CN101489290A

CN101489290A - 接收装置、信号处理系统以及信号接收方法

Info

Publication number: CN101489290A
Application number: CNA2008100030001A
Authority: CN
Inventors: 黄祯治; 沈家庆
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Current assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2008-01-15
Filing date: 2008-01-15
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2028-01-15
Also published as: CN101489290B

Abstract

一种适用于无线局域网络的接收装置、信号处理系统、以及信号接收方法。该信号处理系统包含有一发送装置与一接收装置。发送装置周期性的发送信标信号，其中，信标信号存有发送装置端的运作时钟的时间同步信息。而接收装置则接收该些信标信号，依据上述时间同步信息来将其自身产生的接收时钟信号与发送装置的运作时钟同步，且接收装置根据此校准的同步时钟来接收该些信标信号。

Description

接收装置、信号处理系统以及信号接收方法

技术领域

本发明涉及一种局域网络技术，特别是涉及一种无线局域网络技术。

背景技术

一般在无线局域网络(Wireless Local Area Network，WLAN)的应用中，为了省电之故在没有实际传输与接收信号的时间间隔，通信用户(WirelessStation，STA)会进入省电模式，并在固定的周期内回到正常模式以便接收存取器(Access Point，AP)的信号。如果存取器没有传收数据的需求，便又再度进入省电模式，直到下一个周期。

在正常模式中，通信客户端装置(STA)是以一高频时钟(通常是MHz)进行接收或是传输的功能；而在省电模式中，为了节省电力的消耗，通常会以一低频时钟来运作。而此低频时钟的频率虽低，但仍须准确-因为，若太快启动正常模式将增加耗电；而太慢启动正常模式会漏掉来自无线局域网络存取器的信号、造成联机中断。一般为了使省电模式的低频时钟准确，客户端装置便须外挂一低频的晶体或震荡器，来提供用户装置端稳定且准确的时钟信号，例如一32.768KHz的时钟信号。但是，此一外挂的装置将造成生产成本的提高。

发明内容

本发明的目的之一在提供一种适用于无线局域网络的接收装置及方法，而达成不需外挂一时钟产生器仍可准确接收发送的功能。

本发明的目的之一在提供一种适用于无线局域网络的接收装置及方法，而达成更省电的功能。

本发明的目的之一在提供一种适用于无线局域网络的接收装置及方法，而达成接脚(pin)数目的减少。

本发明的一实施例提供了一种适用于一无线局域网络的接收装置。该接收装置接收来自一发送装置的一第一信标(beacon)信号与一第二信标信号，其中，该第一信标信号包含一第一时间戳印，该第二信标信号包含一第二时间戳印。接收装置包含有一接收电路、一计算电路、以及一时钟调整电路。该接收电路用以接收第一信标信号与第二信标信号。计算电路耦接接收电路，用以计数第一信标信号与第二信标信号之间的一时间间隔，以得到一第一数值，且依据第一时间戳印与第二时间戳印，来得到一第二数值。时钟调整电路耦接计算电路，且用以根据第一与第二数值来调整一接收时钟信号，并输出该接收时钟信号。其中，接收装置根据接收时钟信号以使得该接收装置与发送装置达到同步。

本发明的一实施例提供了一种适用于一无线局域网络的信号处理系统。该信号处理系统包含有一发送装置与一接收装置。其中，接收装置包括有一内建时钟产生器用于产生一内建时钟信号。发送装置用以发送出多个信标信号，其中，多个信标信号存有发送装置运作时钟的时间信息。而接收装置用于接收多个信标信号，且其内建时钟产生器。该接收装置可依据多个信标信号的时间信息以及内建时钟信号来产生的一接收时钟信号，并且接收装置可根据接收时钟信号来使得该接收装置与发送装置达到同步。

