计的发射设备的方框图；图6为按照本发明的第二典型实施例设计的接收设备的方框图；以及图7为按照本发明的第二典型实施例设计的空中链路帧的示意图。
具体实施例方式
一种为一个无线网络内的设备之间发送的数据帧提供精确定时的方式是利用以全局同步事件作为基准的空中时间戳。用这种方式，可以对通过一个无线信道发送的数据以不会随时间恶化的方式按时间排序。
在一个采用周期性信标的无线网络内，可以用信标作为同步事件。这利用了在一个网络内的所有参与设备必须收听的现有周期信号(即，信标)。结果，只需要极少的附加电路和软件就可以保持用来为数据打时间戳的本地时钟的同步。
第一典型实施例在第一典型实施例中，为每个从一个主机接口发送的数据分组提供一个时间戳。这个时间戳包括一个周期信号标识符(例如，信标号码)和一个相对这个周期信号标识符的时间偏移值。
图1为按照本发明的第一典型实施例设计的发射设备的方框图。如图1所示，发射设备100包括发射机主机接口电路110、先进先出(FIFO)缓存器120、无线收发机130、天线140和周期信号定时器150。
发射机主机接口电路110从本地发射设备100内的主机电路(未示出)接收主机数据分组。这些主机数据分组包括来自主机的数据，格式为在一个远地接收设备处的相应主机所用的格式(例如，MPEG信元、以1394或HSDI格式封装的MPEG信元、以太网分组、因特网协议分组、PCM音频样本等)。这些主机数据分组按远地接收设备处理它们时的特定次序提供。
发射机主机接口电路110得到这些主机数据分组后将它们形成为一些最终要发送给无线电收发机发射的主机接口分组。这些主机接口分组可以包括单个主机数据分组或一个经分段的主机数据分组的一部分，也可以包括多个聚集在一起的主机数据分组。分段和聚集的过程是熟悉该技术的人员所了解的，在这里就不再详细说明。
在形成主机接口分组中，发射机主机接口电路110为每个主机接口分组加一个时间戳，用作向远地接收设备指示这个分组相对其他主机接口分组的处理时间的指示符。这个时间戳可以包括一个周期信号标识符(例如，信标号码)和一个相对这个周期信号标识符的时间偏移值。
发射机FIFO缓存器120从发射机主机接口电路110接收主机接口分组，将它们保存以使无线收发机130可以按缓存器120接收主机接口分组的次序传输这些主机接口分组。
无线收发机130从FIFO缓存器120接收一系列主机接口分组，将它们形成为各空中链路帧发送给一个或多个远地设备。每个空中链路帧可以包括单个主机接口分组、若干聚集的主机接口分组或一个经分段的主机接口分组的一部分，取决于是否使用聚集或分段处理。
在这个第一典型实施例中，无线收发机130是一个超宽带(UWB)收发机。然而，在另一些实施例中可能使用其他种类的收发机。例如，这个打时间戳的过程可以配合宽带收发机也可以配合窄带收发机使用。
天线140用来发射空中链路帧，它可以是任何类型的适当无线天线。在图1这个典型实施例中，天线140是一个在授予McCorkle的美国专利No.6,590,545“小型平面UWB天线装置及其系统(ELECTRICALLY SMALL PLANAR UWB ANTENNAAPPARATUS AND SYSTEM THEREOF)”中所揭示的那种UWB天线。然而，另一些实施例可以按需要使用其他UWB天线或其他适当天线(例如，宽带或窄带天线)。
周期信号定时器150用来监视当前周期信号(例如，当前信标)的定时，为发射机主机接口电路110提供设置它所产生的主机接口分组的时间戳所需的时间戳信息。
在一些典型实施例中，图1中的发射设备100用一个周期性信标信号来打时间戳，而另一些实施例可以使用其他类型的周期信号。在后一种情况下，周期信号定时器150将监视所用任何类型的周期信号。
例如，在另一个实施例中，可以用来自卫星的周期信号(例如，全球定位系统信号)作为时间戳基准。在这种情况下，无线收发机130和天线140应设计成不仅可以发射空中链路帧而且还可以接收该周期信号。在这样一个实施例中，无线收发机130将为周期信号定时器150提供根据这个周期信号(例如全球定位系统信号)打时间戳所必需的周期信号信息。
图2为按照本发明的第一典型实施例设计的接收设备的方框图。如图2所示，接收设备200包括接收机主机接口电路210、FIFO缓存器220、无线收发机230、天线240、信标定时器250和时间戳处理器260。
天线240接收含有空中链路帧的无线信号，将它提供给无线收发机230。在图2这个典型实施例中，天线240是一个在授予McCorkle的美国专利No.6,590,545“小型平面UWB天线装置及其系统”中所揭示的那种UWB天线。然而，另一些实施例可以按需要使用其他UWB天线或其他适当天线(例如，宽带或窄带天线)。
