BR112012022397A2

BR112012022397A2 - método de sincronização temporal em um sistema de comunicação sem fio, sistema de comunicação sem fio, e receptor sem fio

Info

Publication number: BR112012022397A2
Application number: BR112012022397-6A
Authority: BR
Inventors: Huai-Rong Shao; Ju-Lan Hsu; Chiu Ngo
Original assignee: Samsung Electronics Co., Ltd.
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2020-09-01
Also published as: MY165237A; WO2011108870A2; JP5912086B2; KR20130048124A; KR101849243B1; EP2532114A2; CA2791698A1; US20110216747A1; JP2013521692A; CA2791698C; RU2536178C2; RU2012137780A; MX2012010044A; AU2011221736B2; CN102783078B; CN102783078A; JP2016067025A; WO2011108870A3; EP2532114A4; JP6130471B2

Abstract

  MÉTODO DE SINCRONIZAÇÃO TEMPORAL EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO, SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO, E RECEPTOR SEM FIO Sincronização temporal em um sistema de comunicação sem fio compreende a transmissão de um quadro de sincronização a partir de um transmissor para um receptor através de um meio de comunicação sem fio. O quadro de sincronização inclui uma marcação de tempo indicando a hora local do transmissor quando um símbolo em uma posição predefinida do quadro de sincronização é colocado no meio de comunicação sem fio para a transmissão. O quadro de sincronização é recebido no receptor que determina uma hora de recebimento compreendendo a hora local do receptor quando o símbolo do quadro de sincronização foi recebido na camada física do receptor. A sincronização temporal é realizada mediante determinação de uma diferença entre a marcação de tempo e a hora de recebimento, e ajuste da hora local do receptor com base na diferença para sincronizar de forma temporal o receptor com o transmissor.

Description

MÉTODO DE SINCRONIZAÇÃO TEMPORAL EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO, E RECEPTOR SEM FIO

CAMPO TÉCNICO A presente invenção se refere à sincronização de relógio entre dispositivos de comunicação e, particularmente, se refere à sincronização de relógio exata para dispositivo se comunicando em redes sem fio.

FUNDAMENTOS DA TÉCNICA As especificações do protocolo de comunicação sem fio IEEE 802.11 para as redes sem fio definem um esquema de sincronização temporal para as estações sem fio em uma rede sem fio. Uma estação sem fio de ponto de acesso (AP) pode ler um relógio de sistema ao gerar um sinalizador e colocar informação de marcação de tempo no quadro de sinalização.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA Modalidades da presente invenção proporcionam um método e sistema para protocolo de sincronização de relógio de elevada exatidão para comunicação entre dispositivos em um sistema de comunicação tal como um sistema de comunicação sem fio compreendendo uma rede sem fio.

EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO De acordo com as modalidades da presente invenção,

i quando um pacote é criado pela camada MAC no AP, o pacote : recebe uma marcação de tempo com a hora do relógio local quando o pacote chega à camada PHY de AP para transmissão através do canal, mais propriamente do que a marcação de S tempo convencional na camada MAC de AP. Isso reduz o retardo de processamento (isto é, reduz o retardo de acesso no AP). Similarmente, o relógio de STA é lido na camada PHY de STA, mais propriamente do que na camada MC, quando o pacote é recebido pela camada PHY de SAT. Adicionalmente, o relógio de SAT é atualizado conforme necessário com base na marcação de tempo do pacote recebido. Isso reduz adicionalmente o retardo de processamento (isto é, reduz o retardo de recepção na STA).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 mostra um diagrama de blocos de um sistema de comunicação sem fio implementando a sincronização temporal, de acordo com uma modalidade da invenção. A Figura 2 mostra um diagrama de blocos de uma ? 20 camada de comunicação física (PHY) e uma camada de z comunicação de controle de acesso ao meio (MAC) em uma estação sem fio que implementa a sincronização de relógio em um sistema de comunicação sem fio compreendendo uma rede de área local sem fio, de acordo com as modalidades da presente invenção. A Figura 3A mostra um diagrama de temporização

] exemplar e fluxo de processo em que um ponto de acesso ' transmite um pacote de sincronização compreendendo um quadro de sinalização incluindo uma marcação de tempo para uma estação receptora em uma rede de área local sem fio (WLAN), de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 3B mostra um fluxograma de um processo para processo de sincronização de tempo de acordo com uma modalidade da presente invenção.

A Figura 4 mostra um diagrama de blocos de uma rede de área local sem fio compreendendo uma estação sem fio de transmissor e uma estação sem fio de receptor, implementando sincronização temporal, de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 5 mostra um diagrama exemplar de processo e temporização para as interações entre subcamada de procedimento de convergência de camada PHY (PLCP) e camada MAC, e adicionalmente entre subcamada PLCP de PHY e subcamada dependente de meio físico (PMD) PHY, da camada PHY da estação transmissora na Figura 4 para a : 20 sincronização temporal, de acordo com uma modalidade da . invenção.

A Figura 6 ilustra um processo exemplar e diagrama de temporização para as interações entre a camada MAC e a Ssubcamada PLCP de PHY, e também entre a subcamada PLCP de PHY e subcamada PMD de PHY, da camada PHY da estação receptora na Figura 4 para sincronização temporal, de acordo com uma modalidade da invenção.

7 A Figura 7 ilustra um diagrama de temporização e processo, exemplar para interações entre a camada MAC e a subcamada PLCP de PHY, e também entre a subcamada PLCP de PHY e à subcamada PMD de PHY, da camada PHY da estação transmissora na Figura 4 para sincronização temporal, de acordo com uma modalidade da invenção.

MELHOR MODO PARA REALIZAÇÃO DA INVENÇÃO Modalidades da presente invenção proporcionam um método e sistema para protocolo de sincronização de relógio de elevada exatidão para comunicação entre dispositivos em um sistema de comunicação tal como um sistema de comunicação sem fio compreendendo uma rede sem fio. Modalidades da invenção proporcionam sincronização exata de relógio através da interação entre camadas e subcamadas de comunicação para redes de comunicação sem fio.

