TWI545985B - 透過藍芽之裝置同步 - Google Patents
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Description
所描述實施例大體而言係關於無線通信,且更特定言之係關於提供在中央(伺服器)無線通信裝置與周邊(用戶端)無線通信裝置之間的Bluetooth®無線個人區域網路(WPAN)通信協定之時間同步。
經由無線個人區域網路(例如,藍芽)互連之無線通信裝置可使用一使用分時多重存取(TDMA)輪詢方案之非同步無連接連結(ACL)或一使用保留時槽之同步連接定向(SCO)連結與其他無線通信裝置通信。互連藍芽裝置之集合可稱作微網,並包括一主裝置及一或多個從屬裝置。主裝置亦可稱作中央裝置且從屬裝置稱作周邊裝置。每一藍芽裝置可包括一以3.2kHz速率增加之內部時序時鐘,且絕對時鐘時間值可在藍芽裝置中儲存為28位元值。藍芽微網中之全部裝置根據特定序列在眾多不同頻道之間同步地跳躍。為了微網中之所有裝置同步操作,主裝置可(例如)在起始主裝置與從屬裝置之間的連接時提供關於其自身內部時鐘值之資訊至微網中之其他從屬裝置。在藍芽經典模式中,每一從屬裝置可基於在起始從屬裝置與主裝置之間的連接時提供的資訊來計算在從屬裝置之時鐘值與主裝置之時鐘值之間的偏移值。每一裝置之時鐘可在連接期間獨立地繼續增加且可隨時間相對於彼此而緩慢地漂移。從屬裝置可藉由基於自主裝置接收封包之時間而判定更新之時間資訊來重新判定其時鐘與主裝置之時鐘的偏移值。因
為藍芽時鐘每312微秒增加一次,所以藍芽時鐘之精度可能不足以用於某些應用(尤其在應用層層級處)。
本文中揭示之一些實施例提供透過中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間的無線連接之時間同步。與應用及/或服務相關聯之事件可在中央無線通信裝置處經加時間戳記,且一或多個連結層訊息可經發送至周邊無線通信裝置以提供時間戳記資訊以在周邊無線通信裝置處複製事件時序。第一連結層訊息可包括關於內部無線通信協定(例如,藍芽)時鐘之資訊,以校準(及/或重設)在周邊無線通信裝置處的對應內部時鐘值以匹配中央無線通信裝置之內部時鐘值。第二連結層訊息可包括關於藍芽時鐘之當前值及提供由藍芽時鐘值指定的時槽內之時間位置(在比藍芽時鐘更精細之粒度下)的偏移之值的資訊。可在建立周邊無線通信裝置與中央無線通信裝置之間的「同步」連接時發送第一連結層訊息。可回應於中央無線通信裝置處之事件發生而發送第二連結層訊息,以提供周邊無線通信裝置可關聯在中央無線通信裝置處發生的事件之時間所藉以的時間戳記參考。在一些實施例中,事件可以週期速率發生,且第二連結層訊息可以一小於事件速率的速率(以最小化通信需求及/或電力消耗)但以一足以確保使用所提供時間資訊的應用之適當時間同步的速率來發送。因為周邊無線通信裝置可在中央無線通信裝置將被喚醒及/或收聽以接收用於特定應用之資訊並在傳輸之間進入待用狀態之時的已知或可預測時間週期期間發送用於特定應用之資訊,所以中央與周邊無線通信裝置之間的事件之時間同步可提供電力效率。可以一比用於無線通信裝置之間的通信之基礎時序機制更精細的粒度達成用於事件之應用層級同步。
提供此概述僅為概述一些實例實施例,以便提供對本文中描述之標的物之一些態樣的基本理解。因此,將瞭解上述特徵僅為實例且
不應理解為以任何方式限制本文中描述之標的物之範疇或精神。本文中描述之標的物之其他特徵、態樣及優勢自以下詳細描述、圖式及申請專利範圍將變得顯而易見。
100‧‧‧重疊網路
102‧‧‧無線通信裝置
104‧‧‧無線個人區域網路(WPAN)/WPAN連接
106‧‧‧無線區域網路(WLAN)
108‧‧‧無線廣域網路(WWAN)/WWAN連接
202‧‧‧中央無線通信裝置
204‧‧‧周邊無線通信裝置
204A‧‧‧第一周邊無線通信裝置
204B‧‧‧第二周邊無線通信裝置
204C‧‧‧第三周邊無線通信裝置
204D‧‧‧第四周邊無線通信裝置
206‧‧‧無線通信網路
208‧‧‧公眾交換電話網路及「網際網路」
210‧‧‧無線存取點(AP)
212‧‧‧寬頻通信網路
302‧‧‧WLAN硬體/軟體區塊
304‧‧‧WPAN硬體/軟體區塊/WPAN電路
306‧‧‧應用處理器
308‧‧‧輸入/輸出(I/O)介面
310‧‧‧WWAN硬體/軟體區塊
312‧‧‧WPAN硬體/軟體區塊/WPAN電路
314‧‧‧I/O介面
318‧‧‧應用處理器
402‧‧‧規則預定輪詢時間間隔
404‧‧‧喚醒/收聽時間週期
406‧‧‧回應時間間隔
502‧‧‧建立連接
504‧‧‧「同步感知」訊息
506‧‧‧「時鐘指示」訊息
508‧‧‧應答(ACK)
510‧‧‧事件
512‧‧‧同步中斷
514‧‧‧同步指示訊息