本发明的一实施例提供了一种适用于一无线局域网络的信号接收方法。该无线局域网络中包括有一接收装置以及一发送装置。该方法包含有下列步骤：接收来自发送装置的一第一信标信号与一第二信标信号，其中，第一信标信号包含一第一时间戳印，第二信标信号包含第二时间戳印。计算第一及第二信标信号之间的时间间隔，以得到一第一数值。依据第一与第二时间戳印，以得到一第二数值。之后，根据第一与第二数值来调整一接收时钟信号；以及接收装置根据接收时钟信号以使得该接收装置与发送装置达到同步。

附图说明

图1A显示本发明一实施例的接收装置的示意图。

图1B显示本发明一实施例的接收装置的运作波形图。

图2显示本发明另一实施例的接收装置的示意图。

图3显示本发明一实施例的信号接收方法的流程图。

图4显示本发明另一实施例的信号接收方法的流程图。

附图符号说明

10、10’：接收装置

11：计算电路

Rv：接收电路

111：内建时钟产生器

112、21：计数器

113：计算器

OT：第二时钟产生器

MUX：多路复用器

12：时钟调整电路

121：判断单元

122：第一时钟产生器。

具体实施方式

以下参考图式详细说明本发明实施例的无线局域网络接收装置，并且相同的元件将以相同的符号标示。须注意，本发明实施例的接收装置可适用于各种无线局域网络，例如适用于目前规格的基础结构的无线局域网络(Infrastructure Wireless LAN)或无基础结构的无线局域网络(Ad HocWireless LAN)。当然，熟悉本领域的技术者应能理解，在不脱离本发明的申请专利范围下，本发明的接收装置亦可适用于目前其它或未来发展出的各种规格与结构的无线局域网络。

图1A系显示本发明一实施例的接收装置10的示意图。该接收装置10用以接收一发送装置(例如存取器(Access Point，AP))传送的多个信标(beacon)信号Bc，并与该发送装置进行通信与数据传输。其中，多个信标信号存有发送装置运作时钟的时间信息，例如第一信标信号Bc1的第一时间信息的字段中至少包含有一第一时间戳印(Timestamp)，而第二信标信号Bc2的第二时间信息的字段中至少包含有一第二时间戳印。举例而言，在IEEE 802.11的规范中，该时间戳印为一八字节的数据，用于记录该发送装置的时序同步功能定时器(Timing Synchronization Function Timer，TSF TIMER)的时间值。此值为各通信客户端装置(Wireless Station，STA)作为同步运作的参考。当然，本发明的技术并不局限于IEEE 802.11的规范，只要是发送装置能提供其运作的时间信息给接收装置的应用，均适用于本发明；同样地，发送装置供给的时间信息亦不局限于本实施例的时间戳印。

本发明实施例的接收装置10可运作在一正常模式与一省电模式(睡眠模式)。而以下的说明仅着重于接收装置10在省电模式时的运作方式。因此，图标中只显示与省电模式相关的电路，并不显示正常模式所需的电路。熟悉本领域的技术者，应当能够在阅读本发明实施例的电路与说明后，根据本发明揭露的技术来实现包含有省电模式与正常模式的完整接收电路。

请参考图1A，本发明一实施例的接收装置10包含有一接收电路Rv、一计算电路11、以及一时钟调整电路12。

该接收电路Rv接收到第一信标信号Bc1以产生一第一控制信号c1；以及接收到第二信标信号Bc2以产生第二控制信号c2。

计算电路11耦接收电路Rv，且用以计数接收到第一信标信号Bc1与第二信标信号Bc2之间的一时间间隔，以得到一第一数值v1；同时，计算电路11还计算第一与第二信标信号Bc1、Bc2字段中分别包含的第一时间戳印与第二时间戳印的差值，以得到一第二数值v2。一实施例中，该计算电路11包含有一内建时钟产生器111、一第一计数器112、以及一计算器113。