无线收发机230从天线240接收到空中链路帧形式的信号后，从中提取主机接口帧。如果必要的话，无线收发机230将聚集的主机接口帧拆开或将分段的主机接口帧合在一起。无论如何，所得出的主机接口帧再由无线收发机230发送给FIFO缓存器220。
在这个第一典型实施例中，无线收发机230还接收周期信号(例如，信标)，将周期信号信息提供给周期信号定时器250。
接收机FIFO缓存器220从无线收发机230接收到一系列主机接口帧后根据来自时间戳处理器260的指令将它们逐个释放给主机接口电路210。
接收机主机接口电路210接收到来自FIFO缓存器220的主机接口帧后，从中提取主机数据帧，将这些主机数据帧提供给接收设备200内的主机电路(未示出)。
周期信号定时器250从无线收发机230接收周期信号信息(例如，信标的定时)，将信息提供给时间戳处理器260，用来控制从FIFO缓存器220释放主机接口分组。
时间戳处理器260包括一个自激振荡定时器和一个存储器。存储器用来存储发射信号的最大等待时间值和每个周期信号的接收时间。最大等待时间值指出一个空中链路数据帧在无线网络内从一个设备传送到另一个设备的最大期望时间。每个周期信号的接收时间指出接收设备200接收到每个相应周期信号的时间。
在周期信号的周期固定不变或可预测的一个实施例中，时间戳处理器260不需要存储每个周期信号的接收时间，而可以根据周期信号的一个标识符和周期信号的周期的知识在数学上计算出来。例如，如果周期信号的周期固定为100μsec，于是第(n+k)个周期信号的时间为第n个周期信号的时间加上(100*k)μsec。第(n+k)个周期信号的这个时间基准与一个偏移值相结合使接收设备200可以适当地调整它的定时。
时间戳处理器260所用的增量在不同的实施例中可以是不同的，但应该小到足以使相继的主机接口分组将具有不同的周期信号偏移值。在一些典型的实施例中，定时器增量为微秒或1/10微秒量级，虽然有些实施例可能要求更细的分辨率。
虽然图1和2所揭示的都是使用收发机130和230的，但在另一些实施例中可以就是一个发射机或接收机。例如，如果发射设备100也是周期信号源(例如，它是向外发送信标的协调设备)，在有些实施例中它就可以只需要有一个无线发射机而不是无线收发机130，如果它不需要收听任何其他信号的话。同样，如果接收设备200只是用作一个接收机而不需要发射任何信号，无线收发机230就可以用一个无线接收机代替。
在工作中，发射设备100和接收设备200进行如下操作。发射设备100内的主机电路为发射机主机接口电路110提供一个由一系列主机数据帧组成的数据流。发射机主机接口电路110将这些主机数据帧形成为一个由一系列主机接口帧组成的数据流。
图3为按照本发明的典型实施例设计的主机接口分组的示意图。如图3所示，主机接口分组300包括主机接口头标310、主机接口时间戳320和主机接口净荷330。
主机接口头标310包括标识本分组必需的信息。它应该具有足以提取净荷330内的主机数据帧内的这些主机数据帧或帧部分和对它们排序的信息。在一些典型实施例中，主机接口头标310可以包括分组长度、协议标识符，或处理分组300必需的任何其他信息。
主机接口时间戳320包括本主机接口帧300的时间戳信息。在第一典型实施例中，这个时间戳信息包括一个周期信号标识符和一个时间偏移值。优选的是，时间戳信息指出主机命令发射设备100发送一个主机数据分组的时间而不一定是发射设备100获取这个主机数据分组的时间(这两个时间在有些实施例中可以是不同的)。然而，另一些实施例可以用任何可预测的时间来设置时间戳信息，只要在一个网络内的各个设备之间是一致的。也就是说，可以将主机接口时间戳320与任何特定的时刻联系起来，只要接收设备可以用它作为释放主机接口分组300的时间的适当指示符即可。
在这个实施例中，主机接口时间戳320可以是一个16比特的周期信号标识符，配有一个16比特的偏移值，精确到0.1μsec内，虽然在有些实施例中1μsec的精度就足够，而有些实施例可能要求更精细的分辨率。
周期信号标识符是一个最近接收到的周期信号的指示符。在第一典型实施例中，这是一个由发射设备100最近接收到的(或者在发射设备100也是网络的协调设备的情况下是由发射设备100最近发射的)信标的信标标识符。时间偏移值是一个从发射设备100接收到(或发射，如果适当的话)最近信标后所过去的时间的指示符。
这两段信息一起提供了一个主机接口分组的时间戳信息。由于主机接口时间戳信息是相对于全局周期信号(例如，信标)的，因此它可以在多个接收设备之间协调。