Em uma modalidade, a presente invenção provê um processo para Sincronização temporal em um sistema de comunicação sem fio, compreendendo a transmissão de um ' 20 quadro de sincronização a partir de um transmissor sem fio 2 para um receptor sem fio através de um meio de comunicação sem fio, em que o quadro de sincronização inclui uma marcação de tempo compreendendo um tempo de transmissão indicando o tempo local de transmissor quando um símbolo em uma posição predefinida do quadro de sincronização é colocado no meio de comunicação sem fio para a transmissão.

O processo incluí ainda receber o quadro de sincronização To em uma camada física do receptor, e determinar um tempo de recepção compreendendo a hora local do receptor quando o símbolo do quadro de sincronização foi recebido a partir do 5 meio de comunicação sem fio na camada física do receptor.

O processo inclui ainda a provisão do quadro de sincronização recebido para uma camada de comunicação superior no receptor, em que o quadro de sincronização chega à camada de comunicação superior em um tempo de chegada indicando uma hora local do receptor na qual o quadro de Sincronização chega à camada superior.

O processo inclui ainda a sincronização temporal do receptor com o transmissor mediante determinação de uma diferença entre a marcação de tempo e o tempo de recepção, e o ajuste da hora local do receptor com a diferença para sincronizar de forma temporal o receptor com o transmissor.

Essas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão entendidos com a referência à descrição seguinte, reivindicações anexas e

: 20 figuras anexas. 2 MODO PARA A INVENÇÃO

A presente invenção provê um protocolo de sincronização de relógio de elevada exatidão para comunicação entre dispositivos em um sistema de comunicação tal como o sistema de comunicação sem fio compreendendo uma rede sem fio.

Modalidades da invenção proporcionam

' sincronização exata de relógio através da interação entre ' as camadas e subcamadas de comunicação para as redes de comunicação sem fio,

A Figura 1 mostra um diagrama de blocos de uma rede de área local sem fio exemplar 100 (tal como WLAN de acordo com os padrões IEEE 802.11), compreendendo múltiplas estações sem fio incluindo um AP 102 que funciona como um coordenador, e outras estações (STAs) 104 tal como STA:..., STA, em que a rede 100 é aperfeiçoada para implementar sincronização temporal de acordo com uma modalidade da presente invenção, conforme aqui descrito.

As estações sem fio realizam comunicação sem fio através de um link de comunicação tal como um meio de comunicação sem fio (por exemplo, canal de radiofrequência (RF)). A rede 100 implementa Sincronização exata de relógio entre uma pluralidade das estações sem fio através da interação entre as camadas e as subcamadas de comunicação para comunicação sem fio, de acordo com uma modalidade da invenção.

De acordo com uma modalídade da invenção, o AP 102 Es 20 e as STAS 104 implementam uma estrutura de quadro para . transmissão de dados entre os mesmos, utilizando transmissão de pacote por intermédio de camadas de comunicação incluindo uma Camada de Link de Dados compreendendo uma camada MAC, e uma camada PHY, tal como especificado no modelo de Interconexão de Sistemas Abertos (modelo OST). Em uma estação sem fio, a camada MAC recebe

' um pacote de dados incluindo dados de carga útil, e anexa , um cabeçalho MAC aos mesmos, para construir uma Unidade de Dados de Protocolo MAC (MPDU). O cabeçalho MAC inclui informação tal como um endereço de origem (SA) e um endereço de destino (DA). A MPDU é uma parte de uma Unidade de Dados de Serviço PHY (PSDU) e é transferida para uma camada PHY na estação sem fio tal como o AP para anexar um cabeçalho PHY (isto é, um preâmbulo PHY) na mesma para construir uma Unidade de Dados de Protocolo PHY (PPDU). O cabeçalho PHY inclui parâmetros para determinar um esquema de transmissão incluindo um esquema de codificação/modulação. Antes da transmissão como um pacote a partir do AP para uma STA, um preâmbulo é anexado na PPDU, o qual inclui informação de sincronização e estimação de canal.

A Figura 2 mostra um diagrama exemplar de blocos de uma camada PHY 110 e de uma camada MAC 111 em uma estação sem fio que implementa sincronização de relógio utilizando um módulo de gerenciamento de sincronização 112, de acordo t 20 com as modalidades da presente invenção. A camada PHY . incluí uma subcamada PLCP 110A, e uma subcamada PMD 110B.

Em uma implementação, a invenção permite a determinação ou estimação do retardo em diferentes camadas de comunicação (por exemplo, camada MAC 111, camada PHY 110), e também o retardo devido à informação passando entre as camadas de comunicação, em uma estação sem fio. Por

' exemplo, uma implementação da invenção provê sincronização : temporal de elevada exatidão nas camadas MAC/PHY mediante focalização nas interações de camada transversal /subcamada, ! conforme descrito adicionalmente abaixo.

De acordo com uma modalidade da invenção, sincronização temporal é obtida utilizando os sinais de sincronização (tais como sinalizadores de transmissão) através de um canal sem fio, diretamente nas camadas PHY/MAC de uma estação de transmissão sem fio (por exemplo, um AP 102) e uma estação receptora (por exemplo, uma STA 104) em uma rede de área local sem fio, para minimizar à instabilidade de retardo de sincronização. Quando uma estação receptora recebe um sinalizador com a marcação de tempo a partir de uma estação transmissora, O módulo de gerenciamento de sincronização 112 da estação receptora ajusta o valor de marcação de tempo com base no tempo de retardo na camada PHY 110 e também o retardo entre a camada PHY 110 e a camada MAC 111 na estação receptora. Então, a estação receptora pode ajustar seu relógio de sistema (hora z 20 local) para o valor ajustado da marcação de tempo no . sinalizador para sincronizar com o relógio de sistema da estação transmissora (por exemplo, o AP).