内建时钟产生器111可为一各种型式的震荡电路，其用于产生一低频时钟信号CKin，例如一32.768KHZ的时钟信号。而第一计数器112根据第一控制信号c1开始计数该时钟信号CKin，且根据第二控制信号c2停止计数时钟信号CKin，以求得上述第一数值v1。例如，在第一信标信号Bc1进入接收电路Rv时，第一计数器112根据第一控制信号c1开始计数时钟信号CKin的次数，直到接下来的第二信标信号Bc2输入时，第一计数器112再根据第二控制信号c2停止计数时钟信号CKin的次数，以得到第一数值v1。而计算器113则计算第一信标信号Bc1字段中的第一时间戳印与第二信标信号Bc2字段中的第二时间戳印的差值，以得到上述第二数值v2。在另一实施例中，计算器113也可以额外产生一微调信号Tn，以协助时钟调整电路12微调其最终产生的接收时钟信号BCO。其中，微调信号Tn是计算器113在第一与第二信标信号Bc1、Bc2的期间测量电路系统所产生的各种微调信息，例如接收装置10处于正常模式的时间、温度、电压等相关信息。

而时钟调整电路12耦接计算电路11，且用以根据第一与第二数值v1、v2来调整其产生的一接收时钟信号BCO，并输出接收时钟信号BCO至接收电路Rv，以令接收电路Rv根据接收时钟信号BCO来判断应为该省电模式或是该正常模式。所以，接收装置10便可根据接收时钟信号BCO以使得接收装置10本身与发送装置达到同步。须注意，一实施例中，时钟调整电路12根据第一、第二数值v1、v2来调整接收时钟信号BCO的快慢；当然，其亦可额外根据上述微调信号Tn来微调其接收时钟信号BCO的准确度。一实施例中，时钟调整电路12包含有一判断单元121与一第一时钟产生器122。该判断单元121，根据第一数值v1与第二数值v2来产生一参数ref(未图示)，且比较该参数ref与一预设的目标信标区间值Tg，以产生一比较结果ru。须注意，在另一实施例中，判断单元121可同时根据第一数值v1、第二数值v2、及微调信号Tn来产生该参数ref(未图示)。而第一时钟产生器122根据比较结果ru来调整其产生的接收时钟信号BCO。其中，目标信标区间值Tg是指接收装置10向发送装置注册该接收装置10会由省电模式苏醒为一般模式的周期长度。

须注意者，之后接收装置10将根据接收时钟信号BCO来与发送装置通信，亦即接收装置10将根据该接收时钟信号BCO来与发送装置达到同步。举例而言，如图1B所示，每一接收时钟信号BCO使能时间的设定早于信标信号一预设时间x1，因此，接收装置10将在接收时钟信号BCO使能时(时间点t1-x1)苏醒(Wake up)，先进入正常模式，以使其在时间点t1时便可准确地接收信标信号Bc。而接收装置10收到信标信号Bc后，便根据信标信号Bc中的帧数据来进行数据传输，在数据传输完成后再度进入省电模式，直到下一次接收时钟信号BCO使能时才苏醒并准备好，以接收下一个信标信号；或是，帧数据可能指示不须作任何动作，则接收装置10便根据通信协议在指定的时间进入省电模式，直到下一次接收时钟信号BCO使能时才苏醒。

一实施例，该接收装置10亦可克服内建时钟产生器111受外部环境影响的频率不稳定问题，其运作的详细说明如下：

首先，假设预设的目标信标区间值Tg为400ms-即图1B中的BCNITV的长度预设应为400ms，且假设内建时钟产生器111的频率为32.768KHZ。第一信标信号Bc1记载的第一时间戳印为1200ms，第二信标信号Bc2记载第二时间戳印为1602ms。接着，计算器113则可得到表示两信标信号Bc1与Bc2的时间间隔的第二数值v2＝402ms。同时，则每一毫秒(ms)第一计数器112可数到32次，因此在收到第一与第二信标信号Bc2的期间，共可数得v1＝402×32＝12864次。