主机接口净荷330根据是否对数据分组采用了聚集或分段而含有一个或多个主机数据分组或者一个主机数据分组中的一段。
发射机主机接口电路110生成主机接口分组300后，就将所生成的分组300提供给FIFO缓存器120，FIFO缓存器120依次将分组输出给无线收发机130，再由无线收发机130将主机接口分组300插入空中链路帧。
图4为按照本发明的第一典型实施例设计的空中链路帧的示意图。如图4所示，这个实施例的空中链路帧400包括空中链路头标410、空中链路净荷430和空中链路尾标440。
空中链路头标410包括标识空中链路帧400必需的信息。它应该具有足以提取空中链路净荷430内的这些主机接口帧300或帧部分和对它们排序的信息。在一些典型实施例中，空中链路头标410可以包括帧长度、目的地地址(用于一个或多个目的地设备)、流索引，或者传送和处理帧400必需的任何其他数据段。
空中链路净荷430根据是否对主机接口分组采用了聚集或分段而含有一个或多个主机接口分组300或者一个主机接口分组300中的一段。
空中链路尾标440包括用来改善空中链路帧400的功能的信息。这可以包括帧校验序列(FCS)、纠错码之类。
一旦发射设备100内的无线收发机130产生了一个空中链路帧400，它就将这个帧400通过发射设备100内的天线140经无线信道发射给接收设备200内的天线240和无线收发机230。
在发射设备100内，周期信号定时器150知道一个新的周期信号开始的时间，从而可以使一个周期信号计数器(例如，信标计数器)递增和在发生这个事件(或应发生这个事件)时将偏移值复位为零。
接收设备200内的无线收发机230从空中链路帧400的空中链路净荷430提取主机接口分组，将它们发送给FIFO缓存器220。无线收发机230还接收周期信号信息(例如，来自一个周期信标的周期信号信息)，将周期信号信息发送给周期信号定时器250。这可以是信标定时或任何所用的适当周期定时信号的信息。
周期信号定时器250将信号提供给时间戳处理器260，这些信号提供一个周期信号指示符(例如，信标号码)和一个当前偏移时间。这使时间戳处理器260可以根据发射设备100的偏移时间确定一个调整它的相对一个给定的周期信号的偏移时间的校正值。
时间戳处理器260用偏移校正值结合最大期望等待值和FIFO缓存器220内最早的主机接口分组的时间戳信息确定应该将最早的主机接口分组释放给接收机主机接口电路210的时间。时间戳处理器用对周期信号的周期的知识或对先前周期信号的接收时间的知识确定适当的释放时间。
在图2所揭示的实施例中，时间戳处理器260命令接收机主机接口电路210什么时候它应从FIFO缓存器220取出一个新的主机接口分组300。然而，另一些实施例可能很容易使时间戳处理器260直接向FIFO缓存器220提供一个信号，命令它什么时候要将它的下一个主机接口分组300释放给接收机主机接口电路210。
时间戳处理器260通过将经校正的偏离在最早主机接口分组内所指出的周期信号的偏移时间加上最大等待时间值确定应将FIFO缓存器220内最早的主机接口分组300传送给接收机主机接口电路210的时间。这相当于时间戳处理器260相对确信分组300必定到达任何也接收它的其他设备的最早时间。这意味着即使当前接收设备200已经迅速地接收到一个主机接口分组300，它也要等到过了最大期望等待时间才将这个主机接口分组300释放给主机。
在主机接口电路210接收到下一个主机接口分组300时，它就提取主机数据分组并向前发送给接收机200内的主机(未示出)去处理。
在这个实施例中，接收设备200必需理解由于偏移值反复复位为零，因此偏移值必须结合周期信号标识符使用，以确定一个主机接口分组300应该释放的时间。也就是说，可能必需先释放一个偏移值大而周期信号标识符小的分组300再释放一个偏移值较小而周期信号标识符较大的分组。
虽然将从主机传送给发射机主机接口电路110的信息称为主机接口分组而将无线收发机130发射的信息称为空中链路帧，但所谓“帧”和“分组”在所有情况下都可互换，而不应将此理解为对所附权利要求书给出的专利保护范围有所限制。然而，在本说明中为清楚起见，所谓“分组”将用来描述主机接口110发送的信号，而“帧”将用来描述无线收发机130发射的信号。
第二典型实施例在第二典型实施例中，为从一个主机接口发送的每个主机接口分组和为从一个无线收发机发送的每个空中链路帧提供一个时间戳。每个主机接口分组的时间戳包括一个从发射设备的一个自激振荡时钟取得的时间值。每个空中链路帧的时间戳包括一个周期信号标识符(例如，信标号码)和一个从自激振荡时钟得到的与这个周期信号标识符相应的时间值。