Parâmetros relacionados à temporização são passados entre as camadas ou subcamadas de comunicação para suportar sincronização temporal exata de acordo com as modalidades da invenção. A invenção também provê mecanismos de passagem de parâmetros relacionados à temporização entre a camada ' MAC 111 e a subcamada PLCP 110A, e também entre a subcamada PLCP 110A e à subcamada PMD 110B. Como tal, a invenção permite a gravação de tempo em camadas /subcamadas “de comunicação e passagem dos parâmetros entre as camadas e subcamadas de comunicação.

A Figura 3A ilustra um diagrama de temporização e fluxo de processo 20, exemplar, em que O AP transmite um pacote de sincronização compreendendo um quadro de sinalização incluindo uma marcação de tempo, para uma STA receptora. A STA receptora ajusta O valor de marcação de tempo do quadro de sincronização mediante ajuste de um retardo de processamento na camada PHY da STA receptora e também um retardo de passagem entre as camadas PHY e MAC da STA receptora quando ao menos uma porção do quadro recebido é processada e se desloca da camada PHY para a camada MAC da estação sem fio, A estação transmissora tem um relógio de sistema ajustado para uma hora local, e à estação receptora tem um F 20 relógio de sistema ajustado para uma hora local, em que à 2 hora local na estação receptora não precisa estar inicialmente sincronizada com a hora local na estação transmissora. Um cenário exemplar e procedimento para sincronização da hora local na estação receptora com à hora local na estação transmissora é como a seguir, de acordo com uma modalidade da presente invenção. A hora local ta0 é a hora quando o pacote inteiro é construído na camada MAC ] da estação transmissora, a qual nesse exemplo é o AP. A hora tal é a hora quando o símbolo em uma posição predefinida do pacote é colocado no canal sem fio pela camada PHY do AP. A hora ta3' é a hora quando o símbolo na posição predefinida do pacote é recebido a partir do canal sem fio pela camada PHY de uma SPA receptora. A hora ta4' é a hora quando o pacote recebido passa pela camada PHY da STA e alcança a camada MAC da STA.

Como há desvio de relógio, as leituras de hora/relógio local são diferentes no AP 102 e na STA 104. Na hora local ta0O, a camada MAC do AP aplica uma marcação de tempo de sinalização (isto é, Marcação de Tempo) como hora local tal quando um símbolo em uma posição predefinida no quadro de sinalização será colocado no canal sem fio por intermédio da camada PHY do AP. Em uma modalidade, a marcação de tempo (tal) compreende uma hora local estimada quando um símbolo do quadro de sinalização em uma posição predefinida no quadro de sinalização será colocado no canal z 20 sem fio por intermédio da camada PHY do AP (por exemplo, : duração de retardo médio entre ta0 e tal). Em outra modalidade, a marcação de tempo (tal) é determinada com base nas primitivas de temporização, tal como descrito adicionalmente abaixo em relação às Figuras 5-7. Retardo de propagação é o tempo de propagação de um bit no canal sem fio (por exemplo, um canal de transmissão de radiofrequência), na transmissão de um pacote (por ' exemplo, sinalizador) a partir do AP para à STA. O retardo de propagação é geralmente insignificante em relação à um intervalo de sinalizador, e é uma função da distância física entre a STA e o AP. Assim, o retardo de propagação varia para diferentes STAS que estão em diferentes distâncias a partir do AP. Contudo, quando as posições das STAs em relação ao AP são fixas, os retardos de propagação correspondentes são valores constantes. O retardo de propagação é pequeno e relativamente fácil de calcular em comparação com o retardo de processamento. Por exemplo, Se a distância entre um AP e uma STA for menor do que 100 metros, o retardo de propagação é menor do que 100/(3*10º) = 333.3 ns. Em um exemplo em que os sinalizadores são usados como pacotes de sincronização, O intervalo de sinalização indica o intervalo entre os pacotes de sincronização.

O retardo de processamento inclui o retardo de processamento no AP (isto é, retardo de acesso) e retardo ê 20 de processamento na STA (isto é, retardo de recepção). O . retardo de processamento no AP compreende o tempo para que | um bit passe de uma camada MAC de AP através da camada PHY de AP até o canal sem fio. Assim, para minimizar o retardo de processamento no AP, a marcação de tempo de pacote deve ser a mais próxima possível do tempo tal quando o símbolo na posição predefinida for colocado no canal sem fio.

] O retardo de processamento na STA compreende o : tempo necessário para que o símbolo na posição predefinida em um pacote recebido a partir do canal sem fio, seja processado na camada PHY de STA, alcance à camada MAC de i STA.

No exemplo mostrado na Figura 3A, O retardo de processamento ná STA compreende a diferença entre ta3' e ta4'. Assim, para minimizar o retardo de processamento na STA, a hora taá' na camada MAC de STA deve ser a mais próxima possível da hora ta3' quando O símbolo na posição predefinida é recebido na camada PHY de STA a partir do canal sem fio.

Na STA receptora, a camada PHY recebe o pacote de sinalização na hora local ta3' em que a camada PHY informa a hora de recepção ta3' à camada MAC na STA receptora.

Na hora local ta4' a camada MAC da STA receptora recebe oO pacote de sincronização a partir da camada PHY da estação receptora (isto é, a camada MAC de STA recebe o símbolo na posição predefinida do quadro recebido, a partir da camada PHY de STA na hora ta4'. E 20 O módulo de gerenciamento de sincronização da STA - receptora então determina uma diferença entre a marcação de tempo de sinalização e ta3i, em que: = Marcação de Tempo - ta3. A diferença (um número com sinal) é então adicionada à hora local taá para determinar uma hora local ajustada S como:

S=tal +.

' O relógio de sistema na estação receptora representando a hora local é ajustado para a hora local ajustada A. Como tal, oO relógio de sistema na estação receptora é sincronizado com O relógio de sistema na estação transmissora.

Com referência ao fluxograma na Figura 3B, uma implementação de um processo de sincronização temporal de elevada exatidão 300 de acordo com uma modalidade da presente invenção compreende os seguintes blocos de processo: Bloco 301: A camada MAC de AP gera um pacote de sincronização compreendendo um quadro de sinalização, e aplica a marcação de tempo de quadro de sinalização indicando uma hora local de AP para hora de transmissão (por exemplo, tal) quando um símbolo em uma posição predefinida no quadro de sinalização será colocado no canal sem fio por intermédio da camada PHY do AP.