接着，判断单元121接收第一与第二数值v1、v2，且同时根据预设的目标信标区间值Tg，来求得实际信标区间值BCNITV。判断单元121的运算方程式如下：

BCNITV＝(Δu32/ΔRx_BCN_TSF)×Tg...(1)

其中，BCNITV为实际信标区间值；Δu32表示第一计数器112在两信标信号Bc1与Bc2之间，所计数32.768KHZ内建时钟产生器111频率得到的次数，Δu32即为v1；ΔRx_BCN_TSF表示两信标信号Bc1与Bc2的时间戳印相减的差值，ΔRx_BCN_TSF即为v2；Tg为预设的目标信标区间值400ms。若将上述数值代入方程式(1)则可得到

BCNITV＝((402×32)/(1602-1200))×400＝12800。

最后，判断单元121再根据该实际信标区间值的数值12800产生一判断结果信号ru给第一时钟产生器122。由方程式中的数值可知，本实施例中，发送装置的运作周期与接收装置10的内建时钟产生器111的周期相等，均等于402ms，即表示接收装置10的接收时钟信号BCO与发送装置的时钟同步。

此外，假设该内建时钟产生器111因外部环境(工艺、温度、电压...等)的影响，以及发送装置因为信道被占用而在第2007ms才发送出第二信标信号Bc2，此时通过接收电路Rv接收信标信号Bc2，而第一计数器112计数信标信号Bc1与Bc2期间内建时钟产生111的时钟CKin的次数，且因每一毫秒第一计数器112可数到32次，所以可假设经第一计数器112计数后可得到第一数值v1＝815×32＝26080次；且经计算器113计算第一时间戳印1200与第二时间戳印后2007可得到第二数值v2＝2007-1200＝807ms。接着，将该些数值代入方程式(1)，则可得到实际信标区间值BCNITV＝((815×32)/(2007-1200))×400＝12926.88。藉由上述两个实际信标区间值BCNITV的数据变化(由12800变化为12926.88)，可视为内建时钟产生器111受到工艺、电压、温度飘移等环境因素的影响情形。故接收装置10可根据该数据变化程度(可视为受到工艺、电压、温度飘移的影响情形)而相应地调整第一时钟产生器122的接收时钟信号BCO的快慢，使接收时钟信号BCO仍可对准发送装置的运作时钟(TSF time)，而使接收装置10可在适当的时间苏醒，正确地接收到信标信号Bc。

须注意者，虽然发送装置发出信标信号Bc的时间，可能会因为该发送装置认为信道(Channel)有其它装置占用而延迟，一直到通道变空时才会继续传信号如上述实施例中信标信号须等到2007ms才被发送装置送出，所以有时两信标信号Bc的期间的误差可能为几百微秒(Microsecond)；但由于一些相关规范(例如：IEEE 802.11)中规定：只有在发送装置真正可送出信标信号时，发送装置才会将其本地计数器(Local counter)所计数的值附在时间戳印字段上，让所有与发送装置联机的接收装置能够对准发送装置计数器所计数的时间。又因为本发明实施例的接收装置根据时间戳印来计算，所以，发送装置发送信标信号Bc的快慢并不会对本发明实施例的接收装置的处理造成影响。

一较佳实施例，接收装置10可克服各种环境因素，以产生准确低频接收时钟信号BCO。发送装置10暂时存储该第一计数器112所计数的第一数值v1，即接收装置10依据该第一计数器112所计数的第一数值v1以得到多个计数值v1₁、v1₂、v1₃...v1_n(n为正整数)。利用任一数学算法(例如：最小均方法(LMS)、各种线性回归法(Linear Regression)、移动平均值(Movingaverage)、以及其它算法)分析该n个计数值即可得出一估测值。再根据该估测值来调整第一时钟产生器122的接收时钟信号BCO即可消除温度及电压引起的变化。该例如：将该n个计数值取其移动平均值(Moving averagevalue)，例如：k个计数值的移动平均值为：v1k＝(v1_m+v1_m+1+v1_m+2+...+v1_m+k-1)/k...(2)

