专利名称：测量时钟抖动的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于校正时钟信号中的抖动的方法和装置。
抖动被广泛地定义为真实脉冲与理想脉冲之间的偏差，其可以是幅度、相位和/或脉冲宽度中的偏差。抖动一般形成于由机械振动、电源电压波动、控制系统不稳定性和类似情况造成的高频波形变化。时钟抖动可以被定义为时钟输出中的特定事件与该特定事件的理想定时发生变化，该变化可能是领先或是滞后。
随着电子装置的时钟速率变得越来越高，时间测量值中的由于抖动造成的误差成比例地变得更加严重。在很多种情况中，时钟信号中的抖动将引起严重的误差。例如，在利用射频信号的无线网络中与其它装置通信的收发器装置可以包括射频前端和数字后端，而抖动可能在射频前端与数字后端之间的接口中引起误差。模数转换器通常被用于将模拟射频信号转换为数字信号，然后，将该数字信号与预期信号相比较，以便解译消息。如果被用来转换模拟信号的时钟信号的周期由于抖动而发生变化，则在数字信号中将会存在误差，并且在解码该消息时就会存在误差。
抖动引起网络功能中的严重误差的一种替换情况发生在确定无线网络中各装置之间的距离的时候。网络中的两个节点之间的距离可以由第一节点确定，该第一节点发送一则范围请求到第二节点。第二节点记录该请求到达的时间，并且返回包含时间数据的范围响应，该时间数据包括该请求到达的时间和发送该响应的时间。第一节点接收到该响应，并且基于各时间戳来计算节点之间的距离。如果所述时间戳由于抖动而稍为不准确，则在所计算的距离中可能导致很大的误差。特别是在其中相邻装置之间的平均距离在1到10米范围内的低功率射频网络中，时钟信号中的抖动可能导致超过1米的误差。在计算相邻装置之间的距离时，非常重要的一点是在第二节点处花费的时间应该尽可能少，这样两个装置的时钟就没有时间发生严重的漂移。因此，快速且准确地确定时间的方法非常重要。
测量时钟信号中的抖动的可用方法要么非常昂贵要么非常慢，并且不适用于在接收范围请求和发送范围响应之间的较短时间内校正时间测量。
Burns等人在US 6,240,130中揭示了一种以比较经济的方式测量时钟信号中的抖动的方法和装置。该方法包括测量多个组件的集体抖动的和，这些组件包括用来提供时钟信号的时钟、正弦波发生器、采样电路和数字信号处理器。只要某单独组件的抖动比其它组件的抖动高得多，该组件的抖动就可以被准确地测量。揭示了用于计算抖动的等式，其将抖动计算为反比于输入信号的多个均匀间隔的样本当中的每一个的信噪比的均方根。因此，需要大量的样本来获得抖动的准确值。因此，该方法太慢，以至于在测量两个节点之间的范围所花费的时间内无法找到由于时间测量中的抖动所引起的误差。
本发明试图解决上述问题。
本发明的一个目的是提供一种基于受到抖动影响的时钟信号来估计由于时间测量中的抖动造成的误差的方法。
本发明的另一个目的是提供一种校正时间测量的方法，从而改善基于时间测量的处理和计算的准确度。
根据本发明，提供一种基于受到抖动影响的时钟信号来改善时间测量的准确度的方法，该方法包括确定依赖于时间的参考变量在时钟信号中的第一事件处的测量值与所述变量在与所述第一事件相关的所测量时间数据处的预期值之间的差，以及基于所述差校正所述时间测量。
在一个实施中，根据本发明，所述依赖于时间的参考变量是充电电容两端的电压。由时钟信号中的抖动引起的误差同所测量的电压和预期电压之间的差线性成比例。
根据本发明，还提供了一种基于受到抖动影响的时钟信号来改善时间测量的准确度的设备。该设备包括所述时钟信号的源，相对地不受局部抖动影响的参考装置，用于确定与所述装置相关联的依赖于时间的参考变量在时钟信号中的第一事件处的测量值与所述变量在与所述第一事件相关的所测量时间数据处的预期值之间的差的装置，以及基于所述差校正所述时间测量的装置。
参考变量的预期值可以从存储在存储器中的查找表中获得，该存储器在包含所述设备的装置中。
现在将参考附图通过举例的方式描述本发明的各实施例，其中
