CN104243129A - 接收器、计算时间差的方法以及程序 - Google Patents

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CN104243129A CN201410242872.9A CN201410242872A CN104243129A CN 104243129 A CN104243129 A CN 104243129A CN 201410242872 A CN201410242872 A CN 201410242872A CN 104243129 A CN104243129 A CN 104243129A
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Abstract

本发明提供了接收器、计算时间差的方法以及程序。该接收器包括第一延迟时间计算单元，所述第一延迟时间计算单元被配置为计算指示所述发送器的发送信号的发送与所述接收器对所述发送信号的接收之间的时滞的第一延迟时间，第二延迟时间计算单元，所述第二延迟时间计算单元被配置为计算指示所述接收器的响应信号的发送与所述发送器对所述响应信号的接收之间的时滞的第二延迟时间，以及时间差计算单元，所述时间差计算单元被配置为计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差。

Description

接收器、计算时间差的方法以及程序
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年6月10日提交的日本优先专利申请JP2013-121589的权益，其全部内容合并于此以供参考。
技术领域
本公开涉及接收器，计算时间差的方法以及程序。
背景技术
基于IEEE1588精确时间协议(PTP)标准的模式可以示例为通过使用接收器与发送器之间的通信来校正接收器中的时钟时间的方法。此外，在JP2010-232845A中公开的技术被示例为通过使用同步数据包来校正接收器中的时钟时间的技术。
发明内容
当基于IEEE1588PTP标准的通信模式被采用时，发送器发送发送信号与接收器对所述发送信号进行接收之间的时滞(在下文中，有时候被称为“去路延迟时间”)等于接收器发送响应信号与发送器对响应信号的接收之间的时滞(在下文中，有时候被称为“返回路径延迟时间”)，或去路延迟时间的平均值等于返回路径延迟时间的平均值是必要的。不过，在执行接收器与发送器之间通信的实际网络中，去路延迟时间不大可能等于返回路径延迟时间，或去路延迟时间的平均值不大可能等于返回路径延迟时间的平均值。因此，即使当基于IEEE1588PTP标准的通信模式被采用时，接收器中的时钟时间没有必要被校正得更加精确。
而且，在例如JP2010-232845A中公开的技术中，接收器通过对时间上毗邻的同步控制包的接收时刻差和发送时刻差之间的差异进行累积运算，估算去路延迟时间。因此，当例如在JP2010-232845A中公开的技术被采用时，可以通过只使用去路延迟时间，估算接收器与发送器之间通信的延迟时间。不过，当例如在JP2010-232845A中公开的技术被采用时，需要向接收器事先提供最小延迟时间值作为估算延迟时间的条件。因此，即使当例如在JP2010-232845A中公开的技术被采用时，通过使用事先准备的最小延迟时间值，更准确地矫正接收器中时钟时间是没有必要的。
本公开的实施例提供新颖和改善的能够计算发送器中的时钟时间与接收器中的时钟时间之间的时间差的接收器、计算时间差的方法以及程序。
根据本公开的实施例，提供一种接收器，包括：第一延迟时间计算单元，所述第一延迟时间计算单元被配置为基于指示发送器发送所述发送信号的时间的第一时间信息和指示接收器接收所述发送信号的时间的第二时间信息，计算指示发送器的发送信号的发送与接收器对所述发送信号的接收之间的时滞的第一延迟时间，第二延迟时间计算单元，所述第二延迟时间计算单元被配置为基于指示接收器发送对应于所述发送信号的响应信号的时间的第三时间信息和指示发送器接收所述响应信号的时间的第四时间信息，计算指示在接收器的响应信号的发送与发送器对所述响应信号的接收之间的时滞的第二延迟时间，以及时间差计算单元，所述时间差计算单元被配置为基于所计算的第一延迟时间和所计算的第二延迟时间，计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差。所述时间差计算单元通过在不使用滤波器而是使用逻辑运算的情况下，计算作为时滞的第一延迟时间和第二延迟时间中的固定延迟分量。
根据本公开的实施例，提供一种计算时间差的方法，所述方法包括基于指示发送器发送所述发送信号的时间的第一时间信息和指示接收器接收所述发送信号的时间的第二时间信息，计算指示发送器的发送信号的发送与接收器对所述发送信号的接收之间的时滞的第一延迟时间，基于指示接收器发送对应于所述发送信号的响应信号的时间的第三时间信息和指示发送器接收所述响应信号的时间的第四时间信息，计算指示在接收器的响应信号的发送与发送器对所述响应信号的接收之间的时滞的第二延迟时间，以及基于所计算的第一延迟时间和所计算的第二延迟时间，计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差。在所述计算时间差的步骤中，第一延迟时间和第二延迟时间中的固定延迟分量作为时滞通过使用逻辑运算而没有使用滤波器进行计算。
根据本公开的实施例，其提供一种程序，所述程序促使计算机执行以下步骤：基于指示发送器发送所述发送信号的时间的第一时间信息和指示接收器接收所述发送信号的时间的第二时间信息，执行计算指示发送器的发送信号的发送与接收器对所述发送信号的接收之间的时滞的第一延迟时间，基于指示接收器发送对应于所述发送信号的响应信号的时间的第三时间信息和指示发送器接收所述响应信号的时间的第四时间信息，计算指示在接收器的响应信号的发送与发送器对所述响应信号的接收之间的时滞的第二延迟时间，以及基于所计算的第一延迟时间和所计算的第二延迟时间，计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差。在所述计算时间差的步骤中，第一延迟时间和第二延迟时间中的固定延迟分量作为时滞通过使用逻辑运算而没有使用滤波器进行计算。
根据本公开的一个或多个实施例，计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差是可能的。
附图说明
图1示出用于解释基于IEEE1588PTP标准的模式的示意图；
图2示出用于解决当基于IEEE1588PTP标准的模式被使用时引起的潜在问题的接收器的示例性配置的框图；
图3示出偏移计算单元的示例性配置的框图，所述偏移计算单元被包括在使用基于IEEE1588PTP标准的模式的接收器中；
图4示出根据第一实施例的接收器的示例性配置的框图；
图5示出被包括在根据第一实施例的接收器中的偏移计算单元的示例性配置的框图；
图6示出用于解释被包括在根据第一实施例的接收器中的偏移计算单元的过程步骤的示例的示意图；
图7示出用于解释被包括在根据第一实施例的接收器中的偏移计算单元的过程步骤的示例的示意图；
图8示出用于解释被包括在根据第一实施例的接收器中的偏移计算单元的过程步骤的示例的示意图；
图9示出根据第二实施例的接收器的示例性配置的框图；
图10示出被包括在根据第二实施例的接收器中的偏移计算单元的示例性配置的框图；
图11示出被包括在根据第二实施例的接收器中的偏移计算单元的示例性配置的框图；
图12示出被包括在根据第二实施例的接收器中的偏移计算单元的示例性配置的框图；
图13示出被包括在根据第二实施例的接收器中的偏移计算单元的示例性配置的框图；
图14示出用于解释从被包括在根据第二实施例的接收器中的偏移计算单元中的过程以及在图2中示出接收器中所包括的偏移计算单元和降噪滤波器单元中的过程获得的模拟结果的示例的曲线图；以及
图15示出用于解释从被包括在根据第二实施例的接收器中的偏移计算单元的过程以及在图2中示出的接收器中所包括的偏移计算单元和降噪滤波器单元中的过程获得的模拟结果示例的曲线图。
具体实施方式
在下文中，将通过参考随附的绘图，更详细描述本公开的优选实施例。应当明白，在本说明书和随附绘图中，具有基本相同功能和结构的结构元件具有相同的参考数字标号，以及这些结构元件的重复解释被省略。
本说明书将以下列次序进行。
1.根据本公开的实施例的计算时间差的方法
2.根据本公开的实施例的接收器
3.根据本公开的实施例的程序
(根据本公开的实施例的计算时间差的方法)
在根据本公开的实施例的接收器的配置的描述之前，将首先描述根据本公开的实施例的计算时间差的方法。在下面，根据本公开的实施例的计算时间差的方法将通过举例说明根据本公开的实施例的接收器执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的过程的情况进行描述。
[I]在使用现有技术中的技术的情况下的问题示例
如上所述，如果基于IEEE1588PTP标准的模式或包括在JP2010-232845A中公开的技术的现有技术被使用，接收器中的时钟时间没有必要被更精确校正。在根据本公开的实施例计算时间差的方法的描述之前，将详细描述作为通过异步网络校正接收器中的时钟的时间的一种方法的基于IEEE1588PTP标准的模式以及由所述模式产生的问题示例。