图5为按照本发明的第二典型实施例设计的发射设备的方框图。如图5所示，发送设备500包括发射机主机接口电路510、发射机FIFO缓存器120、无线收发机530、天线140和发射机自激振荡定时器560。
发射机主机接口电路510从本地发射设备500内的主机电路(未示出)接收主机数据分组。这些主机数据分组包括来自主机的数据，格式为在一个远地接收设备处的相应主机所用的格式。这些主机数据分组按远地接收设备要处理它们时的特定次序提供。
发射机主机接口电路510将所得到的主机数据分组形成为一系列最终要发送给无线收发机530发射的主机接口分组。这些主机接口分组可以包括单个主机数据分组或一个经分段的主机数据分组的一部分，也可以包括多个聚集在一起的主机数据分组。分段和聚集的过程是熟悉该技术的人员所了解的，在这里就不再详细说明。
在形成主机接口分组中，发射机主机接口电路510为每个主机接口分组加一个时间戳，用作相对其他主机接口分组远地接收设备应处理这个分组的时间的指示符。这个时间戳包括一个从自激振荡定时器560得到的时间值。
发射机FIFO缓存器120从发射机主机接口电路510接收主机接口分组，将它们保存以使无线收发机530可以按缓存器120接收这些主机接口分组的次序发射这些主机接口分组。
无线收发机530从FIFO缓存器120接收一系列主机接口分组后，将它们形成为一些空中链路帧。每个空中链路帧可以包括单个主机接口分组、若干聚集的主机接口分组或一个经分段的主机接口分组的一部分，这取决于是否使用了聚集或分段。
这些空中链路帧各包括一个空中链路时间戳。在第二典型实施例中，空中链路时间戳包括一个周期信号标识符(例如，信标号码)和一个从自激振荡定时器560得到的与这个周期信号标识符相应的时间值(即本地计数时钟值)。这个时间值的确切属性可以改变，但对于任何接收设备都应该是已知的。例如，这个时间值可以与发射设备500接收到一个周期信号的时间、发射设备500发射一个周期信号的时间或相对于另一种全球周期事件的某个已知定时位置相应。
在另一些实施例中，用于时间戳的周期信号和时间值都可以改变。例如，周期信号指示符可以标识一个特定的全球定位系统(GPS)的信号而时间值可以指出一个本地计数时钟在这个特定的GPS信号到达发射设备500时的读数。
在这个典型实施例中，无线收发机130是一个超宽带(UWB)收发机。然而，在另一些实施例中可能使用其他类型的收发机。例如，这个打时间戳的过程可以配合宽带收发机也可以配合窄带收发机使用。
天线140用来发射空中链路帧，可以是任何类型的适当无线天线。在图5这个典型实施例中，天线140是一个在授予McCorkle的美国专利No.6,590,545“小型平面UWB天线装置及其系统”中所揭示的那种UWB天线。然而，另一些实施例可以按需要使用其他UWB天线或其他适当天线(例如，宽带或窄带天线)。
发射机自激振荡定时器560运行一个连续递增的时钟，为主机接口电路510输出的主机接口分组打时间戳。发射机自激振荡定时器560的增量在不同的实施例内可以有所不同，但应该小到足以使相继的分组将具有不同的定时值。在一些典型的实施例中，定时器增量为1/10μsec或1μsec量级，虽然有些实施例可能要求更细的分辨率。
图6为按照本发明的第二典型实施例设计的接收设备的方框图。如图6所示，接收设备600包括接收机主机接口电路610、FIFO缓存器220、无线收发机630、天线240和时间戳处理器660。
天线240接收含有空中链路帧的无线信号，将它提供给无线收发机630。在图6这个典型实施例中，天线240是一个在授予McCorkle的美国专利No.6,590,545“小型平面UWB天线装置及其系统”中所揭示的那种UWB天线。然而，另一些实施例可以按需要使用其他UWB天线或其他适当天线(例如，宽带或窄带天线)。
无线收发机630从天线240接收呈现为空中链路帧形式的信号，从空中链路帧700中提取主机接口帧和空中链路时间戳。如果必要的话，无线收发机230将聚集的主机接口帧拆开或将分段的主机接口帧合在一起。无论如何，得到的所提取的主机接口帧发送给FIFO缓存器220。
无线收发机630将所提取的主机接口帧发送给FIFO缓存器220，而将周期信号信息(例如，信标信息)发送给时间戳处理器660。
接收机FIFO缓存器220从无线收发机630接收到一系列主机接口帧后根据来自时间戳处理器660的指令逐个释放它们。
接收机主机接口电路610从FIFO缓存器220接收主机接口帧，从中提取主机数据帧，再将这些主机数据帧提供给接收设备200内的主机电路(未示出)。