图1是其中可以使用本发明的装置中的各组件的示意图；图2是在无线网络中进行通信的两个节点的示意图；图3示出了时钟信号中的抖动的源；图4示出了抖动对于时钟信号的影响；图5示出了存储在该装置的存储器中的数据表；图6示出了根据本发明一个实施例的连接到相对地不受局部抖动影响的长时间恒定装置的电路；图7示出了根据本发明一个实施例的充电电容的电压电平；图8示出了利用理想时钟信号的电容的采样电压值；图9示出了利用受抖动影响的时钟信号的电容的采样值；图10示出了根据本发明第二实施例的连接到相对地不受局部抖动影响的长时间恒定装置的电路；图11示出了根据本发明第二实施例的充电电容的电压，以及利用理想时钟信号的该电容的采样电压；图12示出了根据本发明第二实施例的充电电容的电压，以及利用受抖动影响的时钟信号的该电容的采样电压；以及图13是根据本发明的时间测量单元的示意性功能框图。
参考图1，其中示出了在无线网络中与其它装置进行通信的装置1。装置1包括用于发送和接收射频信号3的短程收发机2、中央处理单元(CPU)4、存储器(ROM)5、存储装置(RAM)6以及用于与其它节点同步并且协调CPU 4的处理的时间测量单元7。在一个实施例中，装置1进一步包括向用户提供接口的输入/输出装置8。该装置进一步被连接到可以包括电池的电源9。
在许多无线网络中，保存关于各个装置之间的距离的记录是很重要的。这些记录需要被不断更新。这些记录可以被用于向用户通知其中一个装置的位置，或者被用于找到不在彼此的通信范围内的两个装置之间的最快路径。图2示出了在网络中相互通信的两个节点，即台式计算机(节点A)和移动电话(节点B)。每个节点都被连接至/包括装置1。为了找到到达节点B的距离，节点A在时间T1向节点B发送范围请求10。节点B接收到该请求，记下接收到该请求的时间T2，准备响应11，将包括时间戳T2和发送该响应的时间T3的响应发送出去。节点A在时间T4接收到该响应，并且通过找到该请求从节点A行进到节点B所花费的时间dTAB和该响应从节点B行进到节点A所花费的时间dTBA来计算节点A和节点B之间的距离。通过将dTAB或dTBA中的任意一个与光速相乘，可以得到节点A和节点B之间的近似距离。然而，节点A和节点B的时钟可能会稍微地不同步。如果在两个时钟之间存在延时，则dTAB中的误差与dTBA中的误差大小相同而符号相反。因此，通过计算dTAB与dTBA的平均值，可以得到节点A和节点B之间的距离的更加准确的值。节点A和节点B之间的距离由下式给出D＝(dTAB+dTBA)*c/2＝(T2-T1+T4-T3)*c/2(1)其中，c为光速。
时钟之间的同步误差的大小可以利用等式2来计算Clockerror＝(T2-T1-(T4-T3))/2(2)通过找到时钟误差，节点B可以进一步相对于节点A同步。
然而，同步误差不仅仅是需要考虑的计算中的潜在误差。上述等式没有考虑同时影响两个节点的时钟信号的抖动。节点B的时钟中的抖动可能在请求到达和发送响应之间的较短时间内发生变化。抖动可能是由于电源波动、机械振动或者对装置中的不同组件的不等供电。这样，所计算的距离或者时钟之间的延时可能会不准确。在典型的装置1中，时间测量单元7通常包括具有振荡器形式的信号发生器13的时钟12，以及如图3所示的计数器14。该信号发生器提供具有恒定时间周期的振荡信号，该计数器通过对从预定事件开始的周期数量进行计数来保持跟踪时间。该信号发生器需要电源来产生信号，并且连接至电源9。在无线网络中的一种典型的短程低功率收发机中，所述电源可以是电池，所述信号发生器可以是晶体或压控振荡器(VCO)，并且所述计数器可以用软件实现。连接各组件的电路受到噪声影响，所述噪声引起时钟信号中的抖动。抖动的一个来源是电源15a中的噪声。到时钟12的电源可能根据寿命和电池9的电压以及装置1中的输入和输出活动的数量而发生波动。时钟12的电路本身也可能是抖动15b的来源。例如，当到时钟的电压信号与电路中的其它信号发生电磁耦合的时候就可能产生抖动。抖动的另一个来源是环境噪声15c。环境噪声可以例如由所述装置的机械相互作用或环境温度产生。振荡电路13也可能带来抖动15d。因此，被提供给计数器14的信号不是具有恒定周期的理想信号。