在IEEE1588PTP标准中，发送器中的时钟时间与接收器中的时钟时间之间的同步通过发送器与接收器之间四种消息类型的发送和接收实现。这四种消息类型是同步消息(在下文中，有时候被称为“Sync”消息)，追踪消息(在下文中，有时候被称为“FollowUp”消息)，延迟请求消息(在下文中，有时候被称为“DelayRequest”消息)，以及延迟响应消息(在下文中，有时候被称为“DelayResponse”消息)。
图1示出用于解释基于IEEE1588PTP标准的模式的示意图。
发送器向接收器发送Sync消息，以通知所述接收器启动时间同步操作(S100)。
当在步骤S100中接收器收到从发送器发出的Sync消息时，接收器指定作为通过接收器中的时钟测量出的Sync消息的接收时间的Sync接收时间t2，以及使用指示Sync接收时间t2的时间信息(对应于将在后面描述的根据本公开的实施例的第二时间信息)供处理。
在Sync消息的发送后，发送器还向接收器发送FollowUp消息，以通知接收器时间同步操作的启动时间信息(S102)。在这里，在这个步骤S102中发送的FollowUp消息包括例如指示作为由发送器中的时钟测量的Sync消息发送时间的Sync发送时间t1的时间信息(对应于将在后面描述的根据本公开的实施例的第一时间信息)。
当接收器在步骤S102中接收从发送器发送的FollowUp消息时，接收器向发送器发送DelayRequest消息，以请求发送器发送DelayResponse消息(S104)。在这里，DelayRequest消息和将在后面描述的根据本公开的实施例的响应信号相对应。此外，接收器指定作为由接收器中的时钟测量的DelayRequest消息的发送时间的DelayRequest发送时间t3，以及使用指示DelayRequest发送时间t3的时间信息(对应于将在后面描述的根据本公开的实施例的第三时间信息)供处理。
当发送器在步骤S104中接收从接收器发送的DelayRequest消息时，发送器响应于接收到的DelayRequest消息，向接收器发送DelayResponse消息(S106)。在这里，发送器指定作为由发送器中的时钟测量的DelayRequest消息的接收时间的DelayRequest接收时间t4。接着，发送器向接收器发送包括指示DelayRequest接收时间t4的时间信息(对应于将在后面描述的根据本公开的实施例的第四时间信息)的DelayResponse消息。
例如，在图1中示出的信号的发送和接收在接收器与发送器之间执行，以及因此，接收器使用Sync发送时间t1、Sync接收时间t2、DelayRequest发送时间t3以及DelayRequest接收时间t4供处理。
更为具体地，假设通过使用允许发送器和接收器中的时钟的时钟频率彼此一致的机制(将在后面描述)，在发送器中的时钟的时钟频率和接收器中的时钟的时钟频率一致的条件下，当去路延迟时间等于返回路径延迟时间时，满足下列方程式(1)和(2)。在这里，在方程式(1)和(2)中，“偏移”表示发送器中的时钟与接收器中的时钟之间的时间差。
t2-t1＝延迟时间+偏移   (1)
t4-t3＝延迟时间-偏移   (2)
当使用基于IEEE1588PTP标准的模式时，接收器通过使用例如下面的方程式(3)，通过计算在方程式(1)和(2)表示的“偏移”，计算发送器中的时钟与接收器中的时钟之间的时间差。接着，当使用基于IEEE1588PTP标准的模式时，通过使用所计算的时间差校正接收器中的时钟，实现发送器与接收器中的时钟之间的同步。
偏移＝{(t2-t1)-(t4-t3)}×(1/2)   (3)
当基于IEEE1588PTP标准的模式被使用时，例如通过使用在方程式(3)中示出的运算，作为发送器与接收器中的时钟之间的时间差的偏移被确定。不过，在发送器与接收器之间执行通信的实际网络中，去路延迟时间不大可能等于返回路径延迟时间，或去路延迟时间的平均值不大可能等于返回路径延迟时间的平均值。换句话说，即使假设当去路延迟时间的平均值等于返回路径延迟时间的平均值时，在发送器与接收器彼此通信的实际网络中，去路延迟时间与返回路径延迟时间将会针对每个数据包而发生变化。
因此，即使当通过使用基于IEEE1588PTP标准的模式计算的发送器与接收器中的时钟之间的时间差(在下文中，这类时间差有时候被简称为“偏移”)被使用时，接收器中的时钟的时间不可能被校正的更加精确。
[II]用于解决由现有技术中的技术使用产生的问题的方法示例
当基于IEEE1588PTP标准的模式被使用时，降低每个数据包中由去路延迟时间和返回路径延迟时间的潜在变化产生的影响的方法可以包括使降噪滤波器例如低通滤波器工作于计算出的偏移的方案。
图2示出用于解决当基于IEEE1588PTP标准的模式被使用时会产生的问题的接收器10的示例性配置的框图。在图2中，还示出网络90，所述接收器通过网络90与发送器通信。可供选择地，接收器10可以被配置为不通过网络90与发送器执行直接通信。
网络90的示例包括有线网络，例如局域网(LAN)或广域网(WAN)，无线网络，例如无线局域网(无线LAN或简化为WLAN)或使用基站的无线广域网(无线WAN或简化为WWAN)，以及使用通信协议例如传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)的互联网。
接收器10被配置为包括，例如，网络接口12，同步控制包接收单元14，去路延迟时间计算单元16，频率误差计算单元18，频率误差确定单元20，降噪滤波器单元22，PID控制单元24，同步控制包发送单元26，返回路径延迟时间计算单元28，偏移计算单元30，降噪滤波器单元32，PID控制单元34，时钟生成单元36，以及计数器38。
而且，接收器10可以被配置为包括控制器(未示出)，所述控制器被配置为包括微处理单元(MPU)或用于控制整个接收器10的各种类型处理电路，或包括生成时间信息的时间信息生成单元(未示出)。此外，接收器10可以被配置为包括时序信号生成单元(未示出)，所述时序信号生成单元生成用于同步和处理各种类型信号例如图像信号的时序信号。
网络接口12是经由网络90执行与发送器通信的通信机构(或直接通信，不通过网络)。接收器10经由网络接口12接收消息，例如在图1中示出的Sync、FollowUp和DelayResponse以及发送在图1中示出的DelayRequest消息。DelayRequest消息由同步控制包发送单元26发送。此外，同步控制包发送单元26向返回路径延迟时间计算单元28发送时间信息，所述时间信息指示当DelayRequest消息被发送时的时间t3。
网络接口12的示例包括LAN终端以及发送/接收电路，通信天线和RF电路，IEEE802.15.1端口和发送/接收电路，IEEE802.11b端口和发送/接收电路，等诸如此类。
同步控制包接收单元14向去路延迟时间计算单元16发送由网络接口12接收的Sync或FollowUp消息，以及向返回路径延迟时间计算单元28发送由网络接口12接收的DelayResponse消息。
去路延迟时间计算单元16被配置为包括，例如执行在方程式(1)中示出的运算的加法器。去路延迟时间计算单元16向计算频率误差的频率误差计算单元18和计算偏移的偏移计算单元30发送通过方程式(1)获得的运算结果。
接收器10具有控制系统，在所述控制系统中通过方程式(1)获得的和由频率误差计算单元18接收的运算结果通过降噪滤波器单元22、PID控制单元24、时钟生成单元36以及计数器38被发送并被反馈到去路延迟时间计算单元16。在这里，所述控制系统对应于设置在接收器10中的机构，其允许发送器中的时钟和接收器中的时钟的时钟频率彼此一致。
在这里，降噪滤波器单元22被配置为包括降噪滤波器，例如低通滤波器，以及消除被包含在从频率误差计算单元18发送的频率误差中的噪音。PID控制单元24执行比例-积分-导数(PID)控制。
时钟生成单元36包括压控振荡器(VCO)或生成时钟信号的类似装置。在这里，由时钟生成单元36生成的时钟信号可以被用作用于处理各种类型信号例如图像信号的处理时钟。
计数器38基于要被发送的时钟信号更新计数值。计数器38的计数值可以被用于在时间信息生成单元(未示出)中生成时间信息或被用于在时序信号生成单元(未示出)中生成时序信号。
频率误差计算单元18的运算结果也被发送到频率误差确定单元20，以及频率误差确定单元20控制在检查到所述运算结果落入给定的频率限制范围内的时间时PID控制单元24和PID控制单元34的操作。频率误差确定单元20对应于使接收器10中的时间控制先于时钟频率控制之前的机构。
返回路径延迟时间计算单元28被配置为包括，例如执行在方程式(2)中示出的运算的加法器。去路延迟时间计算单元28向偏移计算单元30发送通过方程式(2)获得的运算结果。
偏移计算单元30基于通过方程式(1)获得的和从去路延迟时间计算单元16发送的运算结果(即去路延迟时间)以及通过方程式(2)获得的和从返回路径计算单元28发送的运算结果(即返回路径延迟时间)，来计算偏移。偏移计算单元30通过执行在方程式(3)中示出的运算计算偏移。