时间戳处理器660包括一个自激振荡定时器和一个存储器。自激振荡定时器是一个连续递增的定时器，优选的是使用与发射机所用的相同的增量。存储器存储与所接收的周期信号相应的定时器信息和一个最大等待时间值。最大等待时间值是一个指出一个空中链路数据帧在无线网络内从一个设备传送给另一个设备的最大期望时间的值。
时间戳处理器660从无线收发机630接收空中链路时间戳信息(例如，信标定时信息)和从FIFO缓存器220内最早的主机接口分组接收主机接口分组时间戳信息，产生一个给接收机主机接口610的信号，命令它什么时候取出FIFO缓存器220内的最早的主机接口分组。
虽然图6所示的是单个时间戳处理器660的情况，但另一些实施例可以将对空中链路时间戳和主机接口时间戳的处理拆分成在两个独立的电路内执行。无论是独立的还是合在一起的，它们工作起来的功能是与单个时间戳处理器660一样的。
虽然图5和6都示为使用收发机530和630，但在另一些实施例中它们可以视情况而用只是一个发射机或接收机来代替。例如，如果发射设备500也是周期信号源(例如，它是向外发送信标的协调设备)，在有些实施例中它就可以只需要有一个无线发射机而不是无线收发机530，如果它不需要收听任何其他信号的话。类似，如果接收设备600只起着一个接收机作用而不需要发射任何信号，无线收发机630就可以用一个无线接收机来代替。
在工作中，发射设备500和接收设备600的工作情况如下。发射设备500内的主机电路为发射机主机接口电路510提供一个由一系列主机数据帧组成的数据流。发射机主机接口电路510将这些主机数据分组形成为一个由一系列如图3所示的主机接口分组组成的数据流。
在第二典型实施例中，主机接口头标310和主机接口净荷330优选被形成为如以上对第一典型实施例所说明的。
然而，在第二典型实施例中，主机接口时间戳320只包括相对处理主机接口分组300在一个设定时间发射机自激振荡定时器输出的值。因此，在这个实施例中，主机接口时间戳320只不过是处理一个给定的主机接口分组300的本地时间(如发射机自激振荡定时器560所指示的)。
在另一些实施例中，该设定时间可以是协调在一个接收设备处释放主机数据的任何适当时间。虽然典型地它是发射设备500内的主机将主机数据提供给主机接口电路510的时间，通常接近主机数据(一个主机接口分组300内的主机数据)发送给FIFO缓存器120的时间，但具体的定时可以有所不同。
在这个实施例中，主机接口时间戳320可以是一个32比特的自激振荡定时器值，精确到0.1μsec内，虽然在有些实施例中1μsec的精度就足够了。
发射机主机接口电路510生成主机接口分组300后，就将所生成的分组300提供给FIFO缓存器120，FIFO缓存器120依次将分组输出给无线收发机530。无线收发机530然后再将主机接口分组300插入空中链路帧。
图7为按照本发明的第二典型实施例设计的空中链路帧的示意图。如图7所示，空中链路帧400包括空中链路头标410、空中链路时间戳750、空中链路净荷430和空中链路尾标440。
空中链路头标410、空中链路净荷430和空中链路尾标440的情况优选的是与以上对第一典型实施例所指出的如图4所示的相同。
空中链路时间戳750优选的是包括将使周期信号的时间与发射机自激振荡定时器560输出的值匹配的信息。在周期信号是一个信标的实施例中，空中链路时间戳750包括一个周期信号标识符(例如，信标号码)和在发射设备500内接收到周期信号的本地时间(如由发射机自激振荡定时器560所确定的)。
一旦发射设备500内的无线收发机530产生了一个空中链路帧700，它就通过发射设备500内的天线140将这个空中链路帧700在一个无线信道上发送给接收设备600内的天线240和无线收发机630。
接收设备600内的无线收发机630接收到一个空中链路帧700后，就从这个空中链路帧700中提取空中链路净荷430和空中链路时间戳750。无线收发机630将空中链路净荷430内的主机接口分组300发送入FIFO缓存器220，而将空中链路时间戳750内的周期信号信息发送给时间戳处理器660。
时间戳处理器660于是用这周期信号信息结合最大期望等待时间值和根据FIFO缓存器220内最早的主机接口分组的主机接口时间戳信息确定应该将最早的主机接口分组释放给接收机主机接口电路210的时间。
时间戳处理器660包括一个自激振荡定时器，并存储接收设备600接收到任何给定周期信号的本地时间(例如接收到每个信标的本地时间)有关的信息。时间戳处理器660还从空中链路时间戳接收包含发射设备500接收到任何给定的周期信号的本地时间的周期信号信息。利用这两段信息，时间戳处理器660可以确定一个用于发射设备500的基准时钟与用于接收设备600的基准时钟之间的转换的校正值。