图4示出了振荡信号的波动。理想信号由线16表示，受抖动影响的实际信号由虚线17表示。阴影区域表示时钟信号的上升沿和下降沿的可能的时间波动。低功率无线网络中的典型时钟信号的频率为几兆赫兹，其导致周期为几百纳秒。图4中的理想信号16显示了频率为10MHz的周期信号，其等价于100ns的周期。因此，百分之几的噪声级导致几纳秒的估计误差。实际信号17的噪声级大约是周期的5％。这样，时钟边缘可能在它的时间之前5ns到达。考虑到射频信号以大约每3纳秒1米的速度移动，如果图4中的时钟信号被用来确定两个装置1之间的范围请求的到达时间，那么5ns的误差可能会导致范围测量中的非常严重的误差。5纳秒的时间误差导致节点A和节点B之间的距离误差超过1米。考虑到渡越时间测量可能是在其中节点之间的平均距离大约为5米的网络中进行的，这个误差就非常严重了。
根据本发明，相对地不受局部抖动影响的组件可以被用于估计由于时间测量的抖动造成的误差，并且该误差的估计可被用于校正时间测量值。相对地不受局部抖动影响的装置的一个例子是被单独的稳定电源充电的电容。影响时钟信号的电源噪声不会对该充电电容造成严重影响。在充电过程中，电容电压随时间变化，因此它可以被用作与时间推移相对应的参数，该参数与抖动无关。根据本发明，把与抖动无关的该参数与时钟信号进行比较以便测量它的抖动，从而可以对该抖动进行补偿。
初始地，该电容被放电并由此被复位。在接收到范围请求并且需要时间测量之前的某一时间点启动对该电容的充电。当接收到消息时，计数器14的值被读取，同时该电容两端的电压被读取。从该电容被复位开始的循环的确切数量是已知的，因此，可以基于理想时钟信号的波形和周期来计算预期的电容电压。如果该电容电压的实际值比预期值高，则假设抖动正使得时钟信号滞后于理想时钟信号。如果第n个时钟边沿的到达时间dt比理想时钟信号的第n个时钟边沿晚，则在电容电压被读取之前，电容的充电时间将多出dt，因此电容电压的值将高于在第n个时钟边沿的检测时间处的预期值。另一方面，如果该电容电压的实际值低于预期值，则抖动很可能已经使时钟信号加速，从而使得在测量时间处的时钟边沿比理想始终信号提早到达。在一个足够短的时间周期内，电容的充电近似于线性，因此，实际电容电压值与预期电容电压值之间的差与由抖动造成的定时误差成正比。
所述预期电容电压可以通过多种不同方法得到。例如，在制造装置1之前，可以在实验室条件下对电容进行测试，所记录的查找表给出该电容在规则间隔下的预期电压。多个这种表被存储在装置1的存储器中，其中，对于不同的温度和不同的电池电压可以有不同的表。图5给出了这种表18的一个例子，其对应于在20摄氏度的实验室条件下操作的电容。当电容在预定条件下被充电时，可以用非常精确的时钟对电容电压进行采样，该时钟产生周期为10ms的时钟信号。每10个计数(即每100ms)记录一次电容电压值。然后，将该表存储在装置1的存储器6中。在装置1的操作过程中，在电容电压复位后的第85个计数(或0.85s处)读取该装置中的计数器14。该电容电压同时被读取。对于第85个计数，在表中没有预期值。然而，表中有对应于第80个和第90个计数的记录值。根据该表，电容电压在第80个和第90个计数之间增加了11.00mV，假设电容的电压电平随着时间近似于线性地增大，则其对于时钟信号的每个循环是大约1.10mV。这样，在第85个计数时的电容两端的电压很可能是84.50mV。在这个例子中，实际值为86.04mV。因此，电容的实际值比预期值高1.50mV。考虑到该电容在这个例子中的充电大约为每循环1.10mV，因此对该电容的充电比预期值多出1.54/1.10＝1.4个时钟周期，也就是说，第85个时钟边沿比理想计时滞后1.4个周期或14ms。在图5中的表18的一个替换实施例中，可以在与时钟信号周期相对应的每个间隔处记录电容电压值。上面的例子中的时钟信号具有相对较低的频率。这个例子中的频率值只是说明性的，而不应被理解为对本发明范围的限制。