516‧‧‧對應事件/重新創建之事件
518‧‧‧同步觸發器訊息
522‧‧‧計時器
542‧‧‧應用信號
544‧‧‧應用處理中斷
546‧‧‧WPAN時鐘
550‧‧‧WPAN連接
552‧‧‧應用信號
554‧‧‧應用處理中斷
556‧‧‧WPAN時鐘
562‧‧‧應用信號
564‧‧‧顯示信號
566‧‧‧WPAN中斷
568‧‧‧WPAN中斷
570‧‧‧應用信號
600‧‧‧時鐘指示PDU
602‧‧‧OpCode欄位
604‧‧‧CLK快照時刻
610‧‧‧同步指示PDU
612‧‧‧OpCode欄位
614‧‧‧時槽偏移欄位
616‧‧‧CLK[27:0]欄位
藉由結合隨附圖式參考以下描述可最佳地理解所描述實施例及其優勢。此等圖式不必按比列繪製,且決不限制熟習此項技術者在不偏離所描述實施例之精神及範疇情況下對本發明進行的形式及細節方面的改變。
圖1說明根據一些實施例之能夠在一或多個不同無線通信網路中操作的無線通信裝置。
圖2說明根據一些實施例之將中央無線通信裝置與多個無線通信網路及多個周邊無線通信裝置互連的無線通信路徑的代表性集合。
圖3說明根據一些實施例的在中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間的直接無線個人區域網路連接。
圖4說明根據一些實施例之用於中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間的通信之代表性同步輪詢機制。
圖5A說明根據一些實施例的用於時間同步之中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間的訊息之交換。
圖5B說明根據一些實施例的用於時間同步之中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間的訊息之另一交換。
圖5C說明根據一些實施例的可用以協調中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間的事件之時間同步的內部信號之代表性集合。
圖5D說明根據一些實施例的可用以協調中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間的事件之時間同步的內部信號之另一代表性集合。
圖6說明根據一些實施例的用以提供時間同步的在中央無線通信
裝置與周邊無線通信裝置之間通信的訊息之格式。
圖7說明根據一些實施例的用於透過在中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間的連接提供時間同步的代表性方法。
所描述實施例大體而言係關於無線通信,且更特定言之係關於提供在中央(伺服器)無線通信裝置與周邊(用戶端)無線通信裝置之間的藍芽無線個人區域網路(WPAN)通信協定之時間同步。
無線通信裝置(且詳言之,行動裝置)可併入多種不同無線電存取技術(RAT)以提供經由提供不同服務及/或能力之不同無線網路的連接。中央無線通信裝置可包括用以根據(例如)如由Bluetooth®特殊興趣小組(SIG)標準化的WPAN通信協定來支援無線個人區域網路(WPAN)的硬體及軟體。中央無線通信裝置可發現相容周邊無線通信裝置,並可建立與定位之周邊無線通信裝置連接以便經由WPAN提供特定服務。
中央無線通信裝置可充當可作為「從屬」裝置執行的周邊無線通信裝置之集合的「主」裝置。中央無線通信裝置可控制在中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間形成的網路上的通信。網路可稱作「微網」,且由無線通信裝置在微網上進行的通信可與由中央無線通信裝置維持的內部時鐘「同步」,該內部時鐘可稱作微網時鐘。舉例而言,當起始在中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間的連接時,中央無線通信裝置可提供關於其自身內部時鐘之值的資訊至周邊無線通信裝置,且周邊無線通信裝置可使用該資訊以判定其自身微網時鐘與中央無線通信裝置之微網時鐘之間的偏移。藍芽裝置基於同步輪詢及回應機制而使用分頻多重存取(FDMA)、一組不同頻道之間的跳頻及分時多重存取(TDMA)之組合而操作。中央無線通信裝置可以預定時間間隔輪詢周邊無線通信裝置,且周邊無線通信裝置可喚醒以