图3示出偏移计算单元30的示例性配置的框图，所述偏移计算单元被包括在使用基于IEEE1588PTP标准的模式的接收器10中。在图3中，“Δ21(j)”表示数据包j(其中，j是正整数)的去路延迟时间，以及“Δ43(j)”表示数据包j的返回路径延迟时间。此外，在图3中，从偏移计算单元30输出的算得的偏移被表示为“Offset”。
偏移计算单元30被配置为包括加法器50和乘法器52。加法器50计算去路延迟时间与返回路径延迟时间之间的差值。乘法器52将计算出的差值乘以1/2。
需要指出，偏移计算单元30的配置不限于上述的配置。例如，偏移计算单元30可以被配置为包括除法器，所述除法器将计算出的差值除以2，从而代替乘法器52。
偏移计算单元30通过采用例如在图3中示出的配置，执行在方程式(3)中示出的运算。
接收器10的示例性配置将返回参照图2进行描述。接收器10具有控制系统，在所述控制系统中，在偏移计算单元30中通过方程式(3)获得的运算结果通过降噪滤波器单元32、PID控制单元34、时钟生成单元36以及计数器38发送并反馈到返回路径延迟时间计算单元28。
在这个控制系统中，降噪滤波器单元32被配置为包括消除被包含在所述运算结果(即通过方程式(3)获得和从偏移计算单元30发送的偏移)中的噪声的降噪滤波器，例如低通滤波器。PID控制单元34执行PID控制。
接收器10通过采用例如在图2中示出的配置实施基于IEEE1588PTP标准的模式。此外，接收器10促使降噪滤波器单元32工作于所述运算结果，即在偏移计算单元30中通过方程式(3)获得的偏移，以及从而降低每个数据包中去路延迟时间和返回路径延迟时间中的潜在变化产生的影响是可能的。
不过，如图2所示，例如当用于解决通过使用基于IEEE1588PTP标准的模式所造成的问题的方法被使用时，接收器10有必要设置降噪滤波器单元32，以及由于在降噪滤波器单元32中的处理，所以更可能在接收器10的控制中出现延迟。此外，去路延迟时间(从发送器到接收器的延迟时间)与返回路径延迟时间(从接收器到发送器的延迟时间)的平均值之间的差异可以是偏移误差。
因此，即使当用于解决通过使用基于IEEE1588PTP的模式所产生的问题的方法被使用时，接收器中时钟的时间也不是一定被更加精确地被校正。
而且，如上所述，当例如在JP2010-232845A中公开的技术被使用时，向接收器事先提供最小延迟时间值作为估算延迟时间的条件是必要的。因此，即使当例如在JP2010-232845A中公开的技术被使用时，通过使用事先设置的最小延迟时间值，接收器中的时钟时间也不是一定被校正的更加精确。
[III]根据本公开的实施例的计算时间差的方法概述
如果网络延迟被认为是划分成固定延迟分量和可变延迟分量的两个分量，那么，固定延迟分量可以和没有输出队列切换延迟的影响的最小延迟时间相对应，以及可变延迟分量可以和被输出队列切换延迟影响的幅度相对应。例如，在使用解决通过使用基于IEEE1588PTP标准的模式产生问题的方法的情况下，根据本公开的实施例接收器通过使用逻辑运算而不设置降噪滤波器例如低通滤波器，来将对应于去路延迟时间的第一延迟时间和对应于返回路径延迟时间的第二延迟时间中的固定延迟分量计算，作为“发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差”(在下文中，有时候被简称为“时间差”)。
更为具体地，根据本公开的实施例的接收器通过使用例如在下面进行描述的(1)计算第一延迟时间的过程，(2)计算第二延迟时间的过程，以及(3)计算时间差的过程，计算“发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差”。
(1)计算第一延迟时间的过程
根据本公开的实施例的接收器计算指示发送信号的发送与接收器对所述发送信号的接收之间的时滞的第一延迟时间。根据本公开的实施例的接收器基于例如指示发送器发送发送信号的时间的第一时间信息和指示接收器接收所述发送信号的时间的第二时间信息，计算第一延迟时间。
更为具体地，根据本公开的实施例的接收器执行例如在方程式(1)中示出的运算作为与计算第一延迟时间的过程相关的过程。在方程式(1)中，t1和由第一时间信息指示的时间相对应，以及t2和由第二时间信息指示的时间相对应。换句话说，根据本公开的实施例的第一延迟时间和去路延迟时间相对应(相当)。
在这里，根据本公开的实施例的发送信号的示例包括在图1中示出的Sync消息，以及指示在图1中示出的Sync接收时间t2的时间信息与第二时间信息相对应。此外，指示被包含在图1中示出的FollowUp消息中的Sync发送时间t1的时间信息与第一时间信息相对应。当然，根据本公开的实施例的所述发送信号、第一时间信息和第二时间信息不限于通过使用在图1中示出的基于IEEE1588PTP标准的通信所发送或接收的信号的应用。
(2)计算第二延迟时间的过程
根据本公开的实施例的接收器计算指示接收器对响应信号的发送与发送器对对应于发送信号的响应信号的接收之间的时滞的第二延迟时间。根据本公开的实施例的接收器基于例如指示接收器发送响应信号的时间的第三时间信息和指示当发送器接收所述响应信号的时间的第四时间信息，计算第二延迟时间。
更为具体地，根据本公开的实施例的接收器执行例如在方程式(2)中示出的运算作为与计算第二延迟时间的过程相关的过程。在方程式(2)中，t3和由第三时间信息指示的时间相对应，以及t4和由第四时间信息指示的时间相对应。换句话说，根据本公开的实施例的第二延迟时间和返回路径延迟时间相对应。
在这里，根据本公开的实施例的响应信号的示例包括在图1中示出的DelayRequest消息，以及指示在图1中示出的DelayRequest发送时间t3的时间信息与第三时间信息相对应。此外，例如指示被包含在图1中示出的DelayResponse消息中的DelayRequest接收时间t4的时间信息与第四时间信息相对应。当然，根据本公开的实施例的所述响应信号、第三时间信息和第四时间信息不限于通过使用在图1中的基于IEEE1588PTP标准的通信所发送或接收的信号的应用。
(3)计算时间差的过程
根据本公开的实施例的接收器基于(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)所计算的第一延迟时间和(2)的过程(计算第二延迟时间的过程)所计算的第二延迟时间，计算时间差。在这里，在所述计算时间差的过程中，第一延迟时间和第二延迟时间中的固定延迟分量通过使用逻辑运算而没有使用滤波器被计算出以作为时滞。此外，在所述计算时间差的过程中，不像例如在JP2010-232845A中公开的技术一样，没有必要事先知道最小延迟时间值。根据本公开的实施例的计算时间差的过程的具体示例将在后面描述。
根据本公开的实施例的接收器通过执行作为与根据本公开的实施例计算时间差的方法相关的过程的(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)、(2)的过程(计算第二延迟时间的过程)以及(3)的过程(计算时间差的过程)，计算“发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差”。
在这里，在(3)的过程(计算时间差的过程)中，根据本公开的实施例的接收器通过使用逻辑运算而不使用任何滤波器，计算第一延迟时间和第二延迟时间中的固定延迟分量作为时滞。因此，根据本公开的实施例的接收器可以防止由于使用滤波器的过程所导致的这种控制延迟或在使用解决通过使用基于IEEE1588PTP标准的模式产生的问题的方法的情况下出现的偏移误差。
而且，在(3)的过程(计算时间差的过程)中，根据本公开的实施例的接收器没有必要预先知道诸如最小延迟时间值，以及从而与在使用例如在JP2010-232845A中公开的技术的情况相比，更可能更精确地计算时间差。
因此，根据本公开的实施例的接收器能够更加精确地计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差。
需要指出，与根据本公开的实施例计算时间差的方法有关的过程不限于(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)到(3)的过程(计算时间差的过程)。
例如，根据本公开的实施例的接收器可以进一步基于通过执行(3)的过程(计算时间差的过程)所计算的时间差，执行校正接收器中时钟的时间的过程(校正过程)。
在这里，根据本公开的实施例的校正过程示例可以包括基于所计算的时间差调整用于控制计数器的计数值的时钟信号的过程(不直接校正计数器的值的过程)以及基于所计算的时间差重写计数器值的过程(直接校正计数器值的过程)。
例如，如参照图2所示，被包括在接收器中的计数器的值(计数值)用于生成时间信息。因此，根据本公开的实施例的接收器可以在根据本公开的实施例的校正过程中，通过直接或间接改变计数器的值校正接收器中时钟的时间。
(根据本公开的实施例的接收器)
接下来，将描述能够执行与上述根据本公开的实施例计算时间差的方法有关的过程的根据本公开的实施例的接收器的示例性配置。
在下面，描述将通过采用根据本公开的实施例的接收器和发送器执行例如基于在图1中示出的IEEE1588PTP标准的信号的接收和发送的情况作为示例给出。需要指出，在根据本公开的实施例的接收器与发送器之间接收和发送的信号当然不限于在图1中示出的基于IEEE1588PTP标准的信号。
根据第一实施例的接收器
