通过蓝牙进行设备同步的制作方法
【技术领域】
[0001] 本文所描述的实施例总体涉及无线通信，更具体地，涉及针对中央(服务器)无线 通信设备和外围（客户端)无线通信设备之间的蓝牙?无线个人局域网(WPAN)通信协议提 供时间同步。
【背景技术】
[0002] 通过无线个人局域网，例如蓝牙互连的无线通信设备可利用使用时分多址(TDMA) 轮询方案的异步无连接链路(ACL)或使用保留时隙的同步面向连接(SCO)链路与其他无线 通信设备通信。一组互连的蓝牙设备可被称为微微网，并且包括主设备和一个或多个从设 备。主设备还可被称为中央设备，并且从设备可被称为外围设备。每个蓝牙设备可包括以 3.2kHz的速率递增的内部定时时钟，并且绝对时钟时间值可作为28位值被存储在蓝牙设备 中。蓝牙微微网中的所有设备根据特定序列在多个不同的频率信道之间同步跳频。为了使 微微网中的所有设备同步工作，例如，在发起主设备和从设备之间的连接时，主设备可向微 微网中的其他从设备提供关于其自己内部时钟值的信息。在蓝牙经典模式中，每个从设备 可基于在对从设备和主设备之间的连接进行初始化时提供的信息来计算从设备的时钟值 和主设备的时钟值之间的偏移值。每个设备的时钟可在连接期间继续独立地递增，并可随 时间而相对于彼此缓慢地漂移。从设备可通过基于何时从主设备接收分组来确定更新的时 间信息从而重新确定从设备的时钟与主设备的时钟的偏移值。由于蓝牙时钟每312微秒递 增一次，因此对于特定应用而言，尤其是在应用层水平上，蓝牙时钟的精度可能不够。
【发明内容】
[0003] 本文所公开的一些实施例提供针对中央无线通信设备和外围无线通信设备之间 的无线连接的时间同步。与应用和/或服务相关联的事件可在中央无线通信设备处打上时 间戳，并且可向外围无线通信设备发送一个或多个链路层消息以提供时间戳信息，从而在 外围无线通信设备处复制事件定时。第一链路层消息可包括关于内部无线通信协议(例如， 蓝牙)时钟的信息，以校准(和/或重置)外围无线通信设备处的对应的内部时钟值，从而匹 配中央无线通信设备的内部时钟值。第二链路层消息可包括关于蓝牙时钟的当前值以及用 于在蓝牙时钟值指定的时隙内（以比蓝牙时钟更精细的粒度)提供时间位置的偏移值的信 息。可在外围无线通信设备和中央无线通信设备之间建立"同步"连接时发送第一链路层消 息。可响应于中央无线通信设备处的事件发生而发送第二链路层消息，以提供时间戳基准， 外围无线通信设备可通过该时间戳基准来关联发生于中央无线通信设备处的事件的时间。 在一些实施例中，事件能够以周期性速率发生，并且第二链路层消息能够以低于该事件速 率的速率被发送（以使通信要求和/或功率消耗最小化），但该速率足以确保使用所提供的 时间信息的应用进行适当的时间同步。中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的事件 时间同步可实现功率效率，因为在中央无线通信设备将唤醒和/或侦听以接收针对特定应 用的信息并在传输之间进入休眠状态的已知或可预测时间段期间，外围无线通信设备可发 送针对特定应用的信息。可在比用于无线通信设备之间的通信的基础定时机制更精细的粒 度下实现事件的应用级同步。
[0004] 提供本
【发明内容】
的目的仅为概述一些示例性实施例，以便提供对本文所述主题的 一些方面的基本了解。因此，应当理解，上文所述的特征仅为示例，而不应理解为以任何方 式缩小本文所述主题的范围或实质。本文所述主题的其他特征、方面和优点将根据以下具 体实施方式、附图和权利要求书而变得显而易见。
【附图说明】
[0005] 通过参考结合附图所作的以下描述可最佳地理解所述实施例及其优点。这些附图 未必按比例绘制，并且决不会限制本领域的技术人员在不脱离所描述的实施例的实质和范 围的前提下对所描述的实施例所作的形式和细节方面的任何更改。
[0006] 图1示出了根据一些实施例可在一个或多个不同的无线通信网络中工作的无线通 信设备。