收聽一輪詢並回應於該輪詢而提供資料。周邊無線裝置可在輪詢時間週期之間睡眠以節省電力。在一些實施例中,周邊無線裝置可僅在需要提供資料時喚醒且在其他時間睡眠。當在中央無線通信裝置與周邊無線通信裝置之間在一實體層頻道上發送資料封包時,可發生其間的連接事件。對於每一連接事件,基於自中央無線通信裝置接收資料封包之時間,周邊無線通信裝置可重新對準其時鐘或以其他方式調整偏移值以提供其自身內部微網時鐘與中央無線通信裝置之內部微網時鐘的同步。中央及周邊無線通信裝置可包括可提供較高層功能之應用處理器(亦稱作主機處理器)。在一些實施例中,在一個無線通信裝置(例如,中央無線通信裝置)處之「系統」或「應用」層級處發生的事件可能需要與在另一無線通信裝置(例如,周邊無線通信裝置)處之系統或應用層級處發生的平行事件同步。每一無線通信裝置可使用不同絕對系統時間參考而操作,且因此需要用以將事件發生在中央無線通信裝置「的時間」傳達至周邊無線通信裝置(或將事件發生在周邊無線通信裝置「的時間」傳達至中央無線通信裝置)的方法,其具有在中央無線通信裝置處發生的事件之實際時間與在周邊無線通信裝置判定知曉事件及相關聯時間值的時間之間累積的最小潛時。如本文中進一步描述,可提供用以使用連結層訊息之集合來傳輸事件時序資訊至周邊無線通信裝置的方法及設備,該連結層訊息之集合包括(例如)與藍芽無線電路相關聯之無線時鐘資訊與(例如)與中央無線通信裝置中之主機/應用處理器相關聯之系統時鐘資訊之組合。周邊無線通信裝置中的相關聯無線處理電路(例如,藍芽無線電路)可提供準確時鐘資訊至周邊無線通信裝置中之主機/應用處理器,主機/應用處理器可接著判定一或多個事件發生在中央無線通信裝置處的時間。同步可在不使用與電壓控制晶體振盪器相關聯的時序恢復之情況下達成,亦即,每一無線通信裝置可以可關於彼此漂移的多個獨立時鐘而操作。在一些
實施例中,時序可在使用無線個人區域網路(WPAN)協定之無線通信裝置之間傳達。在一些實施例中,時序可在使用電力減少WPAN協定之無線通信裝置之間傳達。在一些實施例中,時序可在使用藍芽無線通信協定或藍芽低能量(BTLE)無線通信協定的無線通信裝置之間傳達。
圖1說明用於無線通信裝置102之重疊網路100之集合。無線通信裝置102可包括用以單獨地、分別地或以組合方式提供透過一或多個不同無線網路之無線連接的硬體與軟體之組合。無線通信裝置102可包括用以提供透過可提供電力有效連接同時在有限範圍內操作的無線個人區域網路(WPAN)104之通信的硬體及軟體。WPAN連接通常可提供用於將無線通信裝置102連接至周邊無線通信裝置(例如,頭戴式耳機、耳機、補充顯示裝置及補充輸入/輸出裝置)。代表性WPAN 104可根據由藍芽SIG指定的通信協定而操作。不同藍芽協定版本可提供(例如)經最佳化用於資料速率或用於電力消耗的不同能力及服務。藍芽無線通信協定版本可稱作藍芽「經典」,而另一較電力有效版本可稱作藍芽「低能量」。無線通信裝置102亦可包括用以提供透過可提供比WPAN 104更高資料速率及更大操作範圍之無線區域網路(WLAN)106的通信之硬體及軟體。無線通信裝置102可包括用於WPAN 104及WLAN 106之獨立硬體及軟體。在一些實施例中,WPAN 104及WLAN 106可共用無線通信裝置102中之硬體及或軟體元件。WPAN 104及WLAN 106兩者皆可操作為「區域」網路。無線通信裝置102可包括用以提供無線廣域網路(WWAN)108能力(例如,與一或多個蜂巢式網路互連)的額外硬體及軟體。
圖2說明經由若干不同無線通信技術與外部網路集合及與周邊無線通信裝置204A、204B、204C及204D之集合互連的中央無線通信裝置202。中央無線通信裝置202可接收來自一或多個封包交換網路及/
或來自一或多個電路交換網路之資訊,一或多個封包交換網路及/或一或多個電路交換網路之組合在圖2中表示為公眾交換電話網路(PSTN)及「網際網路」208之組合。中央無線通信裝置202可使用經由無線通信網路206提供的WWAN連接108來存取多種多樣服務(例如,語音通話、文字訊息、資料存取、視訊通話、多媒體傳訊及媒體串流傳輸)。類似地,中央無線通信裝置202可使用經由與寬頻通信網路212互連之無線存取點(AP)210提供的WLAN連接106以存取類似寬範圍服務。中央無線通信裝置202之能力可藉由添加一或多個WPAN連接104至一或多個周邊無線通信裝置204來補充,如圖2中所說明。
圖2中說明的周邊無線通信裝置204中之一些可提供輸出顯示能力以及輸入回應能力,以允許中央無線通信裝置202之使用者經由中央無線通信裝置202與服務互動(及/或亦與由中央無線通信裝置202上之處理器執行的應用程式互動)。周邊無線通信裝置204之能力可實質上不同,且因此每一周邊無線通信裝置204可提供一不同I/O功能性層級。第一周邊無線通信裝置204A可提供可將資訊呈現給中央無線通信裝置202之使用者的「總是可用」可視顯示能力與有限輸入回應能力以瀏覽及/或回應於所呈現資訊。第二周邊無線通信裝置204B可提供一主要服務及/或應用功能(例如,充當媒體播放器),同時亦包括顯示器、觸控介面及一或多個無線連接功能,以允許用作一用於自中央無線通信裝置202提供之資訊的補充顯示器。第二周邊無線通信裝置204B可提供類似於由中央無線通信裝置202提供之能力的用於呈現資訊並接受使用者回應的輸入/輸出能力。第三周邊無線通信裝置204C可提供一可易於存取之顯示及觸控介面,其亦可呈現資訊給中央無線通信裝置202之使用者且允許靈活地組織所呈現資訊並接受使用者輸入以瀏覽並回應於該資訊。第四周邊無線通信裝置204D可提供有限(若有)顯示能力,並可經設計以提供(例如)如由可與中央無線通信裝