在另一个实施例中，时间测量单元7可以对预期电容电压表进行自动更新。例如，在装置的处理活动比较慢并且时钟信号中的抖动可以被减小的时间周期期间，可以提供电路以便对电容电压进行一系列测量，并且把它们存储在表中。或者，可以在每次改变电池时、每次移动装置1时或者以预定的规则间隔更新该表。
获知电容预期值的另一个方法是找到电压如何随时间变化的等式。电容的充电速率可以从特定电容的说明书、在实验室条件下记录的值或者在包括电容的装置的正常操作期间记录的值中找到。然后可以计算电容电压的预期值。如果电容只被允许充电很短的时间，则电压电平近似地随时间线性增大。例如，如果实验室条件显示在特定温度下电容的充电速率为每秒100.00mV并且装置1的时钟的时钟信号频率为100Hz时，则可以容易地计算出在时钟的第105个周期的末尾处的预期电容电压是105.00mV。如果电容的实际值为104.20mV，则时钟信号的第105个周期的末尾可被认为提早到达了8毫秒，即在1042ms到达而不是在1050ms到达。
图6示出了用于估计抖动的电容19的具体例子，它连接在根据本发明的一个实施例的电路20中。该电容通过可以是场效应晶体管的门22连接到电流源21。该电流源进一步接地。电容19的充电在需要精确时间测量之前的某一点启动，这是通过在门22上施加电压，从而来自电流源21的电流被允许通过该门而到达电容19。所述装置的CPU 4可以控制门22何时打开以及何时关闭。模数转换器(ADC)23被用于数字采样该电容电压。采样时间之间的间隔由时钟12所提供的时钟信号来调节。电容电压可以在时钟信号的每个上升沿或下降沿被读取。或者，可以在时钟信号的每n个边沿读取该电压。该ADC进一步被连接到存储了一系列电容电压值的单元(图6中未示出)。从门22被打开的时间开始的实际计数数目是已知的，因此存在预期的电容电压电平，可以将该预期电容电压电平与实际值进行比较以便估计抖动，这将在下面详细描述。
图7示出了在门22打开的较短时间周期内的电容电压电平。如果该时间周期足够短，则该电容两端的电压24近似地随时间线性增大，从而提供了基本上线性依赖于时间的参数，该参数没有抖动。图8示出了在电路20中使用不受抖动影响的理想时钟12时ADC 23的输出。在这个例子中，该理想时钟信号16的周期为100ns。垂直虚线表示规则信号的周期。电容电压由ADC 23在时钟信号的每个下降沿处采样，这对应于每100纳秒采样一次。因此，当该ADC被连接至理想时钟时，该电容的电压电平25以完美的递增步长增大。采样电压可以被保存在查找表18中。图9示出了当受抖动影响的时钟信号17被馈送到ADC 23时的该电容的电压电平26。采样电压的递增步长随时间变化。如果抖动使得时钟信号周期大于预期值，则电容在两次读取之间的充电时间长于预期值，从而导致电容两端的较大的测量电压增大。如果信号17的周期小于预期周期，则两次读取之间的周期短于预期值，并且电容电压的增大量比预期的量要小。以理想采样速率测量的电压电平(即等价于预期电容电压)被表示为叠加在线26上的虚线25。波形25和波形26的比较表明，在120ns处，电容的实际值比它的预期值要高。这意味着在所示第一周期中的时钟信号的下降沿由于抖动而延迟到达。这也由时钟信号17证实。这样，可以通过比较电容电压的采样值(对应于波形26)与保存在表18中的电容电压的预期值(对应于波形25)来估计抖动。可以对波形25的预期值进行插值，以便估计与理想时钟信号16相比实际时钟信号17的时钟沿在什么时间到达。为了提高准确度，在两次读取之间的实际电压电平和预期电压电平可以通过在这两次读取之间进行外插来获得。