[0007] 图2示出了根据一些实施例将中央无线通信设备与多个无线通信网络和多个外围 无线通信设备互连的一组代表性无线通信路径。
[0008] 图3示出了根据一些实施例的中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的无线 个人局域网直接连接。
[0009] 图4示出了根据一些实施例用于在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间通 信的代表性同步轮询机制。
[0010]图5A示出了根据一些实施例在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间用于 时间同步的消息交换。
[0011] 图5B示出了根据一些实施例在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间用于 时间同步的另一种消息交换。
[0012] 图5C示出了根据一些实施例可用于在中央无线通信设备和外围无线通信设备之 间协调事件的时间同步的一组代表性内部信号。
[0013] 图5D示出了根据一些实施例可用于在中央无线通信设备和外围无线通信设备之 间协调事件的时间同步的内部信号的另一组代表性集合。
[0014] 图6示出了根据一些实施例在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间进行传 送以提供时间同步的消息的格式。
[0015] 图7示出了根据一些实施例用于通过中央无线通信设备和外围无线通信设备之间 的连接提供时间同步的代表性方法。
【具体实施方式】
[0016] 本文所描述的实施例总体涉及无线通信，更具体地，涉及针对中央(服务器)无线 通信设备和外围（客户端)无线通信设备之间的蓝牙无线个人局域网(WPAN)通信协议提供 时间同步。
[0017] 无线通信设备，并且具体地为移动设备，可结合多种不同的无线电接入技术(RAT) 以通过不同的无线网络提供连接，这些不同的无线网络提供不同的服务和/或能力。中央无 线通信设备可包括硬件和软件以根据WPAN通信协议(例如，如蓝牙@技术联盟(SIG)标准化 的通信协议)支持无线个人局域网(WPAN)。中央无线通信设备可发现兼容的外围无线通信 设备，并且可与找到的外围无线通信设备建立连接，以通过WPAN提供特定的服务。
[0018] 中央无线通信设备可充当可以作为"从"设备工作的一组外围无线通信设备的 "主"设备。中央无线通信设备可控制在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间形成的 网络上的通信。可以将该网络称为"微微网"，并且微微网上的无线通信设备进行的通信可 与由中央无线通信设备保持的内部时间时钟"同步"，该时钟可称为微微网时钟。例如，在对 中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的连接进行初始化时，中央无线通信设备可向 外围无线通信设备提供关于其自己内部时钟的值的信息，并且外围无线通信设备可使用该 信息以确定其自己的微微网时钟与中央无线通信设备的微微网时钟之间的偏移。蓝牙设备 基于同步轮询和响应机制，利用频分多址(FDMA)、在一组不同的频率信道间跳频以及时分 多址(TDMA)的组合来工作。中央无线通信设备能够以预先确定的时间间隔轮询外围无线通 信设备，并且外围无线通信设备可唤醒以侦听轮询并响应于轮询提供数据。外围无线设备 可在轮询时间段之间睡眠以节省功率。在一些实施例中，外围无线设备可仅在需要提供数 据时唤醒并在其他情况下睡眠。当数据分组在中央无线通信设备和外围无线通信设备之间 在物理层通道上被发送时，中央无线通信设备和外围无线通信设备之间的连接事件可发 生。对于每个连接事件，基于何时从中央无线通信设备接收到数据分组，外围无线通信设备 可重新对准其时钟或调节偏移值以实现其自己的内部微微网时钟与中央无线通信设备的 内部微微网时钟的同步。