置202之顯示螢幕(或其他輸入機構)互動的觸控筆裝置所提供的補充輸入能力。在一些實施例中,第四周邊無線通信裝置204D可經由WPAN連接104而連接至中央無線通信裝置,同時亦提供一補充輸入,例如,射頻、紅外線、磁性、電場、電容性觸控或其他輸入感測機構信號。中央無線通信裝置202之觸敏顯示器(或更大體而言,輸入/輸出能力)可感測第四周邊無線通信裝置204D之補充輸入,且在一些實施例中,可經由顯示器提供回饋至使用者。WPAN連接104可用以提供一用以同步由第四周邊無線通信裝置204D產生的可由中央無線通信裝置202(例如,經由掃描功能)感測/接收之補充輸入(例如,由第四周邊無線通信裝置204D提供的刺激輸出)的方法。藉由提供一用以同步中央無線通信裝置202與一或多個周邊無線通信裝置204A/B/C/D之間的應用及/或服務的方法,中央無線通信裝置202之使用者可控制及/或接收來自周邊無線通信裝置204A/B/C/D的可用於各種應用之回饋。在一代表性實施例中,周邊無線通信裝置204A/B/C/D可提供位置資訊(例如,平移位置x/y/z及/或旋轉位置偏轉/俯仰/翻滾)至中央無線通信裝置202,中央無線通信裝置202接著可使用該資訊來在中央無線通信裝置202上呈現資訊給其使用者。在一實施例中,周邊無線通信裝置204A/B/C/D及/或中央無線通信裝置202可包括一或多個運動感測器(例如,作為運動處理單元之部分),且自該等感測器提供之資訊可用以控制及/或作為中央無線通信裝置202、周邊無線通信裝置204A/B/C/D或兩者上的應用之輸入。在一些實施例中,中央無線通信裝置202上之應用可與周邊無線通信裝置204A/B/C/D上之應用時間同步。如本文中進一步描述,可在中央無線通信裝置202與一或多個周邊無線通信裝置204A/B/C/D之間經由連結層訊息交換提供系統/應用層級處之時間資訊以確保無線通信裝置之間的精確「絕對」時間同步。
圖3說明經由WPAN連接與包括於周邊無線通信裝置204中的元件之代表性實施例通信的包括於中央無線通信裝置202中的元件之代表性實施例之圖300。中央無線通信裝置202可包括用以提供根據一或多個不同無線通信協定之連接的多個無線網路連接硬體/軟體區塊(亦稱作無線電路)。無線網路連接硬體/軟體區塊可包括用於無線傳輸器及無線接收器(亦組合稱作無線收發器)或其元件的硬體及/或軟體之組合。中央無線通信裝置202可經由WLAN硬體/軟體區塊302及/或WWAN硬體/軟體區塊310連接至外部網路。中央無線通信裝置202可包括耦接至無線網路連接硬體/軟體區塊之處理電路(例如,應用處理器306)以控制中央無線通信裝置202。中央無線通信裝置202中之應用處理器306可建立連接並處理經由所建立連接而獲得的資訊,以提供不同服務至中央無線通信裝置202之使用者。中央無線通信裝置202之使用者可經由輸入/輸出(I/O)介面308與中央無線通信裝置202互動,輸入/輸出(I/O)介面308可提供用於顯示資訊並接受使用者輸入以在中央無線通信裝置202上及/或經由中央無線通信裝置202導航資訊及/或存取可用服務。在一些實施例中,中央無線通信裝置202可容納多個I/O介面308。在一些實施例中,執行於應用處理器306上的軟體之組合可經由I/O介面308提供一使用者介面輸入及輸出能力,以顯示資訊(輸出)給中央無線通信裝置202之使用者及/或獲得來自中央無線通信裝置202之使用者的回饋(輸入),包括(例如)至及來自連接至中央無線通信裝置202之周邊無線通信裝置204。
中央無線通信裝置202可使用WPAN硬體/軟體區塊304連接至周邊無線通信裝置204,周邊無線通信裝置204又可包括連接至其自身應用處理器318之一平行WPAN硬體/軟體區塊312。周邊無線通信裝置204中之應用處理器318可經由I/O介面314提供輸入及輸出能力,並補充中央無線通信裝置202之I/O能力以向中央無線通信裝置202之使用
者提供接收並回應於資訊所藉以的一替代I/O介面。在一些實施例中,I/O介面314可提供一比由中央無線通信裝置202之I/O介面308提供的顯示更有限的資訊顯示。周邊無線通信裝置204之應用處理器318可處理經由WPAN硬體/軟體區塊312接收的資訊以經由I/O介面314顯示資訊及/或控制周邊無線通信裝置204上的一或多個應用之操作。應用處理器318可處理經由I/O介面314接收的使用者輸入以使用WPAN硬體/軟體區塊312來形成並發送訊息。周邊無線通信裝置204中之應用處理器318亦可組織並儲存自中央無線通信裝置202接收的資訊。應用處理器318可處理自中央無線通信裝置202之應用處理器306接收的資訊,以(例如)對準周邊無線通信裝置204上之「事件」時序與中央無線通信裝置202上之平行事件。