图10示出了包括根据本发明的电容19的电路的另一个实施例。这个电路与图6中所示电路的不同之处在于，对该电容的充电受到时钟信号12的控制。该电容仅仅被允许在时钟信号的每个周期的一半周期内充电，而不是打开门22并且在一个时间周期内对该电容连续充电。该电路包括附加的门27。在预期进行时间测量的整个时间周期内，向门27施加电压。可以以规则的时间间隔复位该电容。当电压被施加到门27时，该时钟信号被馈送到门22，从而使得当时钟信号的电压是正的时(即在一半周期期间)，来自电流源21的电流被允许通到电容19。正如参考图6所解释的那样，ADC可被用来以规则的间隔对电容电压进行采样。如图11中的线16所示，当馈送到门22的时钟信号不受噪声影响时，电容按照图11中的线24充电。当电流被允许通过该门时，电容近似线性地充电。当该门被关闭时，电压保持恒定。来自该ADC的输出由图11中的线25表示。电压电平以规则的递增步长增大。然而，如图12中的线17所示，当被施加给门22的时钟信号受抖动影响时，电容的充电是不规则的。如果时钟信号包含不正常的长周期，则门22打开的时间长于预期值，并且电容充电多于预期值。另一方面，如果抖动造成周期不正常得短，则电容充电量不足预期值。线26显示了当时钟信号受抖动影响时的电容的采样电压。对于理想时钟信号25，电容的电压增大的采样速率用虚线表示。通过比较线25和26可以很清楚地看出，根据理想时钟信号充电的电容电压电平与根据实际时钟信号充电的电容电压电平之间的差对应于理想时钟信号和实际时钟信号的边沿定时的差。这样，可以按照上面参考图9所描述的那样估计抖动，这是通过将对应于从图5中的数据库表18得出的理想时钟波形的数据与对应于通过对电容电压进行采样得出的实际时钟波形26的数据进行比较。
图13是根据本发明的装置1中的时间测量单元7的功能框图。它包括时间请求控制单元28、时钟存储器单元29、时钟12、最近复位存储器单元30、电容电路单元20、抖动测量单元31、插值器单元32、数据库33、比较器单元34、测量值存储器单元35、计数校正器单元36和时间响应单元37。在一个实施例中，电容电路单元20包括图6中的电路。在另一个实施例中，该电容电路单元包括图10中的电路。根据本发明的一个实施例，在需要时间测量之前的某一点，装置1的CPU 4向时间请求控制单元28发送请求，以便为时间测量作准备。时间请求控制单元28向时钟存储器单元29发送一则针对读取计数器14的请求。同时，它向低抖动电路20的门施加一个电压阶跃，从而使电容开始充电。在图6所示的实施例中，该阶跃电压被施加到该电路的门22，只要施加该电压，电流就被馈送通过门22。在图10所示的电容电路的该实施例中，该阶跃电压被施加到门27，该门27又允许时钟信号被馈送通过门22到达电容。时钟存储器单元29向时间请求控制单元28发送计数器14的值。计数器读数被保存在最近复位存储器单元30中。在后来的某个时间，CPU向该时间请求控制单元发送另一个请求以请求时间。时间请求控制单元28随后向时钟存储器单元29发送另一个消息，该时钟存储器单元29保存计数器14的最近当前值，并将该值返回到该时间请求控制单元。该时间请求控制单元通过从新读数中减去该最近复位存储器单元的计数读数来计算在电容的最近复位与时钟的当前计数之间的计数个数。
由此计算的从电容的最近复位开始的周期数被前送到抖动测量单元31。该抖动测量单元向插值器单元32发送一则请求，以便基于所计算的计数值(即利用与图5中所示的表相对应的数据)得到电容电压的预期值。该插值器单元在数据库的查找表中查找各值并且对所述值进行插值，以便找到电容电压的预期值(基于理想时钟波形)。电容的预期值被前送到比较器单元34。与此同时，记录ADC输出的测量值存储器单元35受到抖动测量单元31的指示，以便向比较器单元34发送采样电容电压的实际数字值。该比较器单元计算电容电压的实际值与预期值之间的差，并且将该差前送到计数校正器单元36。计数校正器单元36从时钟存储器单元29接收所测量的时间数据、将实际电容电压数据与预期电容电压数据之间的差转换成相应的时间误差并且校正该时间数据的抖动。校正后的计数被前送到时间响应单元37，该时间响应单元将该计数转换成时间单位，并且将时间测量值前送到CPU4。