Bloco 302: A camada PHY de AP começa a transmissão E 20 do sinalizador no canal sem fio. " Bloco 303: A camada PHY de STA começa o recebimento do quadro de sinalização no canal sem fio a partir do AP.

Bloco 304: A camada PHY de STA lê o relógio/hora local de STA para receber a hora (por exemplo, ta3') quando o símbolo na posição predefinida do quadro de sinalização chega à camada PHY de STA.

Bloco 305: A camada PHY de STA informa a hora de ' recebimento à camada MAC de STA e passa o quadro de sinalização para a camada MAC de STA.

Bloco 306: A camada MAC de STA recebe o quadro de sinalização a partir da camada PHY de STA, em que o quadro de sinalização chega à camada MAC de STA na hora de chegada local de STA (por exemplo, ta4').

Bloco 307: A camada MAC de STA determina a diferença (por exemplo,) entre a marcação e tempo de quadro de sinalização e o tempo de recepção (por exemplo, ta3').

Bloco 308: A camada MAC de STA adiciona a diferença (um número com sinal) à hora de chegada (por exemplo, tas') para determinar uma hora local revisada.

Bloco 309: O relógio de STA é ajustado para à hora local revisada, de tal modo que o relógio de STA é sincronizado com o relógio de AP.

Se a distância entre o AP e a STA pode ser estimada para determinar o retardo de propagação, a STA pode adicionalmente ajustar seu relógio (registrador de tempo) z 20 mediante subtração do retardo de propagação a partir da : hora local revisada.

Uma aplicação exemplar de uma modalidade do processo de sincronização descrito acima é descrita aqui, abaixo, para os padrões de comunicação sem fio de ondas milimétricas tal como a especificação IEEE 802.11ad através da faixa de frequência de 60 GHz, e especificação de

Wireless Gigabit Alliance (WiGig). WiGig se aplica à |

' tecnologia de comunicação sem fio de velocidade de multi- gigabit operando através da faixa de radiofrequência de 60 GHz.

WiGig é um esforço realizado pela indústria para definir uma especificação de interface de rede digital sem fio para a transmissão de sinal sem fio na faixa de frequência de 60 GHz e superior para redes de área local sem fio e dispositivos de rede de área local sem fio tal como eletrônica de consumidor (CE) e outros dispositivos eletrônicos incluindo rádios sem fio.

De acordo com a família de especificações de protocolo IEEE 802.11, a camada MAC provê as primitivas e uma interface para uma camada superior realizar os cálculos de temporização.

Isso é realizado mediante indicação da ocorrência do fim do último símbolo de um quadro de dados, específico para a camada superior, em que à camada superior registra uma marcação de tempo e envia a marcação de tempo através dos pacotes de dados de camada superior.

Modalidades da invenção proporcionam aperfeiçoamentos para $ 20 a especificação de protocolo IEEE 802.11 (tal como o padrão : IEEE 802.11ad), em que tais aperfeiçoamentos aqui descritos em relação às modalidades da invenção, incluem processos e arquiteturas para sincronização temporal entre uma estação transmissora e uma estação receptora de tal modo que artefatos tal como instabilidade de retardo causada pela interação entre a camada superior e a camada MAC, e entre a camada MAC e a camada PHY, são minimizados. l ' A Figura 4 mostra um diagrama exemplar de blocos de :

uma rede de área local sem fio 200 compreendendo uma estação sem fio de transmissor 201 e uma estação sem fio de receptor 210, de acordo com uma modalidade da invenção.

Cada uma das estações 201 e 210 é uma implementação exemplar da estação sem fio ilustrada na Figura 2 e descrita acima, de acordo com uma modalidade da invenção.

Conforme mostrado na Figura 4, a estação transmissora 201 inclui uma camada PHY 202, e uma camada MAC 203, A estação transmissora 201 implementa sincronização de relógio utilizando um módulo gerenciador de sincronização MAC 204 e um módulo gerenciador de sincronização PHY 205, configurados para operar nos pacotes de dados/sincronização 206 (incluindo informação de temporização/sincronização), de acordo com às modalidades da presente invenção.

A estação receptora 210 inclui uma camada PHY 212, e uma camada MAC 213, A estação receptora 210 provê sincronização de relógio utilizando um módulo gerenciador de É 20 sincronização MAC 214 e um módulo gerenciador de À sincronização PHY 215, configurados para operar nos pacotes de dados/sincronização 216, de acordo com as modalidades da presente invenção.

Os pacotes de dados/sincronização 216 compreendem pacotes de dados/sincronização 206, recebidos a partir da estação transmissora 201. Em uma implementação, a rede 200 implementa um

| protocolo de comunicação sem fio com base nos padrões IEEE ' 802.11, e adicionalmente provê sincronização temporal utilizando uma Função de Sincronização Temporal (TSF), de acordo com uma modalidade da invenção. A camada MAC 203 da estação transmissora 201 inclui um módulo gerenciador de sincronização MAC 204, e a camada PAY 205 inclui um módulo gerenciador de sincronização PHY 205, de acordo com uma modalidade da invenção. o módulo gerenciador de sincronização MAC 204 determina a hora de leitura de relógio atual quando informação em uma posição predefinida de um pacote 206 (por exemplo, um sinalizador ou outro quadro) é transmitida pela subcamada PMD 110B (Figura 2) da camada PHY 202 da estação transmissora 201 quando detectada pelo módulo gerenciador de sincronização PHY 205. A camada MAC 213 da estação receptora 210 inclui um módulo gerenciador de sincronização MAC 214, e à camada PHY 212 inclui um módulo gerenciador de sincronização PHY 215, de acordo com uma modalidade da invenção. O módulo gerenciador de sincronização MAC 214 determina a hora de z 20 leitura de relógio real quando uma posição predefinida de 2 um pacote 216 (por exemplo, um sinalizador ou outro quadro) é recebida pela subcamada PMD 110B da camada PHY 212 conforme detectado pelo módulo gerenciador de sincronização PHY 215.