中央無線通信裝置202及周邊無線通信裝置204中之無線電路可包括一或多個無線電路模組,其包括一或多個處理器及無線電路以傳輸及接收根據各種無線通信協定之無線信號。中央及周邊無線通信裝置202/204之無線電路模組(亦稱作無線子系統)可包括傳輸器及接收器,以提供根據無線通信協定(例如,根據Wi-Fi無線通信協定、藍芽無線通信協定或蜂巢式無線通信協定)格式化的射頻無線信號之信號處理。在一些實施例中,無線電路模組可包括組件,諸如:用於實施功能性(諸如但不限於,基頻信號處理、實體層處理、資料連結層處理及/或其他功能性)之處理器及/或專用數位信號處理(DSP)電路;用於將數位資料轉換成類比信號之一或多個數位至類比轉換器(DAC);用於將類比信號轉換成數位資料之一或多個類比至數位轉換器(ADC);射頻(RF)電路(例如,一或多個放大器、混頻器、濾波器、鎖相迴路(PLL)及/或振盪器);及/或其他組件。無線電路模組在一些實施例中亦可稱作無線電。
圖4說明根據一些實施例之用於中央無線通信裝置202與周邊無
線通信裝置204之間的通信之代表性同步輪詢機制的圖400。當建立在中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的連接時,可交換時序資訊以對準中央無線通信裝置202將針對資料輪詢周邊無線通信裝置204之時間的時間週期。周邊無線通信裝置204可在輪詢時間間隔之間睡眠,且在一些實施例中,可在需要提供資料至中央無線通信裝置202之時間喚醒,藉此節省電力並提供周邊無線通信裝置204中之延長的電池壽命。中央無線通信裝置202可在預定時間並根據一規則預定輪詢時間間隔402來輪詢周邊無線通信裝置204。周邊無線通信裝置204可維持其自身內部時鐘(亦稱作微網時鐘)並在喚醒/收聽時間週期404處喚醒,在該喚醒/收聽時間週期404中收聽來自中央無鎳通信裝置202之輪詢並在一在喚醒/收聽時間週期404後的回應時間間隔406期間提供資料至中央無線通信裝置202。如圖4中所說明,周邊無線通信裝置204可考慮中央無線通信裝置202之微網時鐘與周邊無線通信裝置204之微網時鐘之間的時鐘漂移(例如,假定在各別微網時鐘之間的最大時鐘差),並充分早地打開喚醒/收聽時間週期404並持續足夠長的時間週期以確保俘獲來自中央無線通信裝置202之輪詢。如圖4中所說明,周邊無線通信裝置204之喚醒/收聽時間週期404可在中央無線通信裝置202之輪詢時間週期之前開始且可在中央無線通信裝置202之輪詢時間週期之後結束。時鐘漂移可充分小,使得相對於輪詢時間週期延長喚醒/收聽時間週期404的額外時間可為最小的。在一些實施例中,中央無線通信裝置202可包括何時與周邊無線通信裝置204通信的時鐘時間資訊,以提供用於周邊無線通信裝置204處之時鐘與中央無線通信裝置202之時鐘的重新對準,例如,可將中央無線通信裝置202之微網時鐘的值提供至周邊無線通信裝置204。在一些實施例中,可在建立在中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的連接時提供時鐘時間資訊。在一些實施例中,周邊無線通信裝置204可在自
中央無線通信裝置202接收一輪詢時基於本地時間調整其自身微網時鐘。在一實施例中,在喚醒、收聽及接收來自中央無線通信裝置202之輪詢之後,周邊無線通信裝置204可維持用於與中央無線通信裝置202之微網時鐘同步的其自身微網時鐘之準確微網時鐘時間值。
圖5A說明根據一些實施例的用於時間同步之中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的訊息交換之圖500。中央無線通信裝置202可包括如圖3中所說明之可控制及/或執行在中央無線通信裝置202之較高層處的應用及服務的應用處理器306。類似地,周邊無線通信裝置204可包括一用於控制並執行在周邊無線通信裝置204上之較高層處之應用的應用處理器318。在一些實施例中,應用處理器306/318亦可稱作主機處理器。中央無線通信裝置202之WPAN 304(例如,藍芽)電路可建立與周邊無線通信裝置204之WPAN電路312的連接502。在一代表性實施例中,中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的連接為藍芽低能量(BTLE)連接。一旦建立BTLE連接,中央無線通信裝置202便可識別周邊無線通信裝置204是否支援一提供用於應用層級(亦即,事件層級)時間同步的時間同步特徵。