上述电路是对于每秒100Hz或10MHz的时钟信号描述的。然而，通过使用频率乘法器，可以生成能够将事件定时到最近的纳秒的时钟信号。此外，可以每100ns确定一次时钟信号中的误差，从而可以发现时钟信号是领先还是滞后于理想时钟信号。这样，可以找到在多个周期上的由抖动造成的平均时间差，并且可以校正时间数据。因此，无线网络中的节点间的距离可以被更精确地确定。电容读取的频率越高，由抖动造成的估计误差的精确度越高。此外，不一定必须在发送或接收消息的精确时刻测量时钟信号中的抖动。可以在待定时事件之前或之后的多个事件处测量抖动，并且可以计算抖动的平均值、近似值。
对于有经验的读者来说，很明显，所述电容可以用相对地不受抖动影响的任何其它合适的装置来代替。此外，本发明不限于附图所示的电路和装置。另外，除了精确地确定范围响应或范围请求的时间之外，本发明还可被用于其它目的。例如，各种内部处理(比如装置中的数字处理、装置之间的时钟同步或者在主从网络中对从属装置的精确时隙分配)都是本发明可被用于其中的情况的例子。
此外，不是无线网络中的每一个装置都需要具有如上所述的时间校正装置。例如，在主/从网络中，从属节点通常较小并且更便宜，因此受外部温度、机械振动和电池电压的影响更为严重，从而导致时钟中的抖动增大。此外，时钟的质量可能更差。于是，在从属节点中优选地具有根据本发明的时间测量单元。
或者，如果时间测量单元的成本和处理能力是重要问题，则可以将一个根据本发明的时间测量单元放置在主节点中，从属节点可以反复地与主节点进行同步。
尽管本申请中的权利要求书是针对特定的特征组合而制定的，但是应该明白，本发明的公开内容的范围还包括在这里明确地或隐含地揭示的任意新颖特征或任意新颖特征组合或者对它们的任意推广，而不管其是否涉及当前在任意权利要求中所要求保护的同一发明，也不管其是否如本发明那样缓解了任何或全部的相同技术问题。申请人在这里声明，在本申请或由此得出的任何其他申请的审查过程中，可以针对这些特征和/或这些特征的组合制定出新的权利要求。
权利要求
1.一种基于受到抖动影响的时钟信号(17)来改善时间测量的准确度的方法，该方法包括确定依赖于时间的参考变量在该时钟信号中的第一事件处的测量值与所述变量在与所述第一事件相关的所测量时间数据处的预期值之间的差；基于所述差校正所述时间测量。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述时间测量对应于所述第一事件。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中，所述依赖于时间的参考变量是充电电容(19)两端的电压。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括在所述第一事件之前的某个时间启动对所述电容(19)的充电。
5.如前面任一权利要求所述的方法，其中，所述第一事件是所述时钟信号的上升沿或下降沿。
6.如前面任一权利要求所述的方法，进一步包括利用ADC(23)来读取所述参考变量的值。
7.如权利要求6所述的方法，包括将所述时钟信号(17)馈送至所述ADC(23)。
8.如前面任一权利要求所述的方法，其中，所述时间测量中的误差与所述差成正比。
9.如权利要求8所述的方法，包括将所述预期值基于存储在查找表(18)中的数据。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述查找表(18)中的所述数据是在所述第一事件之前的某个时间被记录的。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述查找表(18)中的所述数据是在实验室条件下被记录的。