Em uma modalidade da invenção, a posição | predefinida é ajustada para o ponto inicial do preâmbulo de um pacote/quadro.

A Figura 5 mostra um diagrama de S temporização e processo exemplar 30 para as interações entre a camada MAC e a subcamada PLCP PHY, e adicionalmente entre a subcamada PLCP PHY e subcamada PMD PHY, da camada PHY 202 na estação transmissora 201 (por exemplo, o AP 102 | na Figura 1) para comunicação de quadro (pacote), de acordo com uma modalidade da invenção.

A Figura 6 ilustra um diagrama de temporização e processo 40, exemplar, para as interações entre a camada MAC e a subcamada PLCP PHY, e também entre a subcamada PLCP PHY e subcamada PMD PHY, da camada 212 na estação receptora 210 (por exemplo, uma STA 104 na Figura 1) para comunicação de quadro (pacote), de acordo com uma modalidade da invenção.

Um cenário de operação exemplar de acordo com uma modalidade da invenção é descrito abaixo em conjunto com as Figuras 4-6. O módulo gerenciador de sincronização MAC 204 da estação de transmissão 201 (Figura 5) determina a leitura de relógio efetiva como a marcação de tempo (tal) quando o símbolo na posição predefinida é transmitido no canal sem ? 20 fio, através de um parâmetro TIME OF DEPARTURE dentro do 2 vetor TXSTATUS após a subcamada PLCP 110A emitir a primitiva PHY TXSTART.confirmation (TXSTATUS) (isto é, PHY- TXSTART.confirmation para a camada MAC 203. O parâmetro TIME OF DEPARTURE carrega O valor de tempo para o ponto inicial de preâmbulo, a ser transmitido na subcamada PMD 110B da camada PHY 202 da estação sem fio de transmissor

' 201. O vetor TXSTATUS representa uma lista de parâmetros | ' que a camada PHY provê para a camada MAC relacionados à transmissão de uma MPDU. Esse vetor TXSTATUS contém parâmetros operacionais PLCP e parâmetros operacionais PHY. O PHY TXSTART.confirmation é uma primitiva de serviço transmitida para a camada MAC por intermédio da camada PHY para iniciar uma transmissão MPDU.

C-PSDU indica uma PSDU codificada. Tipicamente, O esquema de codificação/modulação mais seguro é aplicado a um campo de sinal PHY no cabeçalho PHY, e uma verificação de redundância cíclica (CRC) adicional é adicionada para garantir que essa informação seja recebida corretamente no receptor. O cabeçalho MAC e os dados de carga útil são normalmente tratados igualmente e transmitidos utilizando o mesmo esquema de codificação/modulação que é menos robusto do que aquele para o campo de sinal PHY do cabeçalho PHY. O módulo gerenciador de sincronização MAC 214 da camada MAC 213 da estação receptora 210 (Figura 6) obtém a hora estimada em que o preâmbulo de quadro transmitido $ 20 começou a ser recebido na camada PHY 212 da estação s receptora 210 utilizando o parâmetro RX START OF FRAME OFFSET dentro de RXVECTOR após a subcamada PLCP da camada PHY 212 emitir à primitiva PHY RXSTART.indication (RXVECTOR) (isto é, PHY-RXSTART,.Ind) 1 25 para à camada MAC 213.

| O parâmetro RX START OF FRAME OFFSET carrega O deslocamento "temporal estimado (em unidades de 10 ' nanossegundos) a partir do momento no qual o início do preâmbulo correspondendo ao quadro de chegada (pacote) ' chega à camada PHY da estação receptora 210 (por exemplo, porta de antena), até o momento em que à primitiva PHY RXSTART.indication é emitida para a camada MAC 213.

Portanto, a hora quando a camada MAC de receptor 213 obtém a primitiva PHY RXSTART.indication(RXVECTOR) menos RX START OF FRAME OFFSET, fornece a hora estimada de recebimento de início de preâmbulo na estação receéptora

210.

PHY RXSTART.indication é uma indicação pela camada PHY para a camada MAC de que o PLCP recebeu um delimitador de quadro de início válido (SFD) e cabeçalho PLCP. A primitiva provê PHY RXSTART.indication(RXVECTOR). Oo vetor RXVECTOR representa uma lista de parâmetros que à camada PHY fornece à camada MAC a partir do recebimento de um cabeçalho PLCP válido ou a partir do recebimento do último bit de dados PSDU no quadro recebido. O vetor RXVECTOR : 20 contém ambos, MAC e parâmetros de gerenciamento MAC.

s Em uma implementação exemplar para um padrão de comunicação sem fio de ondas milimétricas (mm ou mmiWave), um mecanismo de sincronização de acordo com uma modalidade da invenção é como a seguir. A estação transmissora 201 transmite um pacote mmHWave tal como um quadro de Sinalização, ou um quadro de Anúncio, aplica o valor do !

| campo de marcação de tempo de quadro de modo que ele é ' igual ao valor do registrador de tempo TSF de transmissor na transmissão temporal do preâmbulo de quadro a partir da camada PHY 202 da estação sem fio 201 para o início do canal sem fio. O valor do campo de marcação de tempo de quadro inclui quaisquer retardos de estação transmissora enquanto ao menos uma parte do quadro se desloca através da camada PHY local de estação 202 a partir da interface MAC- PHY até a interface com o canal sem fio, na estação transmissora 201.

Na estação receptora sem fio 210, operando na faixa mmWave, o valor de marcação de tempo do quadro recebido é obtido e ajustado mediante adição de um montante igual ao retardo na estação receptora 210 quando ao menos uma porção do quadro recebido se desloca através da camada PHY local 212 mais o tempo desde que o preâmbulo começou a ser recebido na camada PHY 212 conforme estimado por RX START OF FRAME OFFSET. De acordo com outra modalidade da invenção, a z 20 posição predefinida em um quadro transmitido a partir da s estação de transmissão 201 para à estação de recepção 210 é ajustada para o ponto inicial do cabeçalho PLCP. O modo gerenciador de sincronização MAC 204 da camada MAC 203 da estação transmissora 201 obtém a hora de leitura de relógio real desde que a PHY TXSTART.confirmation (isto é, PHY- TXSTART. confirm) é emitida para a camada MAC 203 no início do cabeçalho PLCP.