图4示出根据第一实施例的接收器100的示例性配置的框图。图4还示出网络90，所述接收器通过网络90与发送器通信。需要指出，接收器100可以被配置为例如不通过网络90与发送器执行直接通信。
接收器100被配置为包括，例如，网络接口102，同步控制包接收单元104，去路延迟时间计算单元106(计算第一延迟时间的单元，或简称为第一延迟时间计算单元)，频率误差计算单元108，频率误差确定单元110，降噪滤波器单元112，PID控制单元114，同步控制包发送单元116，返回路径延迟时间计算单元118(计算第二延迟时间的单元，或简称为第二延迟时间计算单元)，偏移计算单元120(时间差计算单元)，PID控制单元122，时钟生成单元124，以及计数器126。
而且，接收器100被配置为包括例如控制器(未示出)，所述控制器包括MPU或用于控制整个接收器100的各种类型处理电路，或包括生成时间信息的时间信息生成单元(未示出)。此外，接收器100可以被配置为包括例如时序信号生成单元(未示出)，所述时序信号生成单元生成用于同步和处理各种类型信号例如图像信号的时序信号。
在这里，在图4中，去路延迟时间计算单元106、返回路径延迟时间计算单元118以及偏移计算单元120被用于分别执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)、(2)的过程(计算第二延迟时间的过程)以及(3)的过程(计算时间差的过程)。
而且，在图4中，例如PID控制单元122、时钟生成单元124以及计数器126用作执行根据所述根据本公开的实施例计算时间差的方法的校正过程的校正单元128。
而且，网络接口102、同步控制包接收单元104、频率误差计算单元108、频率误差确定单元110、降噪滤波器单元112、PID控制单元114以及同步控制包发送单元116分别类似于在图2中示出的网络接口12、同步控制包接收单元14、频率误差计算单元18、频率误差确定单元20、降噪滤波器单元22、PID控制单元24以及同步控制包发送单元26。
将在下面进行描述用于在接收器100中执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的结构元件，以及具有和在图2中示出的接收器10的结构和功能类似的结构和功能的结构元件的解释被省略。
[1-1]与发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差(偏移)的计算有关的配置
去路延迟时间计算单元116用于执行(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)以及基于由第一时间信息指示的时间t1和由第二时间信息指示的时间t2计算第一延迟时间。
更为具体地，去路延迟时间计算单元106被配置为包括例如加法器，所述加法器执行在方程式(4)中示出的运算(等效于方程式(1)的方程式)，方程式(4)将在后面描述。接着，去路延迟时间计算单元106向偏移计算单元120或其类似发送通过在后面描述的方程式(4)获得的运算结果Δ21(j)作为第一延迟时间。
返回路径延迟时间计算单元118用于执行(2)的过程(计算第二延迟时间的过程)以及基于由第三时间信息指示的时间t3和由第四时间信息指示的时间t4计算第二延迟时间。
更为具体地，返回路径延迟时间计算单元118被配置为包括例如加法器，所述加法器执行在方程式(5)中示出的运算(等效于方程式(2)的方程式)，方程式(5)将在后面描述。接着，返回路径延迟时间计算单元118向偏移计算单元120发送通过在后面描述的方程式(5)获得的运算结果Δ43(j)作为第二延迟时间。
偏移计算单元120用于执行(3)的过程(计算时间差的过程)以及基于通过去路延迟时间计算单元106计算的第一延迟时间和通过返回路径延迟时间计算单元118计算的第二延迟时间，计算“发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差”。
在接收器100中执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的过程将在下面详细描述。
当执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的过程被使用时，对接收器100给出下列假设。
·假设1
频率控制完成以及发送器与接收器的时钟频率是一致的状态是稳定的。
·假设2
网络延迟被划分为两种分量：固定延迟分量(在下文中，有时候被称为“fixed_delay”)以及可变延迟分量(在下文中，有时候被称为“variable_delay”)。
·假设3
fixed_delay独立于通信的方向。
而且，在下文中，术语“t1(j)”、“t2(j)”、“t3(j)”、“t4(j)”、“delay_ms(j)”、“delay_sm(j)”以及“Offset”被用于表示下列的定义：
·t1(j)：第j个sync发送时间
·t2(j)：第j个sync接收时间
·t3(j)：第j个DelayRequest发送时间
·t4(j)：第j个DelayRequest接收时间
·delay_ms(j)：第j个去路延迟时间(在从发送器到接收器的方向中的延迟时间)
·delay_sm(j)：第j个返回路径延迟时间(在从接收器到发送器的方向中的延迟时间)
·Offset：发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差(偏移)
[1-1-1]在去路延迟时间计算单元106与返回路径延迟时间计算单元118中的过程的具体示例
通过上面的假设1，在下面进行描述的方程式(4)和(5)得以满足。去路延迟时间计算单元106通过执行在下面的方程式(4)中示出的运算计算第一延迟时间。此外，返回路径延迟时间计算单元118通过执行在下面的方程式(5)中示出的运算计算第二延迟时间。
Δ21(j)＝delay_ms(j)+偏移＝t2(j)-t1(j)   (4)
Δ43(j)＝delay_sm(j)-偏移＝t4(j)-t3(j)   (5)
[1-1-2]在偏移计算单元120中的过程的具体示例
图5示出被包括在根据第一实施例的接收器100中的偏移计算单元120的示例性配置的框图。在图5中，从去路延迟时间计算单元106发送的第一延迟时间被表示为“Δ21(j)”，以及从返回路径延迟时间计算单元118发送的第二延迟时间被表示为“Δ43(j)”。此外，在图5中，从偏移计算单元120输出的计算时间差(偏移)被表示为“Offset”。
偏移计算单元120被配置为包括最小值保持单元150(第一最小值保持单元)，最小值保持单元152(第二最小值保持单元)，以及计算单元154。
最小值保持单元150被配置为包括保持在去路延迟时间计算单元106中计算的第一延迟时间的最小值的保持电路或类似装置。接着，最小值保持单元150输出所保持的第一延迟时间最小值，Min(Δ21)。
最小值保持单元152被配置为包括保持在返回路径延迟时间计算单元118中计算的第二延迟时间的最小值的保持电路或类似装置。接着，最小值保持单元152输出所保持的第二延迟时间最小值，Min(Δ43)。
计算单元154基于第一延迟时间的最小值Min(Δ21)和第二延迟时间的最小值Min(Δ43)计算时间差(偏移)。
计算单元154被配置为包括例如加法器156和乘法器158。在这里，如果在图5中示出的计算单元154和在图3中示出的偏移计算单元30比较，可以发现计算单元154具有和偏移计算单元30的配置类似的配置。换句话说，通过使用第一延迟时间的最小值Min(Δ21)和第二延迟时间的最小值Min(Δ43)，通过执行类似于在图3中示出的偏移计算单元30运算的运算，计算单元154计算时滞。更为具体地，计算单元154通过执行例如将在后面描述的方程式(10)中示出的运算，计算时间差。
需要指出，计算单元154的配置不限于此。例如，计算单元154可以被配置为包括除法器，所述除法器将计算出的差值除以2代替乘法器158。
偏移计算单元120中的过程将在下面更详细描述。
通过上面的假设2和3，方程式(6)和(7)得以满足如下。
Delay_ms(j)＝fixed_delay+variable_delay_ms(j)   (6)
Delay_sm(j)＝fixed_delay+variable_delay_sm(j)   (7)
偏移计算单元120包括最小值保持单元150和最小值保持单元152，以及从而通过更新Δ21(j)的最小值获得的新采样序列min{Δ21(j)}和通过更新Δ43(j)的最小值获得的新采样序列min{Δ43(j)}被引入到偏移计算单元120。
在这里，采样序列min{Δ21(j)}和采样序列min{Δ43(j)}逐步逼近“variable_delay_ms＝0”，以及作为结果，“delay_ms＝delay_sm＝fixed_delay”得以满足。因此，例如，下列方程式(8)和(9)得以满足。
min{Δ21(j)}＝fixed_delay+偏移   (8)
min{Δ43(j)}＝fixed_delay-偏移   (9)
通过上述方程式(8)和(9)，可以获得下列方程式(10)。计算单元154通过执行在下面的方程式(10)中示出的运算计算时间差。
偏移＝{Min(Δ21)-Min(Δ43)}×(1/2)   (10)