在一些實施例中,中央無線通信裝置202使用一服務發現協定判定周邊無線通信裝置204之能力。在一些實施例中,BTLE通信連結經加密以提供在中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的安全連接。回應於偵測到周邊無線通信裝置204支援用於事件/應用之時間同步,應用處理器306可提供周邊無線通信裝置204可為「時間同步感知」的指示至WPAN電路304。中央無線通信裝置202之應用處理器306可如圖5A中所指示而使用「同步感知」訊息504來將供應商特定命令提供至WPAN電路304,該「同步感知」訊息504在一些實施例中可為供應商特定訊息或命令。「同步感知」訊息504可包括一或多個參數。「同步感知」訊息504之代表性參數可包括BTLE連接之「連接控制代碼」以
指示其為「同步感知」,亦即,特定BTLE連接具有此能力之指示。在一實施例中,「連接控制代碼」參數可包括資訊之兩個八位元組。「同步感知」訊息504亦可包括一可指定需要WPAN電路304產生一透過BTLE連接至周邊無線通信裝置204的連結層同步指示訊息(本文中進一步論述)所藉以的頻率之「同步指示週期」參數。在一實施例中,以參考時間間隔之單位(例如,微秒、毫秒、數十毫秒、數百毫秒等之單位)指定「同步指示週期」,且「同步指示週期」參數可使用兩個八位元組來提供資訊。在一些實施例中,將BTLE連接標記為「同步感知」為可選的。在一些實施例中,「同步指示週期」之使用係可選的,且可根據需要(例如,回應於在應用處理器306處及/或藉由應用處理器306產生的特定事件及/或中斷)而提供同步指示。
BTLE連接可需要在訊框邊界層級處(例如,在每一1.25ms訊框開始處)的中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的時鐘同步。中央無線通信裝置202及周邊無線通信裝置204可藉由約定BTLE連接之連接時間週期及訊框開始時刻來「同步」。中央無線通信裝置202及周邊無線通信裝置204可維持其自身單獨獨立時鐘(例如,亦稱作微網時鐘)且可週期地喚醒以彼此通信。周邊無線通信裝置204可基於由中央無線通信裝置202提供的資訊(例如,基於在起始連接時傳達之封包中提供的資訊)來調整其自身時鐘。周邊無線通信裝置204亦可基於由周邊無線通信裝置204接收封包之時間來調整其自身微網時鐘以與中央無線通信裝置時鐘重新對準,以便維持1.25ms訊框同步。為傳達在中央無線通信裝置202上發生的同步信號之準確例項至周邊無線通信裝置204,無線通信裝置202/204中之每一者可需要與藍芽微網時鐘之所有28位元同步。中央無線通信裝置202可充當周邊無線通信裝置204之「主」時鐘參考,周邊無線通信裝置204可充當「從屬」裝置。專有連結層「時鐘指示」訊息506(在一些實施例中,其
可經格式化為時鐘指示PDU 600)可回應於中央無線通信裝置202之應用處理器306使用「同步感知」訊息504(例如,其在一些實施例中可為一供應商特定「同步感知」命令)將BTLE連結標記為「同步感知」而由中央無線通信裝置202之WPAN電路304發送。「時鐘指示」訊息506可含有在連接事件開始時的中央無線通信裝置202的微網時鐘之「快照」。周邊無線通信裝置204可使用由「時鐘指示」訊息506提供的時鐘資訊來調整其自身微網時鐘。此調整可確保使得中央無線通信裝置202及周邊無線通信裝置204兩者皆使用相同參考時鐘時間值。
「時鐘指示」訊息506可包括來自中央無線通信裝置202之即時微網時鐘值。在一些實施例中,時鐘值可經指定為中央無線通信裝置202之微網時鐘之28位元的全部或一部分。在一實施例中,時鐘值可包括28位元時鐘值之26個最高有效位元。在一實施例中,時鐘值可包括與跳頻同步(FHS)封包中提供的資訊相同之資訊。在一實施例中,時鐘值係由中央無線通信裝置202在1.25ms訊框開始處俘獲,且因此時鐘值之一部分(例如,兩個最低有效位元)可具有零值且無需被傳輸至周邊無線通信裝置204。回應於「時鐘指示」訊息506,周邊無線通信裝置204之WPAN電路312可以「基頻」應答(ACK)訊息(例如,ACK 508)回復或可使用連結層「拒絕指示」訊息(未圖示)拒絕「時鐘指示」訊息。在一些實施例中,若未由周邊無線通信裝置204之WPAN電路312應答或正確地接收,則「時鐘指示」訊息506可由中央無線通信裝置202之WPAN電路304重新發送。即使僅在許多重新傳輸後被成功地接收,周邊無線通信裝置204仍可基於「時鐘指示」訊息506中提供的資訊來計算中央無線通信裝置202之當前微網時鐘的正確值。在一實施例中,「時鐘指示」訊息506包括抓住即時時鐘資訊所在的事件計數器。周邊無線通信裝置204之WPAN電路312可基於由中央無線通信裝置202提供的在「時鐘指示」訊息506中之資訊更新其自身本端微網時