] Na estação receptora 210, PMD DATA.ind (isto é, PM DATA. indication) é expedida a partir da subcamada PMD para a subcamada PLCP da camada PHY 212, no início do cabeçalho PLCP, em que o módulo gerenciador de sincronização PHY 215 da subcamada PLCP da estação receptora 210 determina quando o início do cabeçalho PLCP é recebido na subcamadda PMD da camada PHY 212. A PHY RXSTART.indication(RXVECTOR) é emitida para a camada MAC 213 no fim da PLCPheader.PMD DATA.ind informando o PLCP de que um Preâmbulo é detectado de forma bem-sucedida na subcamada PMD e os dados (cabeçalho PLCP) começarão a passar a partir da subcamada PMD para a subcamada PLCP.

De acordo com um aspecto da invenção, um parâmetro RX START TIME OF PLCP HEADER é adicionado ao RXVECTOR para registrar a hora quando a PMD DATA.ind é emitida para a subcamada PLCP da camada PHY 212 da estação receptora 210. O parâmetro RX START TIME OF PLCP HEADER carrega o valor de tempo indicando a hora em que o início do cabeçalho PLCP é É 20 recebido na subcamada PMD da camada PHY 212 da estação : receptora 210.

De acordo com outra modalidade dá invenção, para um padrão de comunicação sem fio de onda milimétrica, utilizando um mecanismo de sincronização de acordo com uma modalidade da invenção, a estação sem fio de transmissor 201 transmitindo um pacote mmWave tal como um quadro de

23 | Sinalizador, ou um quadro de Anúncio, ajusta o valor do ] campo de marcação de tempo de quadro de modo que ele é igual ao valor do registrador de tempo TSF de transmissor na hora em que a transmissão do primeiro símbolo de dados do cabeçalho PLCP do quadro para O canal sem fio é iniciada.

O valor da marcação de tempo inclui quaisquer retardos de estação transmissora enquanto ao menos uma porção do quadro se desloca através da camada PHY local de estação 202 a partir da interface MAC-PHY para sua interface com o canal sem fio, na estação transmissora 201. Na estação receptora sem fio 210, operando na faixa mmWave, o valor de marcação de tempo do quadro recebido é obtido e ajustado mediante adição de uma quantidade igual ao retardo da estação receptora através de ao menos uma porção do quadro recebido ao atravessar a camada PHY local 212 mais o tempo desde que o primeiro símbolo de dados do cabeçalho PLCP foi recebido na camada PHY 212 como indicado por RX START TIME OF PLCP HEADER.

Com referência ao diagrama de temporização e : 20 processo 50 exemplar na estação transmissora 201 na Figura s 7, de acordo com outra modalidade da invenção, a posição predefinida em um quadro transmitido a partir da estação transmissora 201 para a estação receptora 210 é ajustada para o ponto final do cabeçalho PLCP de um pacote/quadro.

Especificamente, a Figura 7 mostra uma interação exemplar entre as camadas/subcamadas MAC-PLCP-PMD na estação transmissora 201 com base na primitiva : PHY TXPLCPEND.indication provida de acordo com uma modalidade da invenção.

A primitiva PHY TXPLCPEND.indication (isto é, PHY- TXPLCPEND.indication) compreende uma sinalização para a camada MAC de transmissor, informando que a transmissão do cabeçalho PLCP no canal sem fio está concluída, em que a camada MAC pode gravar a hora quando PHY TXPLCPEND. indication é obtida como marcação de tempo (tal), de acordo com uma modalidade da invenção.

Na estação transmissora 201, isso possibilita a obtenção da hora diretamente utilizando à primitiva PHY TXPLCPEND.indication que é emitida para à camada MAC 203 quando a transmissão do cabeçalho PLCP é concluída na camada PHY 202. A camada MAC 203 da estação transmissora 201 obtém o relógio (hora local) quando a transmissão do cabeçalho PLCP é concluída na camada PHY 202, mediante registro da hora quando a primitiva PHY TXPLCPEND.indication é recebida a partir da subcamada ? 20 PLCP da camada PHY 202. Na estação receptora 210, a camada s MAC 213 obtém a hora local real (ta3') com base na PHY RXSTART.indication, em que a PHY RXSTART.indication é emitida para à camada MAC 213 no fim do cabeçalho PLCP (Figura 6). De acordo com uma modalidade da invenção, para definir PHY TXPLCPEND.indication, as seguintes condições

(aperfeiçoamentos) na Tabela 1 são providas para à | ' especificação TIEEE 802.11, "Standard for Information technology-Telecommunications and information exchange between systems-Local and metropolitan area networks?Specific requirements, Part 11: Wireless LAN Medium Access Control (MAC)and Physical Layer (PHY) Specifications", IEEE Computer Society, 12 de junho de 2007: Tabela 1 PHY-TXPLCPEND. indication Função - essa primitiva indica a conclusão de transmissão do cabeçalho PLCP para a entidade MAC local.

Semântica da primitiva de serviço - a semântica da primitiva é como a seguir: PHY-TXPLCPEND, indication Essa primitiva não tem parâmetros.

Quando gerada - a PHY-TXPLCPEND.indication é gerada por uma entidade PHY de transmissor para indicar a conclusão da transmissão do cabeçalho PLCP para a entidade Ú IMAC local. = Efeito do recebimento - o recebimento dessa primitiva pela entídade MAC fará com que a MAC registre à hora quando) essa primitiva é recebida apenas se TIME OF DEPARTURE REQUESTED for verdadeiro na PHY TXSTART.request correspondente.

] De acordo com uma modalidade da invenção, a estação ' transmissora 201 transmitindo um quadro mmWave tal como um quadro de Sinalizador ou um quadro de Anúncio, estabelece o valor do campo de marcação de tempo de quadro de modo que ele é igual ao valor do registrador de tempo TSF de transmissor na hora em que começa a transmissão do símbolo de dados contendo o primeiro bit da MPDU através do canal sem fim.