图6至图8示出用于解释被包括在根据第一实施例的接收器100中的偏移计算单元120的过程步骤的示例的示意图。图6至图8示出使用采样数据的曲线图，在该采样数据中时间差(偏移)等于零，以及垂直轴表示延迟时间，以及水平轴表示采样数量。图6示出Δ21(j)和min{Δ21(j)}的状态。图7示出Δ43(j)和min{Δ43(j)}的状态。此外，图8示出通过方程式(10)计算的Offset(就是说，时滞)的状态。
例如，如图8所示，可以发现，在偏移计算单元120中计算的时滞(偏移)收敛于零。
[1-2]校正过程的配置
校正单元128基于在偏移计算单元120中计算的时间差，校正接收器100中时钟的时间。
校正单元128被配置为包括，例如PID控制单元122，时钟生成单元124以及计数器126。PID控制单元122、时钟生成单元124以及计数器126分别具有与在图2中示出的PID控制单元34、时钟生成单元36以及计数器38的功能和结构类似的类似功能和结构。
校正单元128基于在偏移计算单元120中计算的时间差，调整用于控制计数器中的计数值的时钟信号。换句话说，校正单元128通过基于在偏移计算单元120中计算的时间差，调整由时钟生成单元124生成的时钟信号，间接改变计数器126中的计数值。
在这里，例如，如参照图2所示，被包括在接收器100中的计数器的值(计数值)被用于生成时间信息。因此，计数器126的计数值的间接改变使得校正单元128校正接收器100中的时钟的时间成为可能。
根据第一实施例的接收器100通过使用例如在图4中示出的配置，执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的过程(例如，(1)(计算第一延迟时间的过程)到(3)(计算时间差的过程)的过程和校正过程)。
因此，根据第一实施例的接收器100能够通过使用例如在图4中示出的配置，计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差。
而且，根据第一实施例的接收器100在时间差的计算时不必使用滤波器，或事先知道延迟时间等的最小值。因此，根据第一实施例的接收器100可以防止由于使用滤波器的过程导致的控制延迟或使用例如在图4中示出的配置出现的偏移误差的发生，以及此外，接收器100可以更加精确地计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差。
需要指出，根据第一实施例的接收器的配置并不限于在图4中示出的配置。
例如，根据第一实施例的接收器可以是时间差计算设备，所述时间差计算设备被配置为包括执行根据本公开的实施例计算时间差的方法过程(例如，“(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)到(3)的过程(计算时间差的过程)”或“(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)到(3)的过程(计算时间差的过程)和校正过程”)的结构元件。例如，如果根据第一实施例的接收器是时间差计算设备，那么，根据第一实施例的接收器可以被合并到与发送器通信的接收器中，以及从而获得如图4所示的配置。
根据第二实施例的接收器
图9示出根据第二实施例的接收器200的示例性配置的框图。在图9中，还示出网络90，所述接收器通过网络90与发送器通信。可供选择地，接收器200可以被配置为例如不通过网络90执行与发送器的直接通信。
接收器200被配置为包括，例如，网络接口102，同步控制包接收单元104，去路延迟时间计算单元106(第一延迟时间计算单元)，频率误差计算单元108，频率误差确定单元110，降噪滤波器单元112，PID控制单元114，同步控制包发送单元116，返回路径延迟时间计算单元118(第二延迟时间计算单元)，偏移计算单元202(时间差计算单元)，计数值重写单元204，时钟生成单元124，以及计数器126。
而且，接收器200被配置为包括例如控制器(未示出)，所述控制器被配置为包括MPU或用于控制整个接收器200的各种类型处理电路，或包括生成时间信息的时间信息生成单元(未示出)。此外，接收器200可以被配置为包括例如时序信号生成单元(未示出)，所述时序信号生成单元生成用于同步和处理各种类型信号例如图像信号的时序信号。
在图9中，去路延迟时间计算单元106、返回路径延迟时间计算单元118以及偏移计算单元202被用于分别执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)、(2)的过程(计算第二延迟时间的过程)以及(3)的过程(计算时间差的过程)。
而且，在图9中，例如计数值重写单元204和计数器126用作执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的校正过程的校正单元206。
而且，网络接口102、同步控制包接收单元104、频率误差计算单元108、降噪滤波器单元112、PID控制单元114、同步控制包发送单元116以及时钟生成单元124分别具有和在图2中示出的网络接口12、同步控制包接收单元14、频率误差计算单元18、降噪滤波器单元22、PID控制单元24、同步控制包发送单元26以及时钟生成单元36的配置和功能类似的配置和功能。此外，频率误差确定单元110基于由频率误差计算单元18计算的计算结果和在检查到所述计算结果落入给定频率限制范围内的时从频率误差确定单元108发送的计算结果，控制计数值重写单元204的操作。频率误差确定单元110和接收器200中促使时间控制先于时钟频率控制的机构相对应。
接收器200中用于执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的结构元件将在下面进行描述，以及具有和在图2中示出的接收器10的功能和结构类似的结构和功能的结构元件的解释被省略。
[2-1]用于计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差(偏移)的配置
去路延迟时间计算单元106具有和在图4中示出的根据第一实施例的去路延迟时间计算单元106的功能和结构类似的功能和结构，以及被用于执行(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)。去路延迟时间计算单元116基于由第一时间信息指示的时间t1和由第二时间信息指示的时间t2计算第一延迟时间。
返回路径延迟时间计算单元118具有和在图4中示出的根据第一实施例的返回路径延迟时间计算单元118的功能和结构类似的功能和结构，以及被用于执行(2)的过程(计算第二延迟时间的过程)。返回路径延迟时间计算单元118基于由第三时间信息指示的时间t3和由第四时间信息指示的时间t4计算第二延迟时间。
偏移计算单元202被用于执行(3)的过程(计算时间差的过程)，以及基于在去路延迟时间计算单元106中计算的第一延迟时间和在返回路径延迟时间计算单元118中计算的第二延迟时间，计算“发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差”。
下面详细描述在接收器200中根据本公开的实施例的计算时间差的方法的过程。
当执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的过程被使用时，对接收器200给出下列假设。
Δ假设1
频率控制完成以及发送器与接收器的时钟频率是一致的状态是稳定的。
Δ假设2
网络延迟被划分为两种分量：固定延迟分量(在下文中，有时候被称为“fixed_delay”)以及可变延迟分量(在下文中，有时候被称为“variable_delay”)。
Δ假设3
fixed_delay独立于通信的方向。
而且，在下文中，术语“t1(j)”、“t2(j)”、“t3(j)”、“t4(j)”、“delay_ms(j)”、“delay_sm(j)”以及“Offset”被用于表示下列的定义：
Δt1(j)：第j个sync发送时间
Δt2(j)：第j个sync接收时间
Δt3(j)：第j个DelayRequest发送时间
Δt4(j)：第j个DelayRequest接收时间
Δdelay_ms(j)：第j个去路延迟时间(在从发送器到接收器的方向中的延迟时间)
Δdelay_sm(j)：第j个返回路径延迟时间(在从接收器到发送器的方向中的延迟时间)
ΔOffset：发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差(偏移)
[2-1-1]在去路延迟时间计算单元106与返回路径延迟时间计算单元118中的过程的具体示例
通过上面的假设1，上述的方程式(4)和(5)得以满足。去路延迟时间计算单元106通过以类似于根据在图4中示出的第一实施例的去路延迟时间计算单元106的方式执行在方程式(4)中示出的运算，计算第一延迟时间。此外，返回路径延迟时间计算单元118通过以类似于根据在图4中示出的第一实施例的返回路径延迟时间计算单元118的方式执行在方程式(5)中示出的运算，计算第二延迟时间。
[2-1-2]在偏移计算单元202中的过程的具体示例