鐘,且在更新之後,在中央無線通信裝置202及周邊無線通信裝置204中之每一者中的兩個微網時鐘可經同步以使用相同「絕對」時間值。因為每一微網時鐘可隨時間而漂移(其可連接至不同獨立時鐘振盪器),所以可基於自中央無線通信裝置202提供至周邊無線通信裝置204的額外資訊及/或藉由基於由周邊無線通信裝置204接收封包之時間判定調整而重新調整微網時鐘之時間值。
為了自中央無線通信裝置202提供時間同步資訊至周邊無線通信裝置204,每當事件510發生在應用處理器306處時,應用處理器306可產生至WPAN電路304之時間同步中斷512。中央無線通信裝置202之WPAN電路304可忽略自主機/應用處理器306接收的任何同步中斷512,直至與周邊無線通信裝置204之通信連結(例如,BTLE連結)經標記為(例如)如由經提供至中央無線通信裝置202之WPAN電路304的同步感知訊息504所指示的「同步感知」為止。WPAN電路304亦可忽略同步中斷512,直至由中央無線通信裝置202提供至周邊無線通信裝置204之連結層時鐘指示506訊息由周邊無線通信裝置204之WPAN電路312應答(例如,如由ACK 508所指示)為止。當通信連結經標記為「同步感知」且連結層時鐘指示506訊息(其可提供周邊無線通信裝置204之WPAN電路312的微網時鐘與中央無線通信裝置202之WPAN電路304之微網時鐘同步的指示)被應答時,接著提供至WPAN電路304之同步中斷512可由WPAN電路304處理。中央無線通信裝置202之WPAN電路304可回應於接收來自主機/應用處理器306的同步中斷512而發送一專有連結層「同步指示」訊息514至周邊無線通信裝置204之WPAN電路312。在一些實施例中,同步指示訊息514可經格式化為一協定資料單元,例如,如圖6中所示之同步指示PDU 610。同步指示訊息514可提供如由同步中斷512指示的指示事件510何時發生在中央無線通信裝置202之應用處理器306處的時間資訊。同步指示訊息514可包括在同
步中斷發生時的中央無線通信裝置202之28位元即時微網時鐘之值。此28位元值可提供一降至BTLE連接之時槽間隔之一半的時間週期的解析度,該解析度可對應於312微秒之解析度。為了提供較精細時間解析度,同步指示訊息514可進一步包括一時槽偏移值,該偏移值可提供在發生同步中斷的一半時槽時間間隔內之「偏移」時間量。時槽偏移值可(例如)藉由使用一較高頻率系統層級時鐘或以較高速率計數的其他方式將事件之時間縮小至比由BTLE時鐘提供之精度更精細的精度。在一實施例中,時間偏移可(例如)使用自0至312之值的集合中選擇的值而提供在312微秒之半時槽內的許多微秒之值。在一些實施例中,主機/應用處理器306可調整包括於同步指示訊息514中的微網時鐘之值及/或半時槽偏移時間之值,以考慮應用處理器306處及/或WPAN電路304處之中斷延遲時間週期,考慮應用處理器306及/或WPAN電路304之處理延遲,及/或包括處置翻轉所需的對時鐘值之任何算術調整。
如圖5A中所指示,周邊無線通信裝置204之WPAN電路312可回應於同步指示訊息514之正確接收而提供應答(例如,ACK 508)至中央無線通信裝置202之WPAN電路304。在一些實施例中,中央無線通信裝置202之WPAN電路304回應於自應用處理器306接收的每一同步中斷512而提供包括當前時間資訊的同步指示訊息514至周邊無線通信裝置204之WPAN電路312。舉例而言,如圖5A中所示,在應用處理器306處之每一事件510產生一同步中斷512,且接著一對應同步指示訊息514隨後自中央無線通信裝置202傳輸至周邊無線通信裝置204。在一實施例中,當無ACK 508自周邊無線通信裝置204之WPAN電路312接收(或拒絕或其他否定應答(NAK)型訊息被接收)時,同步指示訊息514可藉由中央無線通信裝置之WPAN電路304重新傳輸。中央無線通信裝置202可重新傳輸一或多個同步指示訊息514直至自周邊無線通信裝
置204接收到ACK 508為止或直至計時器期滿(未圖示)為止。在一些實施例中,每當在重新傳輸期間可發送相同同步指示訊息514,例如,包括於重新傳輸之同步指示訊息514中的時間值無需被重新計算,此係因為用於重新傳輸之時間週期與用於同步指示訊息514之傳輸及接收的時間週期相比可相對較短。在一些實施例中,同步中斷512可由WPAN電路304處理且每當接收同步中斷512時可導致同步指示訊息514傳輸至周邊無線通信裝置204之WPAN電路312。在一些實施例中,同步中斷512可在由主機/應用處理器306指定的同步指示時間週期結束時被處理,例如,如在建立與周邊無線通信裝置204之連接期間所指示及/或如「同步感知」訊息504中所指示。