O valor da marcação de tempo inclui quaisquer retardos de estação transmissoraá enquanto ao menos uma porção do quadro se desloca através da PHY local 202 a partir da interface de camadas MAC-PHY até a interface com o canal sem fio, na estação transmissora 201. Quando operando na faixa mmW, na estação receptora 210, o valor de marcação e tempo do quadro recebido é obtido e ajustado mediante adição de uma quantidade igual ao retardo através da camada PHY local 212 da estação receptora 210 mais o tempo desde que O recebimento do último símbolo de dados do cabeçalho PLCP do quadro recebido foi concluído conforme indicado por 7 20 PHY RXSTART.indication na estação receptora 210. Ss O processo de sincronização exemplar na Figura 3A se aplica aos processos em relação às Figuras 5-7, contudo, o valor de marcação de tempo (tl) é determinado com base nas primitivas de temporização em relação às Figuras 5-7, mais propriamente do que a estimação em relação à Figura 3A.

Especificamente, ta0 é a hora quando o símbolo na posição predefinida no quadro está na camada MAC de ' transmissor, tal é a hora quando aquele símbolo é colocado no canal sem fio pelo transmissor, ta3' é o valor temporal quando aquele símbolo é recebido no canal sem fio pela camada PHY de receptor, ta4' é a hora quando o receptor começa o ajuste de relógio local após recebimento do símbolo (isto é, quadro de sinalizador ou outros quadros de sincronização que carrega informação de sincronização temporal tal como informação de marcação de tempo). O receptor ajusta seu valor de relógio local mediante adição ao mesmo (em que = tal-ta3'). A marcação de tempo inclui o valor tal. Embora certas modalidades sejam descritas para o AP e uma STA, modalidades da invenção também são aplicáveis à sincronização entre quaisquer duas STAs vizinhas. Assim, de acordo com a presente invenção, para obter exatidão de sincronização temporal superior entre o AP e às STAs, a hora de relógio local é lida em um local tão próximo quanto possível do ponto disparador de evento, o que significa que 7 20 o tempo de relógio local é lido na camada PHY para s minimizar o retardo de propagação e processamento.

De acordo com as modalidades da presente invenção, quando um pacote é criado pela camada MAC no AP, o pacote recebe a marcação de tempo com a hora do relógio quando o pacote chega à camada PHY de AP para à transmissão através do canal, mais propriamente do que a marcação de tempo convencional na camada MAC de AP. Isso reduz o retardo de ' processamento (isto é, reduz o retardo de acesso no AP). Similarmente, o relógio de STA é lido na camada PHY de STA, mais propriamente do que na camada MAC, quando o pacote é recebido pela camada PHY de STA. Adicionalmente, O relógio de STA é atualizado conforme necessário com base na marcação de tempo de pacote recebido. Isso reduz adicionalmente o retardo de processamento (isto é, reduz o retardo de recepção na STA).

Como é sabido por aqueles versados na técnica, as modalidades exemplares anteriormente mencionadas descritas acima podem ser implementadas de muitas formas, tal como instruções de programa para execução por um processador, como módulos de software, microcódigo, um produto de programa de computador em meios legíveis por computador, como circuitos lógicos, como circuitos integrados de aplicação específica, como firmware, como dispositivos eletrônicos de consumidor, etc., em dispositivos sem fio, em transmissores/receptores sem fio, em redes sem fio, etc.

7 20 Adicionalmente, as modalidades podem assumir a forma de uma s modalidade inteiramente de hardware, uma modalidade inteiramente de software ou uma modalidade contendo ambos os elementos, de hardware e de software. Modalidades da presente invenção foram descritas com referência às ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de bloco de métodos, equipamento (sistemas) e produtos de programa de computador de acordo com as modalidades da invenção.

Cada ' bloco de tais ilustrações/diagramas, ou suas combinações, pode ser implementado por instruções de programa de computador.

As instruções de programa de computador quando providas a um processador produzem uma máquina, de tal modo que as instruções, as quais executam por intermédio do processador criam meios para implementar as funções/operações especificadas no fluxograma e/ou diagrama de blocos.

Cada bloco no fluxograma/diagramas de bloco pode representar um módulo de hardware e/ou software ou lógica, implementando “modalidades da presente invenção.

Em implementações alternativas, as funções assinaladas nos blocos podem ocorrer fora da ordem assinalada nas figuras,

simultaneamente, etc.

Os termos: "meio de programa de computador", "meio utilizável por computador", "meio legível por computador" e "produto de programa de computador", são usados se referindo geralmente aos meios tais como memória principal, memória secundária, unidade de armazenamento removível, um 7 20 disco rígido instalado na unidade de disco rígido, e s sinais.

Esses produtos de programa de computador são meios para prover software ao sistema de computador.

O meio legível por computador permite que o sistema de computador leia os dados, instruções, mensagens ou Quadros de mensagens, e outra informação legível por computador a partir do meio legível por computador.

O meio legível por

] computador, por exemplo, pode incluir memória não volátil, ' tal como um disquete, ROM, memória flash, memória de unidade de disco, um CD-ROM, e outro meio de armazenamento permanente.

É útil, por exemplo, para transportar informação, tal como dados e instruções de computador, entre sistemas de computador.

Além disso, o meio legível por computador pode compreender informação legível por computador em um meio de estado transitório tal como um link de rede e/ou uma interface de rede, incluindo uma rede cabeada ou uma rede sem fio, que permite que um computador leia tal informação legível por computador.

Programas de computador (também denominados lógica de controle de computador) são armazenados na memória principal e/ou na memória secundária.

Programas de computador também podem ser recebidos por intermédio de uma interface de comunicação.

Tais programas de computador, quando executados, possibilitan que o Sistema de computador realize as características das modalidades, conforme aqui discutido.

Particularmente, os programas de computador, z 20 quando executados, possibilitan que o processador de s múltiplos núcleos realize os recursos do sistema de computador.