图10示出被包括在根据第二实施例的接收器200中的偏移计算单元202的示例性配置的框图。在图10中，从去路延迟时间计算单元106发送的第一延迟时间被表示为“Δ21(j)”，以及从返回路径延迟时间计算单元118发送的第二延迟时间被表示为“Δ43(j)”。此外，在图10中，从偏移计算单元202输出的计算时间差(偏移)被表示为“Offset”。
偏移计算单元202被配置为包括第一采样间时滞计算单元210，第一移位值计算单元212，第一差值计算单元214，第二采样间时滞计算单元216，第二移位值计算单元218，第二差值计算单元220，以及计算单元222。
第一样本间时滞计算单元210被配置为包括，例如延迟单元224和加法器226，以及计算所计算的第一延迟时间的时间上连续采样之间的时滞。在图10中，第一延迟时间的采样之间的时滞被表示为“Δ21(j)-Δ21(j-1)”。
第一移位值计算单元212累积在第一采样间时滞计算单元210中所计算的第一延迟时间的采样之间的时滞。接着，第一移位值计算单元212通过将所述累积值移位预定值获得的第一移位值。根据本公开的实施例的第一移位值示例将在后面描述。此外，第一移位值计算单元212被配置为包括，例如具有能够执行累积运算和移位操作的任何配置的电路。在图10中，第一移位值被表示为“Shift[Σ21(j)]”。
第一差值计算单元214被配置为包括，例如加法器，以及输出作为在去路延迟时间计算单元106中计算出的第一延迟时间与第一移位值之间差值的第一差值。
第二样本间时滞计算单元216被配置为包括，例如延迟单元228和加法器230，以及计算所计算的第二延迟时间的时间上连续采样之间的时滞。在图10中，第二延迟时间的采样之间的时滞被表示为“Δ43(j)-Δ43(j-1)”。
第二移位值计算单元218累积在第二采样间时滞计算单元216中所计算的第二延迟时间的采样之间的时滞。接着，第二移位值计算单元218计算通过将所述累积值移位预定值获得的第二移位值。根据本公开的实施例的第二移位值示例将在后面描述。此外，第二移位值计算单元218被配置为包括，例如具有能够执行累积运算和移位操作的任何配置的电路。此外，第二移位值计算单元218被配置为包括，例如具有能够执行累积运算的任何配置的电路。在图10中，第二移位值被表示为“Shift[Σ43(j)]”。
第二差值计算单元220被配置为包括，例如加法器，以及输出作为在返回路径延迟时间计算单元118中计算出的第二延迟时间与第二移位值之间差值的第二差值。
计算单元222基于第一差值和第二差值计算时间差(偏移)。
计算单元222被配置为包括例如加法器232和乘法器234。在这里，当在图10中示出的计算单元222和在图5中示出的计算单元154比较时，可以发现，计算单元222类似于计算单元154结构。换句话说，通过使用第一差值和第二差值，执行类似于在图5中示出的计算单元154操作的操作，计算单元222计算时滞。更为具体地，计算单元222通过执行例如将在后面描述的方程式(21)中示出的运算，计算时间差。
需要指出，计算单元222的配置不限于上述的配置。例如，计算单元222可以被配置为包括除法器，所述除法器将计算出的差值除以2代替乘法器234。
在偏移计算单元202中的过程将在下面更详细描述。
通过上面的假设2和3，方程式(6)和(7)得以满足。
偏移计算单元202包括第一采样间时滞计算单元210和第二采样间时滞计算单元216，以及从而在下面的方程式(11)中表示的jitter_ms(j)和在下面的方程式(12)中表示的jitter_sm(j)被引入到偏移计算单元202。
jitter_ms(j)＝Δ21(j)-Δ21(j-1)＝delay_ms(j)-delay_ms(j-1)
  (11)
jitter_sm(j)＝Δ43(j)-Δ43(j-1)＝delay_sm(j)-delay_sm(j-1)
  (12)
偏移计算单元202包括第一移位值计算单元212和第二移位值计算单元218，以及从而在下面的方程式(13)中表示的jitter_ms(j)的累积总和与在下面的方程式(14)中表示的jitter_sm(j)的累积总和被引入到偏移计算单元202。此外，在方程式(13)和(14)中，累积总和Σ被定义为n在2到j的范围中。
Σjitter_ms(j)＝{delay_ms(2)-delay_ms(1)}+{delay_ms(3)-delay_ms(2)}+{delay_ms(4)-delay_ms(3)}+…+{delay_ms(j)-delay_ms(j-1)}＝delay_ms(j)-delay_ms(1)   (13)
Σjitter_sm(j)＝{delay_sm(2)-delay_sm(1)}+{delay_sm(3)-delay_sm(2)}+{delay_sm(4)-delay_sm(3)}+…+{delay_sm(j)-delay_sm(j-1)}＝delay_sm(j)-delay_sm(1)   (14)
如方程式(13)所示，Σjitter_ms(j)是通过将所述Σjitter_ms(j)移位累积总和过程的初始值获得的delay_ms(j)。此外，如方程式(14)所示，Σjitter_sm(j)是通过将所述Σjitter_sm(j)移位累积总和过程的初始值获得的delay_sm(j)。
而且，偏移计算单元202包括第一移位值计算单元212和第二移位值计算单元218，以及从而通过经历移位操作而保持“min{Σjitter_ms(j)}＝0”获得的shift[Σjitter_ms(j)]以及通过经历移位操作而保持“min{Σjitter_sm(j)}＝0”获得的shift[Σjitter_sm(j)]被引入到偏移计算单元202中。
在这里，shift[Σjitter_ms(j)]和在方程式(6)中示出variable_delay_ms(j)相对应，以及shift[Σjitter_sm(j)]和在方程式(7)中示出的variable_delay_sm(j)相对应。因此，在下面的方程式(15)中示出的关系在shift[Σjitter_ms(j)]与variable_delay_ms(j)之间得以满足。此外，在下面的方程式(16)中示出的关系在shift[Σjitter_sm(j)]与variable_delay_sm(j)之间得以满足。
shift[Σjitter_ms(j)]＝variable_delay_ms(j)   (15)
shift[Σjitter_sm(j)]＝variable_delay_sm(j)   (16)
下面的方程式(17)和(18)从基于假设1的方程式(4)和(5)、基于假设2和3的方程式(6)和(7)以及方程式(15)和(16)获得。在这里，在方程式(17)中示出的“Δ21(j)”和第一差值相对应，以及在方程式(18)中示出的“Δ43(j)”和第二差值相对应。换句话说，第一差值计算单元214通过执行在方程式(17)中示出的运算计算第一差值，以及第二差值计算单元220通过执行在方程式(18)中示出的运算计算第二差值。
Δ21(j)＝fixed_delay+偏移+shift[Σjitter_ms(j)]   (17)
Δ43(j)＝fixed_delay-偏移+shift[Σjitter_sm(j)]   (18)
下面的方程式(19)从方程式(17)获得，以及下面的方程式(20)从方程式(18)获得。此外，下面的方程式(21)从下面的方程式(19)和(20)获得。计算单元222通过执行在方程式(21)中示出的运算计算时间差(偏移)。
偏移＝Δ21(j)-shift[Σjitter_ms(j)]-fixed_delay   (19)
偏移＝-Δ43(j)+shift[Σjitter_sm(j)]+fixed_delay   (20)
偏移＝[{Δ21(j)-shift[Σjitter_ms(j)]}-{Δ43(j)-shift[Σjitter_sm(j)]}]×(1/2)   (21)
图11-图13示出用于解释被包括在根据第二实施例的接收器200中的偏移计算单元202的过程步骤的示例的示意图。图11-图13示出使用采样数据的曲线图，其中时间差(偏移)等于零，以及垂直轴表示延迟时间，以及水平轴表示采样数量。图11示出Δ21(j)、shift[Σjitter_ms(j)]以及v21(j)-shift[Σjitter_ms(j)]的状态。图12示出Δ43(j)、shift[Σjitter_sm(j)]以及v43(j)-shift[Σjitter_sm(j)]的状态。此外，图13示出通过方程式(21)计算的Offset(就是说，时滞)的状态。
例如，如图13所示，在偏移计算单元202中计算的时滞(偏移)被发现收敛于零。
图14和15示出用于解释在被包括在根据第二实施例的接收器200中的偏移计算单元202的过程以及在图2中示出的偏移计算单元10和降噪滤波器单元32中的过程的模拟结果示例的示意图。
在图14中，其示出当接收器10包括作为降噪滤波器单元32的128采样移动平均滤波器(低通滤波器)的模拟结果。此外，图14示出在使用通过调整实际测量数据获得的数据的情况下的模拟结果，其中在所述实际测量数据中，在去路方向(从发送器到接收器的方向)中的固定延迟分量(即，最小延迟)等于返回路径方向(从接收器到发送器的方向)中的固定延迟分量，并且他们的平均延迟值彼此相差11.7微秒，以便偏移值等于4微秒。