其中，m、k为正整数。当然，另一实施例中，亦可利用学习机制或是根据经验法则，来判断下一个受到温度或/及电压变化的第一数值v1，以作为第一时钟产生器122调整其接收时钟信号BCO快慢的依据。

对不同的芯片而言，计数两信标信号Bc间的周期或多个信标信号的移动平均值所得到的v1或v1k会因为工艺飘移产生差异，但是由于此一v1或v1k是与发送装置的频率同步，因此本发明亦可克服工艺的影响。

另一实施例，本发明实施例的接收装置10尚提供下列功能，即当发送装置送出的信号因信道品质改变而暂时无法正确接收信标信号Bc时，则其可自动改变上述方程式2中计数区间累计的数值V1_m以及自动调整应该采用多大的k值，来达到相同的自动校正功能。

此外，请参考图2，该图显示了本发明另一实施例的接收装置10’。此接收装置10’具有一校正模式，例如当接收装置10’刚启动时、一固定期间、认为有须求(如：接收装置10’连续发生多次没有正常接收到信标信号Bc，可能意味着联机发生问题，或是与发送装置的时间同步出现较大而无法补偿的误差)时，会进入该校正模式。该接收装置10’中额外增加了一第二计数器21与一多路复用器MUX，并且在接收装置10’外部增设了一第二时钟产生器OT。在此校正模式时，第二计数器21便开始计数第二时钟产生器OT产生的第二时钟信号CKot，并将计数得到的第三数值v3输出至多路复用器MUX。接着，判断单元121便根据第一数值v1与第三数值v3来得知并补偿该内建时钟产生器111的变化。补偿方式有很多方式。例如：其一：根据第一数值v1与第三数值v3产生一调整信号aj来校准内建时钟产生器111；其二：根据第一数值v1与第三数值v3来调整该第一时钟产生器122。一实施例，直接利用第二计数器21计以输出第三数值v3给判断单元121，以使判断单元121可根据第三数值v3来直接校准第一时钟产生器122，一直到接收电路Rv收到信标信号Bc之后，才令接收装置10回到省电模式。

再者，图3显示本发明一实施例的一种信号接收方法的流程图。图4显示本发明另一实施例的一种信号接收方法的流程图。由于其相关步骤已在上述内容提及，相信熟悉本领域的技术者当可轻易明了，所以省略其描述。

因此，本发明实施例的接收装置10、10’可较现有技术的电路更省电、节省原本需要的外挂时钟产生器、且节省芯片的原本需外挂时钟产生器时所需的两根接脚(Pin)、使芯片可以采用更小的包装使该芯片更适合于行动或手持系统的应用，达成降低生产成本与缩小产品体积的功效。

以上虽以实施例说明本发明，但并不因此限定本发明的范围，只要不脱离本发明的要旨，该行业者可进行各种变形或变更。

Claims

1.一种接收装置，适用于一无线局域网络，接收来自一发送装置的一第一信标信号与一第二信标信号，其中该第一信标信号包含一第一时间戳印，该第二信标信号包含一第二时间戳印，该接收装置包含有：