12.如前面任一权利要求所述的方法，其中，该方法进一步包括确定所述依赖于时间的参考变量在所述时钟信号(17)中的包括第一事件的多个事件处的测量值和所述变量在与所述多个事件相关的所测量时间数据处的预期值之间的差；基于所述差的平均值校正所述时间测量。
13.一种确定在低功率无线网络中的两个节点(A，B)之间的距离的方法，包括利用根据权利要求1至12的方法来测量所述节点之间的渡越时间。
14.一种基于受到抖动影响的时钟信号来改善时间测量的准确度的设备，该设备包括所述时钟信号(17)的源(13)；相对地不受局部抖动影响的参考装置(19)；用于确定与所述装置相关的依赖于时间的参考变量在该时钟信号中的第一事件处的测量值与所述变量在与所述第一事件相关的所测量时间数据处的预期值之间的差的装置(34)；基于所述差校正所述时间测量的装置(36)。
15.如权利要求14所述的设备，其中，所述第一事件是所述时钟信号(17)的上升沿或下降沿。
16.如权利要求14或15所述的设备，其中，所述参考装置(19)是电容。
17.如权利要求16所述的设备，其中，所述依赖于时间的参考变量是当所述电容在充电时该电容两端的电压。
18.如权利要求14至17中的任意一个所述的设备，进一步包括连接到所述电容的稳定电流源(21)。
19.如权利要求14至18中的任意一个所述的设备，进一步包括对所述电容(19)进行复位的装置。
20.如权利要求14至19中的任意一个所述的设备，进一步包括用于存储从最近一次复位开始的所述时钟信号的循环个数的存储器(30)。
21.如权利要求14至20中的任意一个所述的设备，进一步包括用于读取所述依赖于时间的参考变量的值的装置(23)。
22.如权利要求21所述的设备，其中，用于读取所述值的所述装置(23)包括模数转换器(ADC)，并且所述时钟信号(17)被馈送到该ADC的其中一个输入端。
23.如权利要求14至22中的任意一个所述的设备，进一步包括用于确定所述参考变量的预期值的装置(32)。
24.如权利要求14至23中的任意一个所述的设备，进一步包括用于存储与所述参考变量的预期值有关的数据的存储器(6，33)。
25.如权利要求24所述的设备，其中，所述数据具有查找表(18)的形式，所述查找表包括在启动所述充电后的不同时钟循环个数处的所述电容(19)的预期值。
26.如权利要求24所述的设备，其中，所述数据具有等式的形式，所述等式反映所述参考变量和时间之间的关系。
27.一种被配置为在无线网络中操作的短程收发机(A，B)，其包括根据权利要求14至26中的任意一个所述的设备。
28.一种与设备(7)一起使用的计算机可读介质，该设备用于根据受到抖动影响的时钟信号(17)来改善时间测量的准确度，该计算机可读介质包括用于执行如下操作的指令确定依赖于时间的参考变量在该时钟信号中的第一事件处的测量值与所述变量在与所述第一事件相关的所测量时间数据处的预期值之间的差；基于所述差校正所述时间测量。
全文摘要
本发明提供了一种基于受抖动影响的时钟信号来校正时间数据的技术。在时钟信号(17)中的一个事件处由时间测量中的抖动引起的误差在该事件的时间处被确定，或者作为多个事件上的平均值而被确定。对一个与长时间恒定装置(19)相关的依赖于时间的参考变量进行测量，该长时间恒定装置例如是相对地不受局部抖动影响的电容。该测量可以是读取充电电容两端的电压。将测量值与预期值相比较，并且时间误差基于比较的结果。该预期值可以从包括该电容(19)的装置(1)的存储器(6)中的查找表(18)得知，或者从已知的电容充电速率计算得到。由于时间测量的抖动导致的误差与所述电容电压的测量值和预期值之间的差近似地线性成比例。该技术有助于消除由节点内的局部抖动的变化导致的误差对网络中的两个节点之间的渡越时间测量的影响。
文档编号H04L1/20GK1965270SQ200580018294
公开日2007年5月16日 申请日期2005年6月2日 优先权日2004年6月4日
发明者A·S·莱特克 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司