当接收器10被使用时，因为使用128采样移动平均滤波器，在128采样后，有效计算被执行。因此，如图14所示，当接收器10被使用时，发生控制延迟。图14示出通过绘制通过设置丢失的数据为零所计算的结果，在接收器200与接收器10中的偏移值的收敛状态之间的差异，甚至在采样1到127的部分。
而且，当接收器10被使用时，如图14所示，可以发现，与从被包括在接收器200中的偏移计算单元202输出的偏移值相比，从接收器10中的128采样移动平均滤波器输出的偏移值包含平均延迟值的一半的误差(即，5.85微秒)。
在图15中，如图15所示，其示出当接收器10包括作为降噪滤波器单元32的128采样移动平均滤波器(低通滤波器)的模拟结果。此外，图15示出在使用通过调整实际测量数据获得的数据的情况下的模拟结果，其中在所述实际测量数据中，在去路方向(从发送器到接收器的方向)中的固定延迟分量(即，最小延迟)等于返回路径方向(从接收器到发送器的方向)中的固定延迟分量，以便他们的平均延迟值彼此相等，以及所述偏移值等于4微秒。
如果他们的平均延迟值彼此相等，即使当接收器10被使用时，如在图14中观察到的这类误差不被包括在内。不过，如图15所示，可以发现，与从被包括在接收器200中的偏移计算单元202输出的偏移值相比，从接收器10中的128采样移动平均滤波器输出的偏移值包含未被抑制的可变延迟分量。如图15所示，图15示出通过绘制通过设置丢失的数据为零所计算的结果，在接收器200与接收器10中的偏移值的收敛状态之间的差异，即使在采样1到127的部分。
[2-2]校正过程的配置
校正单元206基于在偏移计算单元202中计算的时间差，校正接收器200中时钟的时间。
校正单元206被配置为包括，例如计数值重写单元204以及计数器126。在这里，计数值重写单元204基于在偏移计算单元202中计算的时间差，在计数器126中重写计数值。此外，计数器126具有和在图2中示出的计数器38类似的功能和结构。
校正单元206基于在偏移计算单元202中计算的时间差，重写计数器126的计数值。换句话说，校正单元206基于在偏移计算单元202中计算的时间差，直接改变计数器126的计数值。
在这里，例如，如参照图2所示，被包括在接收器100中的计数器的值(计数值)被用于生成时间信息。因此，计数器126的计数值的直接改变使得校正单元206校正接收器200中的时钟的时间成为可能。
根据第二实施例的接收器200通过使用例如在图9中示出的配置，执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的过程(例如，(1)(计算第一延迟时间的过程)到(3)(计算时间差的过程)的过程和校正过程)。
因此，根据第二实施例的接收器200能够通过使用例如在图9中示出的配置，计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差。
而且，根据第二实施例的接收器200在时间差计算时不必使用滤波器，或事先知道延迟时间等的最小值。因此，根据第二实施例的接收器200可以防止由于使用滤波器导致的控制延迟或使用例如在图9中示出的配置出现的偏移误差的发生，以及此外，接收器200可以更加精确地计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差。
需要指出，根据第二实施例的接收器的配置并不限于在图9中示出的配置。
例如，根据第二实施例的接收器可以是时间差计算设备，所述时间差计算设备被配置为包括执行根据本公开的实施例计算时间差的方法过程(例如，“(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)到(3)的过程(计算时间差的过程)”或“(1)的过程(计算第一延迟时间的过程)到(3)的过程(计算时间差的过程)和校正过程”)的结构元件。例如当根据第二实施例的接收器是时间差计算设备，根据第二实施例的接收器可以被合并到与发送器通信的接收器中，以及从而获得如图9所示的配置。
根据另一个实施例的接收器
需要指出，根据本公开的实施例的接收器的配置并不限于根据在图4中示出的第一实施例的接收器100(包括根据变形例的配置)或根据在图9中示出的第二实施例的接收器200(包括根据变形例的配置)。
[3-1]根据第三实施例的接收器
例如，具有如图4所示的配置的根据本公开的实施例的接收器可以被配置为包括图9中示出的校正单元206来代替校正单元128。
甚至在上述的配置中，根据第三实施例的接收器可以以类似于根据在图4中示出的第一实施例的接收器100的方式，执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的(1)(计算第一延迟时间的过程)到(3)(计算时间差的过程))的过程。因此，根据本公开的第三实施例的接收器可以实现与根据在图4中示出的第一实施例的接收器100的效果相同的效果。
甚至在上述的配置中，根据第三实施例的接收器可以以类似于根据在图9中示出的第二实施例的接收器200的方式，执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的校正过程。因此，根据第三实施例的接收器可以以类似于根据在图9中示出的第二实施例的接收器200的方式，通过直接改变计数器126的计数值，校正接收器中时钟的时间。
而且，根据第三实施例的接收器可以类似于根据上述第一实施例的接收器，提供变形例。
[3-2]根据第四实施例的接收器
而且，具有如图9所示的配置的根据本公开的实施例的接收器可以被配置为包括图4中示出的校正单元128来代替校正单元206。
甚至在上述的配置中，根据第四实施例的接收器可以以类似于根据在图9中示出的第二实施例的接收器200的方式，执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的(1)(计算第一延迟时间的过程)到(3)(计算时间差的过程))的过程。因此，根据本公开的第四实施例的接收器可以实现与根据在图9中示出的第二实施例的接收器200的效果相同的效果。
而且，甚至在上述的配置中，根据第四实施例的接收器可以以类似于根据在图4中示出的第一实施例的接收器100的方式，执行根据本公开的实施例计算时间差的方法的校正过程。因此，根据第四实施例的接收器可以以类似于根据在图4中示出的第一实施例的接收器100的方式，通过间接改变计数器126的计数值，校正接收器中时钟的时间。
而且，根据第四实施例的接收器可以类似于根据上述第二实施例的接收器，提供变形例。
如上所述，根据本公开的实施例的接收器不必执行“发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差(偏移)”的降噪过程，以及因此，防止由于使用滤波器的过程而产生的控制延迟是可能的。此外，根据本公开的实施例的接收器没有必要执行降噪过程，以及因此，例如在去路延迟时间(从发送器到接收器的延迟时间)的最小值等于返回路径延迟时间(从接收器到发送器的延迟时间)的最小值的情况下，防止所计算的时滞(偏移)的误差发生是可能的。此外，在“发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差(偏移)”的计算时，根据本公开的实施例的接收器没有必要事先知道延迟时间等的最小值。
因此，根据本公开的实施例的接收器没有必要事先知道延迟时间等的最小值，实现时间校正功能的高性能。
虽然本公开的实施例已经通过举例说明对接收器进行了描述，但是，本公开的实施例并不限于此。例如，本公开的实施例可以在各种电子设备类型中实施，所述各种电子设备类型包括计算机，例如个人计算机(PC)或服务器，视频/音乐播放设备(或视频/音乐记录和播放设备)，以及游戏机。此外，本公开的实施例可以在例如能够被合并到上述电子设备的处理集成电路(IC)中实施。
而且，虽然本公开的实施例已经通过举例为与接收器进行通信的目标的发送器进行了描述，但是，本公开的实施例并不限于此。例如，本实施例可以在各种电子设备类型中实施，所述各种电子设备类型包括计算机，例如PC或服务器，视频/音乐播放设备(或视频/音乐记录和播放设备)，以及游戏机。
(根据本公开的实施例的程序)
通过促使计算机执行用于允许计算机具有根据本公开的实施例的接收器的功能而使计算机执行程序(例如，能够允许计算机执行根据本实施例计算时间差的方法的过程，例如“(1)(计算第一延迟时间的过程)到(3)(计算时间差的过程)的过程”或“(1)(计算第一延迟时间的过程)到(3)(计算时间差的过程)的过程以及校正过程”的程序)，计算发送器中时钟的时间与接收器中时钟的时间之间的时间差是可能的。
而且，用于促使计算机具有根据本公开的实施例的接收器作用的程序在计算机中执行，因此，其可以具有和根据上述第一到第四实施例的接收器的效果相同的效果。
本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以出现各种修改、组合、子组合和变化，只要这些变化和修改在本发明附属权利要求及其等效要求的范围内。
例如，在上述中，虽然其提供了促使计算机具有根据本公开的实施例的接收器的作用的程序(计算机程序)，但是，根据本公开的实施例的程序提供程序被存储在上面的记录介质也是可能的。
上述的配置仅仅是本公开的实施例的示例，因此，落入本公开的技术范围内。
此外，本技术还可以被配置如下。
(1)一种接收器，其包括：