此外，这个校正值可以用到达的每个新的周期信号更新，使得即使在发射设备500和接收设备600内的时钟相互有所漂移的情况下校正值也不会太过时。
在图6所揭示的实施例中，时间戳处理器660命令接收机主机接口电路610什么时候它应从FIFO缓存器220取出一个新的主机接口分组300。然而，另一些实施例可能很容易使时间戳处理器660直接向FIFO缓存器220提供一个信号，命令它什么时候要将它的下一个主机接口分组300释放给接收机主机接口电路610。
时间戳处理器660通过将一个在最早的主机接口分组内指出的经校正的时间戳信号加上最大等待时间值确定应该将FIFO缓存器220内最早的分组传送给接收机主机接口电路610的时间。这相当于时间戳处理器660相对确信一个给定的主机接口分组300必定到达任何也接收它的其他设备的最早时间。因此，即使当前接收设备600已经迅速地接收到一个主机接口分组300，它也将等到过了最大期望等待时间才将主机接口分组300释放给它的本地主机。
在主机接口电路610接收到一个主机接口分组300时，它从这个主机接口净荷330中提取主机数据分组，将它发送给接收机内的主机(未示出)。
虽然将从主机传送给发射机主机接口电路510的信息称为主机接口分组而将无线收发机530发射的信息称为空中链路帧，但所谓“帧”和“分组”在所有情况下都可互换，而不应将此理解为对所附权利要求书给出的专利保护范围有所限制。然而，在本说明中为了清晰起见，所谓“分组”将用来描述主机接口510发送的信号，而“帧”将用来描述无线收发机530发射的信号。
此外，虽然空中链路时间戳750示为在空中链路净荷430之前，空中链路时间戳750相对空中链路净荷430的位置可以改变。空中链路时间戳740可以放在空中链路净荷430之前、之后或中间。在另一些实施例中，空中链路时间戳750甚至可以从空中链路帧700中省去，而通过一种可替代的方法在发射设备500和接收设备600之间传送。例如，可以在设备之间用因特网连接、红外链路、窄带无线电连接之类发送包含在空中链路时间戳750内的周期信号信息。
第三典型实施例在第三典型实施例中，可以将第一和第二典型实施例融合在一起。在这个实施例中，为从一个主机接口发送的每个数据分组提供一个时间戳。如同第一典型实施例，这个时间戳包括一个周期信号标识符(例如，信标号码)和一个相对这个周期信号标识符的时间偏移值。然而，如同第二典型实施例，在发射设备处可以用一个自激振荡时钟来标记处理每个主机接口分组的时间。
在这个实施例中，主机接口分组300和空中链路帧400都如对第一典型实施例所说明的。然而，第三典型实施例允许发射机用一个自激振荡时钟来打时间戳也允许发射机用一个周期信号值和偏移值来打时间戳。
为了使这两种设备可以适当通信，这个实施例需要一个使用自激振荡时钟的发射机，以将与一个给定主机接口分组关联的的自激振荡时间值变换成一个周期信号标识符和偏移值，而如第一典型实施例中那样用这信息作为主机接口分组时间戳320。类似地，这个实施例需要一个用自激振荡时钟将用作主机接口分组时间戳320的周期信号标识符和偏移值变换成一个自激振荡时间值的接收机。
频率锁定除了不断同步对多个接收设备200、600的定时之外，使用与一个全局同步事件同步的时间戳还使接收设备200、600可以执行频率锁定。
由于每个接收设备200、600根据相关时间戳同步各自的本地定时，因此该定时与从全局同步事件得出的时间相比会是正好、太迟或太快。此时，除了校正实际定时值之外，接收设备200、600还可以校正定时器频率，以努力减少将来要作的改变。
如果接收设备200、600内的定时值过高，设备200、600可以稍降低它的频率，以减小它的定时值上升的速度。类似地，如果接收设备200、600内的定时值太低，设备200、600可以稍提高它的频率，以增大它的定时值上升的速度。如果接收设备200、600随着它同步或调整它的定时信号反复执行这个功能，接收设备200、600的频率将开始接近全局同步事件的频率，从而减少了将来定时调整的需要。
在不同的实施例中，频率调整功能可以在不同时间执行。例如，它可以随着处理每个主机接口分组执行，也可以以某个固定或可调的速率周期性地随着处理主机分组执行。
另一些同步事件在以上这些典型实施例中，所说明的同步事件示为一个周期信号。然而，本发明并不局限于周期信号。另一些实施例可以使用一个网络内的所有设备可以同时经历的任何类型的适当同步事件。例如，同步事件可以是一个GPS信号、一个由一个网络内任何部位以不定间隔发送的分组或帧、一个通过诸如有线连接之类的其他媒体发送的信号，甚至可以是一个可以全局识别的物理事件。