中央无线通信设备和外围无线通信设备可包括可提供更高层功能 的应用处理器(也称为主机处理器）。在一些实施例中，发生于一个无线通信设备例如中央 无线通信设备处的"系统"级或"应用"级事件可要求被同步到发生于另一个无线通信设备 例如外围无线通信设备处的系统级或应用级平行事件。每个无线通信设备都可利用不同的 绝对系统时间基准工作，从而需要一些方法用于向外围无线通信设备传达"何时"在中央无 线通信设备处发生事件(或反之亦然），其中在中央无线通信设备处发生事件的实际时间到 知道该事件的时间之间累积最小的延迟，并在外围无线通信设备处确定相关联的时间值。 如本文进一步所述，可提供方法和设备以利用一组链路层消息向外围无线通信设备传输事 件定时信息，该组链路层消息包括例如与中央无线通信设备中的蓝牙无线电路相关联的无 线时钟信息以及例如与中央无线通信设备中的主机/应用处理器相关联的系统时钟信息的 组合。外围无线通信设备中的相关联的无线处理电路例如蓝牙无线电路可向外围无线通信 设备中的主机/应用处理器提供精确的时钟信息，其继而可确定中央无线通信设备处发生 一个或多个事件的时间。可不使用与电压控制的晶体振荡器相关联的定时恢复来实现同 步，即，每个无线通信设备都可利用可相对于彼此漂移的多个独立时钟来工作。在一些实施 例中，可在使用无线个人局域网(WPAN)协议的无线通信设备之间传送定时。在一些实施例 中，可在使用功率降低的WPAN协议的无线通信设备之间传送定时。在一些实施例中，可在使 用蓝牙无线通信协议或蓝牙低功耗(BTLE)无线通信协议的无线通信设备之间传送定时。
[0019] 图1示出了用于无线通信设备102的一组重叠网络100。无线通信设备102可包括硬 件和软件的组合以通过一个或多个不同的无线网络单独地、分开地或以组合的形式提供无 线连接。无线通信设备102可包括硬件和软件以通过无线个人局域网（WPANH04提供通信， 该无线个人局域网(WPAN)可提供高功效连接，但工作范围有限。WPAN连接通常可将无线通 信设备102连接至外围无线通信设备，例如头戴式耳机、听筒、补充显示设备以及补充输入/ 输出设备。代表性的WPAN 104可根据蓝牙SIG所规定的通信协议来工作。蓝牙协议的不同版 本可提供不同的能力和服务，例如针对数据速率或功率消耗而优化。蓝牙无线通信协议的 一个版本可称为蓝牙"经典"，而另一更高功效的版本可称为蓝牙"低功耗"。无线通信设备 102还可包括硬件和软件以通过无线局域网(WLAN) 106提供通信，该无线局域网(WLAN)相比 WPAN 104可提供更高的数据速率和更大的工作范围。无线通信设备102可包括用于WPAN 104和WLAN 106的独立的硬件和软件。在一些实施例中，WPAN 104和WLAN 106可共享无线通 信设备102中的硬件元件和/或软件元件。WPAN 104和WLAN 106两者均可作为"局域"网工 作。无线通信设备102可包括附加的硬件和软件以提供例如用于与一个或多个蜂窝网络互 连的无线广域网(WWAN) 108能力。
[0020]图2示出了通过几种不同的无线通信技术与一组外部网络和一组外围无线通信设 备204A、204B、204C和204D互连的中央无线通信设备202。中央无线通信设备202可从一个或 多个分组交换网络和/或从一个或多个电路交换网络接收信息，分组交换网络和电路交换 网络的组合在图2中表示为公共交换电话网（PSTN)和"互联网"208的组合。中央无线通信设 备202可使用通过无线通信网络206提供的WWAN连接108来访问多种服务(例如语音呼叫、文 本消息、数据访问、视频呼叫、多媒体消息和媒体流）。类似地，中央无线通信设备202可使用 通过与宽带通信网络212互连的无线接入点(AP)210提供的WLAN连接106来访问类似的多种 服务。如图2所示，中央无线通信设备202的能力可通过添加与一个或多个外围无线通信设 备204的一个或多个WPAN连接104来补充。