第一延迟时间计算单元，所述第一延迟时间计算单元被配置为基于指示发送器将发送信号发送的时间的第一时间信息和指示接收器接收所述发送信号的时间的第二时间信息，计算指示所述发送器发送所述发送信号与所述接收器接收所述发送信号之间的时滞的第一延迟时间；
第二延迟时间计算单元，所述第二延迟时间计算单元被配置为基于指示所述接收器发送对应于所述发送信号的响应信号的时间的第三时间信息和指示所述发送器接收所述响应信号的时间的第四时间信息，计算指示所述接收器发送所述响应信号与所述发送器接收所述响应信号之间的时滞的第二延迟时间；以及
时间差计算单元，所述时间差计算单元被配置为基于所计算的所述第一延迟时间和所计算的所述第二延迟时间，计算所述发送器中的时钟的时间与所述接收器中的时钟的时间之间的时间差，
其中所述时间差计算单元在不使用滤波器的情况下使用逻辑运算来计算所述第一延迟时间和所述第二延迟时间中的固定延迟分量作为所述时滞。
(2)根据(1)所述的接收器，其中所述时间差计算单元包括
第一最小值保持单元，被配置为保持所计算的所述第一延迟时间的最小值和输出所保持的所述第一延迟时间的最小值，
第二最小值保持单元，被配置为保持所计算的所述第二延迟时间的最小值和输出所保持的所述第二延迟时间的最小值，以及
计算单元，被配置为基于所述第一延迟时间的最小值和所述第二延迟时间的最小值计算所述时间差。
(3)根据(1)所述的接收器，其中所述时间差计算单元包括
第一采样间时滞计算单元，被配置为计算所计算的所述第一延迟时间的时间上连续的采样之间的时滞，
第一移位值计算单元，被配置为累积所述第一延迟时间的采样之间的时滞和计算通过将所累积的值移位一预定值获得的第一移位值，
第一差值计算单元，被配置为计算作为所计算的所述第一延迟时间与所计算的所述第一移位值之间的差值的第一差值，
第二采样间时滞计算单元，被配置为计算所计算的所述第二延迟时间的时间上连续的采样之间的时滞，
第二移位值计算单元，被配置为累积所述第二延迟时间的采样之间的时滞和计算通过将所累积的值移位一预定值获得的第二移位值，
第二差值计算单元，被配置为计算作为所计算的所述第二延迟时间与所计算的所述第二移位值之间的差值的第二差值，以及
计算单元，被配置为基于所述第一差值和所述第二差值计算所述时间差。
(4)根据(1)到(3)中任一项所述的接收器，其进一步包括：
校正单元，所述校正单元基于所计算的时间差校正所述接收器中时钟的时间。
(5)根据(4)所述的接收器，其中所述校正单元通过基于所计算的时间差调整用于控制计数器的计数值的时钟信号，来校正所述接收器中的时钟的时间。
(6)根据(4)所述的接收器，其中所述校正单元通过基于所计算的时间差重写计数值，来校正所述接收器中的时钟的时间。
(7)一种计算时间差的方法，所述方法包括：
基于指示发送器将发送信号发送的时间的第一时间信息和指示接收器接收所述发送信号的时间的第二时间信息，计算指示所述发送器发送所述发送信号与所述接收器接收所述发送信号之间的时滞的第一延迟时间；
基于指示所述接收器发送对应于所述发送信号的响应信号的时间的第三时间信息和指示所述发送器接收所述响应信号的时间的第四时间信息，计算指示所述接收器发送所述响应信号与所述发送器接收所述响应信号之间的时滞的第二延迟时间；以及
基于所计算的所述第一延迟时间和所计算的所述第二延迟时间，计算所述发送器中的时钟的时间与所述接收器中的时钟的时间之间的时间差，
其中在所述计算时间差的步骤中，在不使用滤波器的情况下使用逻辑运算来计算第一延迟时间和所述第二延迟时间中的固定延迟分量作为时滞。
(8)一种促使计算机执行下列过程的程序：
基于指示发送器将发送信号发送的时间的第一时间信息和指示接收器接收所述发送信号的时间的第二时间信息，计算指示所述发送器发送所述发送信号与所述接收器接收所述发送信号之间的时滞的第一延迟时间；
基于指示所述接收器发送对应于所述发送信号的响应信号的时间的第三时间信息和指示所述发送器接收所述响应信号的时间的第四时间信息，计算指示所述接收器发送所述响应信号与所述发送器接收所述响应信号之间的时滞的第二延迟时间；以及
基于所计算的所述第一延迟时间和所计算的所述第二延迟时间，计算所述发送器中的时钟的时间与所述接收器中的时钟的时间之间的时间差，
其中在所述计算时间差的步骤中，在不使用滤波器的情况下使用逻辑运算来计算所述第一延迟时间和所述第二延迟时间中的固定延迟分量作为时滞。

Claims (9)

1.一种接收器，包括：
第一延迟时间计算单元，所述第一延迟时间计算单元被配置为基于指示发送器发送发送信号的时间的第一时间信息和指示接收器接收所述发送信号的时间的第二时间信息，计算指示所述发送器发送所述发送信号与所述接收器接收所述发送信号之间的时滞的第一延迟时间；
第二延迟时间计算单元，所述第二延迟时间计算单元被配置为基于指示所述接收器发送对应于所述发送信号的响应信号的时间的第三时间信息和指示所述发送器接收所述响应信号的时间的第四时间信息，计算指示所述接收器发送所述响应信号与所述发送器接收所述响应信号之间的时滞的第二延迟时间；以及
时间差计算单元，所述时间差计算单元被配置为基于所计算的所述第一延迟时间和所计算的所述第二延迟时间，计算所述发送器中的时钟的时间与所述接收器中的时钟的时间之间的时间差，
其中所述时间差计算单元在不使用滤波器的情况下使用逻辑运算来计算所述第一延迟时间和所述第二延迟时间中的固定延迟分量作为所述时滞。
2.根据权利要求1所述的接收器，其中所述时间差计算单元包括
第一最小值保持单元，被配置为保持所计算的所述第一延迟时间的最小值并输出所保持的所述第一延迟时间的最小值，
第二最小值保持单元，被配置为保持所计算的所述第二延迟时间的最小值并输出所保持的所述第二延迟时间的最小值，以及
计算单元，被配置为基于所述第一延迟时间的最小值和所述第二延迟时间的最小值计算所述时间差。
3.根据权利要求1所述的接收器，其中所述时间差计算单元包括：
第一采样间时滞计算单元，被配置为计算所计算的所述第一延迟时间的时间上连续的采样之间的时滞，
第一移位值计算单元，被配置为累积所述第一延迟时间的采样之间的时滞和计算通过将所累积的值移位一预定值获得的第一移位值，
第一差值计算单元，被配置为计算作为所计算的所述第一延迟时间与所计算的所述第一移位值之间的差值的第一差值，
第二采样间时滞计算单元，被配置为计算所计算的所述第二延迟时间的时间上连续的采样之间的时滞，
第二移位值计算单元，被配置为累积所述第二延迟时间的采样之间的时滞和计算通过将所累积的值移位一预定值获得的第二移位值，
第二差值计算单元，被配置为计算作为所计算的所述第二延迟时间与所计算的所述第二移位值之间的差值的第二差值，以及
计算单元，被配置为基于所述第一差值和所述第二差值计算所述时间差。
4.根据权利要求1所述的接收器，进一步包括：
校正单元，被配置为基于所计算的所述时间差校正所述接收器中的时钟的时间。
5.根据权利要求4所述的接收器，其中所述校正单元通过基于所计算的所述时间差调整用于控制计数器的计数值的时钟信号，来校正所述接收器中的时钟的时间。
6.根据权利要求4所述的接收器，其中所述校正单元通过基于所计算的时间差重写计数值，来校正所述接收器中的时钟的时间。
7.一种计算时间差的方法，所述方法包括：
基于指示发送器发送发送信号的时间的第一时间信息和指示接收器接收所述发送信号的时间的第二时间信息，计算指示所述发送器发送所述发送信号与所述接收器接收所述发送信号之间的时滞的第一延迟时间；
基于指示所述接收器发送对应于所述发送信号的响应信号的时间的第三时间信息和指示所述发送器接收所述响应信号的时间的第四时间信息，计算指示所述接收器发送所述响应信号与所述发送器接收所述响应信号之间的时滞的第二延迟时间；以及
基于所计算的所述第一延迟时间和所计算的所述第二延迟时间，计算所述发送器中的时钟的时间与所述接收器中的时钟的时间之间的时间差，
其中在计算所述时间差的步骤中，在不使用滤波器的情况下使用逻辑运算来计算第一延迟时间和所述第二延迟时间中的固定延迟分量作为时滞。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述时间差计算包括
保持所计算的所述第一延迟时间的最小值并输出所保持的所述第一延迟时间的最小值，
保持所计算的所述第二延迟时间的最小值并输出所保持的所述第二延迟时间的最小值，以及
基于所述第一延迟时间的最小值和所述第二延迟时间的最小值计算所述时间差。
9.一种使计算机执行下列步骤的程序：
基于指示发送器将发送信号发送的时间的第一时间信息和指示接收器接收所述发送信号的时间的第二时间信息，计算指示所述发送器发送所述发送信号与所述接收器接收所述发送信号之间的时滞的第一延迟时间；
基于指示所述接收器发送对应于所述发送信号的响应信号的时间的第三时间信息和指示所述发送器接收所述响应信号的时间的第四时间信息，计算指示所述接收器发送所述响应信号与所述发送器接收所述响应信号之间的时滞的第二延迟时间；以及
基于所计算的所述第一延迟时间和所计算的所述第二延迟时间，计算所述发送器中的时钟的时间与所述接收器中的时钟的时间之间的时间差，
其中在计算所述时间差的步骤中，在不使用滤波器的情况下使用逻辑运算来计算所述第一延迟时间和所述第二延迟时间中的固定延迟分量作为时滞。
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