此外，虽然所揭示的这些实施例示出了对主机数据的两层封装(即，首先封装在主机接口分组300内，然后再封装在空中链路帧400、700内)，另一些实施例可以用更多一些或还少一些的层封装。然而，无论怎样，应该随着在某一层封装内的主机数据一起发送某个时间戳数据。
图1、2、5和6所示的电路在本发明的一些实施例中可以用单个集成电路实现，也可以用一个或多个集成电路、一个或多个分立电路器件甚至是一些集成电路和分立电路器件的组合实现。
结论本说明意图阐明怎样构成和使用按照本发明设计的各种实施例，而不是限制本发明正式所要求保护的本发明的公正专利保护范围和精神实质。以上说明并不是穷举性的或要将本发明限制在所揭示的具体形式。从以上所说明的来看，许多修改或变动都是可行的。所以选择和说明这些实施例是为了提供对本发明及其实际应用原理的最佳例示，使一般熟悉该技术领域的人员可以将本发明用于各种实施例和作出不同修改以适合所预期的具体用途。所有这样的修改和变动都在如由所附权利要求书所确定的、在本申请专利待审期间可能修订的本发明的专利保护范围之内以及在按照公平、法定和公正地授予权利的外延来理解时是等效的所有范围之内。
权利要求
1.一种在一个本地无线设备内对数据打时间戳的方法，所述方法包括下列步骤连续检测多个全局同步事件；接收来自一个本地主机电路的主机数据；将主机数据形成为各包括时间戳信息的数据分组；以及将数据分组在一个无线信道上发射给一个远地无线设备，其中，所述时间戳信息相对于所述多个全局同步事件之一标识。
2.一种如在权利要求1中所述的在一个本地无线设备内对数据打时间戳的方法，其中所述全局同步事件为由一个网络协调器在一个无线信道上发送的多个网络信标、由本地无线设备产生的多个网络信标、在一个无线信道上发送的多个全球定位系统信号、由一个远程网络设备在一个无线信道上发送的多个同步分组、由本地无线设备产生的多个同步分组、在一个有线信道上发送的多个同步信号其中之一。
3.一种如在权利要求1中所述的在一个本地无线设备内对数据打时间戳的方法，其中所述数据分组包括两层或更多层封装。
4.一种如在权利要求3中所述的在一个本地无线设备内对数据打时间戳的方法，其中所述时间戳信息包括第一和第二时间戳标记，第一时间戳标记处在两层或更多层封装的第一层内，而第二时间戳标记处在两层或更多层封装的第二层内。
5.一种如在权利要求3中所述的在一个本地无线设备内对数据打时间戳的方法，其中所述第一时间戳标记包括一个与主机数据相应的第一自激振荡定时器值，以及所述第二时间戳标记包括一个全局同步事件标识符和与全局同步事件相应的一个第二自激振荡定时器值。
6.一种如在权利要求1中所述的在一个本地无线设备内对数据打时间戳的方法，其中所述时间戳信息包括一个全局同步事件标识符和一个使主机数据在时间上与全局同步事件相关的偏移定时值。
7.一种如在权利要求1中所述的在一个本地无线设备内对数据打时间戳的方法，其中所述方法体现在一个集成电路内。
8.一种如在权利要求1中所述的在一个本地无线设备内对数据打时间戳的方法，其中所述方法体现在一个超宽带收发机内。
9.一种如在权利要求1中所述的在一个本地无线设备内对数据打时间戳的方法，其中所述主机数据包括MPEG信元、经封装的MPEG信元、以太网分组、因特网协议分组和PCM音频样本其中之一。
10.一种在一个无线接收机内协调数据的方法，所述方法包括下列步骤连续检测多个全局同步事件；在一个无线信道上接收来自一个远地设备的一个数据分组；从数据分组中提取时间戳信息；从数据分组中提取主机数据；以及根据时间戳信息将主机数据传送给一个本地主机，其中，所述时间戳信息以多个全局同步事件之一为基准标识。
11.一种如在权利要求10中所述的在一个无线接收机内协调数据的方法，其中所述全局同步事件为由一个网络协调器在一个无线信道上发送的多个网络信标、由本地无线设备产生的多个网络信标、在一个无线信道上发送的多个全球定位系统信号、由一个远程网络设备在一个无线信道上发送的多个同步分组、由本地无线设备产生的多个同步分组、在一个有线信道上发送的多个同步信号其中之一。
12.一种如在权利要求10中所述的在一个无线接收机内协调数据的方法，其中所述数据分组包括两层或更多层封装。
13.一种如在权利要求12中所述的在一个无线接收机内协调数据的方法，其中所述时间戳信息包括第一和第二时间戳标记，第一时间戳标记处在两层或更多层封装的第一层内，而第二时间戳标记处在两层或更多层封装的第二层内。