Consequentemente, tais programas de computador representam controladores do sistema de computador.

Embora a presente invenção tenha sido descrita com referência a certas versões da mesma; contudo, outras versões são possíveis.

Portanto, a essência e o escopo das reivindicações anexas não devem ser limitados à descrição das versões preferidas aqui contidas.

Claims

- REIVINDICAÇÕES -

1. MÉTODO DE SINCRONIZAÇÃO TEMPORAL EM UM SISTEMA DE COMUNICAÇÃO SEM FIO, caracterizado por compreender: transmitir um quadro de sincronização a partir de um transmissor sem fio para um receptor sem fio através de um meio de comunicação sem fio, em que o quadro de sincronização inclui uma marcação de tempo compreendendo uma hora de transmissão indicando a hora local do transmissor quando um símbolo em uma posição predefinida do quadro de sincronização é colocado no meio de comunicação sem fio para a transmissão; receber o quadro de sincronização de uma camada física do receptor; determinar uma hora de recebimento compreendendo a hora local do receptor quando o símbolo do quadro de sincronização foi recebido a partir do meio de comunicação sem fio na camada física do receptor; sincronizar de forma temporal o receptor com o transmissor mediante: determinar uma diferença entre a marcação de tempo e a hora de recebimento; e ajustar a hora local do receptor com base na diferença para sincronizar de forma temporal receptor com o transmissor.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda:

! 2 prover o quadro de sincronização recebido a uma camada de comunicação superior no receptor, em que o quadro de sincronização chega à camada de comunicação superior em um tempo de chegada indicando uma hora local do receptor na qual o quadro de sincronização chegou à camada superior; em que a sincronização temporal do receptor com o transmissor compreende: utilizar a marcação de tempo do quadro de sincronização recebido para determinar uma diferença entre a marcação de tempo e à hora de recebimento; determinar a hora local revisada com base em uma combinação da hora de chegada e a diferença; e atualizar a hora local do receptor com base na hora local | revisada para sincronizar de forma temporal o receptor com o transmissor.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda: ler um relógio local de transmissor para obter a hora local quando um símbolo em uma posição predefinida do pacote de sincronização é colocado no meio de comunicação sem fio para transmissão para o receptor; e ler o relógio local de receptor para obter a hora local quando um símbolo em uma posição predefinida do pacote de sincronização é recebido no meio de comunicação sem fio a partir do transmissor.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1,

caracterizado por a sincronização temporal do receptor com o transmissor compreender: ajustar a hora local do receptor mediante adição de um retardo de processamento na camada física de receptor e um retardo de processamento entre a camada física e a camada de comunicação superior.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a marcação de tempo compreender uma hora de transmissão estimando a hora local do transmissor quando um símbolo em uma posição predefinida do quadro de sincronização é colocado no meio de comunicação sem fio para a transmissão.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: a marcação de tempo compreender uma hora local do transmissor quando um símbolo em uma posição predefinida do quadro de sincronização é colocado no meio de comunicação sem fio para a transmissão.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por: o sistema de comunicação sem fio compreender uma rede de área local sem fio; o transmissor compreender uma camada de controle de acesso ao meio (MAC) e uma camada física (PHY) para comunicação sem fio; e o receptor compreender uma camada MAC e uma camada PHY para comunicação sem fio, a camada de comunicação superior do receptor compreende a camada MAC.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por: | a posição predefinida ser ajustada para o ponto inicial do preâmbulo do quadro de sincronização.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a posição predefinida ser ajustada para O ponto inicial do cabeçalho PLCP do quadro de sincronização.

10. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a posição predefinida ser ajustada para O ponto final do cabeçalho PLCP do quadro de sincronização.

11. RECEPTOR SEM FIO, caracterizado por compreender: uma camada física (PHY) disposta para comunicação sem fio, incluindo receber um quadro de sincronização a partir de um transmissor sem fio através de um meio de comunicação sem fio, o quadro de sincronização incluindo uma marcação de tempo compreendendo um tempo de transmissão indicando a hora local do transmissor quando um símbolo em uma posição predefinida do quadro de sincronização é colocado no meio de comunicação sem fio para transmissão para o receptor; e um módulo de sincronização configurado para determinar a hora de recepção compreendendo a hora local do receptor quando o símbolo do quadro de sincronização foi recebido a partir do meio de comunicação sem fio na camada física do receptor, e para prover o quadro de sincronização recebido a uma camada de comunicação superior no receptor, 5 em que o quadro de sincronização chega à camada de comunicação superior em uma hora de chegada indicando a hora local do receptor na qual o quadro de sincronização chega à camada superior; o módulo de sincronização de receptor sendo operável para sincronizar de forma temporal o receptor com o transmissor mediante: determinação de uma diferença entre a marcação de tempo e a hora de recebimento; e ajuste da hora local do receptor com a diferença para sincronizar de forma temporal o receptor com o transmissor.

12. Receptor sem fio, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o módulo de sincronização do receptor ser operável para sincronizar de forma temporal o receptor como (transmissor mediante: uso da marcação de tempo do quadro de sincronização recebido para determinar uma diferença entre a marcação de tempo e o tempo de recebimento; determinação de uma hora local revisada com base em uma combinação do tempo de chegada e a diferença; e atualização da hora local do receptor com base na hora local revisada para sincronizar de forma temporal o receptor com o transmissor.

13. Receptor sem fio, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por: o módulo de sincronização do receptor ser operável para ler um relógio local de receptor para obter a hora local. quando um símbolo em uma posição predefinida do pacote de sincronização é recebido no meio de comunicação sem fio a partir do transmissor.

14. Receptor sem fio, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o módulo de sincronização do receptor ajustar a hora local do receptor mediante ajuste de um retardo de processamento na camada física do receptor e um retardo de processamento entre a camada física e a camada de comunicação superior.

15. Receptor sem fio, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a marcação de tempo compreender um tempo de transmissão estimando a hora local do transmissor quando um símbolo em uma posição predefinida do quadro de sincronização é colocado no meio de comunicação sem fio para a transmissão.