一接收电路，用于接收该第一信标信号与该第二信标信号；

一计算电路，耦接该接收电路，用以计数该第一信标信号与第二信标信号之间的一时间间隔，以得到一第一数值，且依据该第一时间戳印与该第二时间戳印，以得到一第二数值；以及

一时钟调整电路，耦接该计算电路，用于根据该第一与第二数值来调整一接收时钟信号，并输出该接收时钟信号；

其中，该接收装置根据该接收时钟信号以使得该接收装置与该发送装置达到同步。

2.如权利要求1所述的接收装置，其中，该计算电路包含有：

一内建时钟产生器，用于产生一时钟信号；

一第一计数器，根据该时钟信号以计数该第一与该第二信标信号间的该时间间隔以求得该第一数值；以及

一计算器，计算第一时间戳印与第二时间戳印的差值，以得到该第二数值。

3.如权利要求1所述的接收装置，其中，该时钟调整电路包含有：

一判断单元，根据该第一数值与该第二数值来产生一参数，且比较该参数与一目标信标区间值，以产生一比较结果；以及

一第一时钟产生器，接收该该比较结果，并根据该比较结果以调整该接收时钟信号。

4.如权利要求1所述的接收装置是在省电模式、即睡眠模式中产生该接收时钟信号。

5.如权利要求4所述的接收装置，是在该接收时钟信号使能时苏醒，且使能的时间点早于该信标信号输入的时间点一预设时间。

6.如权利要求2所述的接收装置，更包含有：

一第二时钟产生器，用以产生一第二时钟信号；以及

一第二计数器，在一校正模式时计数该第二时钟信号，以产生一第三数值，且提供该第三数值来校准该内建时钟产生器。

7.如权利要求1所述的接收装置，其中该，接收装置为一通信客户端装置。

8.如权利要求1所述的接收装置，其中，该时钟调整电路依据该第一与第二信标信号期间的一微调信息以调整该接收时钟信号。

9.一种信号处理系统，适用于一无线局域网络，包含有：

一发送装置，用于发送出多个信标信号，其中，该多个信标信号存有该发送装置运作时钟的时间信息；以及

一接收装置，用以接收该多个信标信号，该接收装置包括有：

一内建时钟产生器，用以产生一内建时钟信号；

其中，该接收装置依据该多个信标信号的该时间信息以及该内建时钟信号来产生的一接收时钟信号；

10.如权利要求9所述的系统，其中，该时间信息包含有时间戳印。

11.如权利要求10所述的系统，其中，该接收装置包含有：

一接收电路，用于接收一第一信标信号与一第二信标信号；

一第一计数器，根据该内建时钟信号来计数该第一信标信号与该第二信标信号间的一时间间隔，以求得一第一数值；

一计算器，计算该第一信标信号的一第一时间信息与该第二信标信号的一第二时间信息的差值，以得到一第二数值；

一第一时钟产生器，根据该比较结果调整该接收时钟信号。

12.如权利要求9所述的系统，是在省电模式、即睡眠模式中产生该接收时钟信号。

13.如权利要求9所述的系统，是在该接收时钟信号使能时苏醒，且使能的时间点早于该信标信号输入的时间点一预设时间。

14.如权利要求9所述的系统，其中，该接收装更置包含有：

一第二时钟产生器，用以产生一第二时钟信号；以及

一第二计数器，计数该第二时钟信号，以产生一第三数值，且提供该第三数值来校准该内建时钟产生器。

15.如权利要求9所述的系统，其中，该发送装置为一无线局域网络存取器或一无线局域网络工作站。

16.如权利要求11所述的系统，其中，该接收装置依据该第一与该第二信标信号期间的一微调信息以调整该接收时钟信号。

17.一种信号接收方法，适用于一无线局域网络，该无线局域网络中包括有一接收装置以及一发送装置，该方法包含有：

接收来自该发送装置的一第一信标信号与一第二信标信号，其中，第一信标信号包含一第一时间戳印，第二信标信号包含第二时间戳印；

计算该第一及该第二信标信号之间的时间间隔，以得到一第一数值；

依据该第一与该第二时间戳印，以得到一第二数值；以及

根据该第一与该第二数值来调整一接收时钟信号；

18.如权利要求17所述的方法，是运作在一无线局域网络接收装置的省电模式时。

19.如权利要求17所述的方法，该接收时钟信号的使能时间点早于该信标信号输入的时间点一预设长度。