14.一种如在权利要求12中所述的在一个无线接收机内协调数据的方法，其中所述第一时间戳标记包括一个与主机数据相应的第一自激振荡定时器值，以及所述第二时间戳标记包括一个全局同步事件标识符和与全局同步事件相应的一个第二自激振荡定时器值。
15.一种如在权利要求10中所述的在一个无线接收机内协调数据的方法，其中所述时间戳信息包括一个全局同步事件标识符和一个使主机数据在时间上与全局同步事件相关的偏移定时值。
16.一种如在权利要求10中所述的在一个无线接收机内协调数据的方法，其中所述方法体现在一个集成电路内。
17.一种如在权利要求10中所述的在一个无线接收机内协调数据的方法，其中所述方法体现在一个超宽带收发机内。
18.一种如在权利要求10中所述的在一个无线接收机内协调数据的方法，其中所述主机数据包括MPEG信元、经封装的MPEG信元、以太网分组、因特网协议分组和PCM音频样本其中之一。
19.一种发射主机数据的设备，所述设备包括一个自激振荡定时器，用来提供一系列递增的自激振荡定时值；一个主机接口电路，用来接收来自一个本地主机电路的主机数据和来自所述一系列递增自激振荡定时值的一个第一自激振荡定时值，将主机数据和第一自激振荡定时值装入一个主机接口分组；一个检测电路，用来检测一个全局同步事件和接收来自所述一系列递增的自激振荡定时值中的一个第二自激振荡定时值；以及一个无线收发机，用来给主机接口分组添加第二自激振荡定时值和一个全局同步事件标识符，形成一个空中链路帧，在一个无线信道上将空中链路帧发射给一个远地无线设备。
20.一种如在权利要求19中所述的发射主机数据的设备，所述设备还包括一个设置在主机接口电路与无线收发机之间的先进先出缓存器，用来传送主机接口分组。
21.一种如在权利要求19中所述的发射主机数据的设备，其中所述全局同步事件为由一个网络协调器在一个无线信道上发送的一个网络信标、由所述无线收发机产生的一个网络信标、在一个无线信道上发送的一个全球定位系统信号、由一个远地网络设备在一个无线信道上发送的一个同步分组、由所述无线收发机产生的一个同步分组和在一个有线信道上发送的一个同步信号其中之一。
22.一种接收在一个无线信道上的主机数据的接收设备，所述接收设备包括一个自激振荡定时器，用来提供一系列递增的自激振荡定时值；一个检测电路，用来检测一个全局同步事件和接收所述一系列递增的自激振荡定时值中的一个自激振荡定时值；以及一个无线收发机，用来接收一个具有一个主机接口分组和一个第一时间戳的空中链路帧，所述主机接口分组包括一个第二时间戳，一个第一时间戳处理器，用来接收第一时间戳，将第一时间戳与一个所记录的自激振荡定时值相比较，从而为所述接收设备确定一个定时器校正值；一个第二时间戳处理器，用来接收第二时间戳，根据第二时间戳、所述校正值和一个等待时间值产生一个主机数据处理信号，所述等待时间值指出无线信道上的空中链路帧的一个期望最大等待时间；以及一个主机接口电路，用来根据主机数据处理信号接收和处理主机接口帧，将主机数据提供给一个本地主机电路。
23.一种如在权利要求22中所述的发射主机数据的设备，所述设备还包括一个设置在无线收发机与主机接口电路之间的先进先出缓存器，用来传送主机接口分组。
24.一种如在权利要求22中所述的发射主机数据的设备，其中所述全局同步事件为由一个网络协调器在一个无线信道上发送的一个网络信标、由所述无线收发机产生的一个网络信标、在一个无线信道上发送的一个全球定位系统信号、由一个远地网络设备在一个无线信道上发送的一个同步分组、由所述无线收发机产生的一个同步分组和在一个有线信道上发送的一个同步信号其中之一。
全文摘要
本发明提供了一种在一个无线信道上发射主机数据的发射机(500)。这种发射机(500)包括一个自激振荡定时器(560)，用来提供一系列递增的自激振荡定时值；一个主机接口电路(510)，用来接收来自一个本地主机电路的主机数据和一系列递增的自激振荡定时值中的一个第一自激振荡定时值；一个检测电路(530)，用来检测一个全局同步事件和接收一系列递增的自激振荡定时值中的一个第二自激振荡定时值，将主机数据和第一自激振荡定时值装入一个主机接口分组；以及一个无线收发机(530)，用来为主机接口分组添加第二自激振荡定时值和一个全局同步事件标识符，从而形成一个空中链路帧，在一个无线信道上将空中链路帧发射给一个远地无线设备。
文档编号H04B1/69GK1842755SQ200480024696
公开日2006年10月4日 申请日期2004年7月1日 优先权日2003年7月1日
发明者威廉·M.·殊沃蒂安, 乔尔·Z.·阿皮斯多夫 申请人:飞思卡尔半导体公司