周邊無線通信裝置204之WPAN電路312可使用至周邊無線通信裝置204之應用處理器318的中斷來產生同步觸發器訊息518。周邊無線通信裝置204之WPAN電路312可使用由同步指示訊息514提供之資訊(例如,微網時鐘之值及其中提供的半時槽偏移值),使用其自身微網時鐘之值(例如,由WPAN電路312接收同步指示訊息514之時間)及對訊息處理延遲之瞭解來確定在中央無線通信裝置202處產生最後同步中斷512所在的對應時間。周邊無線通信裝置204之WPAN電路312可提供經計算時間(例如,作為以微秒計之值)至周邊無線通信裝置204之應用處理器318,應用處理器318可使用所計算時間資訊及提供同步觸發器訊息518之時間(例如,作為至應用處理器318之中斷)以判定周邊無線通信裝置204中的對應事件516之時間。對應事件516之時間經判定用於周邊無線通信裝置204之主機/應用處理器318的時域,並對應於在中央無線通信裝置202之主機/應用處理器306的時域中在中央無線通信裝置202處發生的事件510。在一實施例中,同步觸發器訊息518可包括自中央無線通信裝置202上產生同步觸發器以來逝去時間的以微秒計之時間值。包括於同步觸發器訊息518中之時間值可包括在
周邊無線通信裝置204處的WPAN電路312之處理延遲。在一實施例中,同步觸發器訊息518可包括為資訊之四個八位元組的時間。如圖5A中所說明,甚至在有丟失及重新傳輸之同步指示訊息514的情況下,WPAN電路312及/或主機/應用處理器318仍可判定時間偏移,使得重新創建之事件516之時間對應於起始事件510之適當時間。
圖5B說明根據一些實施例的用於時間同步之中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的訊息之另一交換的圖520。在一些實施例中,中央無線通信裝置202之WPAN電路304維持一具有用於如由中央無線通信裝置202之主機/應用處理器306指定的同步指示訊息之時間週期的週期計時器。WPAN電路304可忽略在執行計時器的同時發生的同步中斷512。一旦計時器期滿,WPAN電路304可處理下一同步中斷512並傳輸同步指示訊息514訊息至周邊無線通信裝置204之WPAN電路312。每當發送同步指示訊息514時,中央無線通信裝置202之WPAN電路304可重新起始計時器522。在一些實施例中,在中央無線通信裝置202之主機/應用處理器306處的事件510可以規則(例如,週期)時間間隔發生,且至中央無線通信裝置202之WPAN電路304的對應同步中斷512亦可以規則間隔發生。在一實施例中,周邊無線通信裝置204之WPAN電路312可感知發生在中央無線通信裝置202處的事件/中斷之標稱時間週期,且可產生在自中央無線通信裝置202接收實際同步指示訊息514之間中斷周邊無線通信裝置204之應用處理器318的同步觸發器訊息518。周邊無線通信裝置204之主機/應用處理器318可基於自WPAN電路312接收的同步觸發器訊息518重新創建事件516。雖然周邊無線通信裝置204之WPAN電路312的微網時鐘可在自中央無線通信裝置202接收同步指示訊息514之時之間的時間週期期間「漂移」,但微網時鐘之漂移量可為最小的。使用在中央無線通信裝置202處之計時器可降低發送同步指示訊息514至周邊無線通信裝置
204所藉以的頻率速率,藉此最小化通信需求及/或降低電力消耗。周邊無線通信裝置204可在自中央無線通信裝置202接收同步指示訊息514中間「內插」用於同步觸發器訊息518之時序,藉此繼續提供「中斷」至周邊無線通信裝置204中之主機/應用處理器318以用於產生事件。
圖5C說明根據一些實施例的可用以協調中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的事件之時間同步的內部信號之代表性集合的圖540。中央無線通信裝置202可經由WPAN連接550連接至周邊無線通信裝置204。如本文中所描述,WPAN連接550可提供相對時間同步之頻道,亦即,關於時鐘時間值(例如,藍芽時鐘)之資訊可在中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間提供以對準各別無線通信裝置202/204之WPAN電路304/312中之時鐘。在中央無線通信裝置202上執行的應用程式可藉由提供中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的時間同步資訊而與在周邊無線通信裝置204上執行的另一應用程式同步。在一實施例中,周邊無線通信裝置204及/或中央無線通信裝置202可為電池供電的,且在提供用於應用之一或多個功能的同時電力消耗之最小化可係所要的。舉例而言,中央無線通信裝置202可設法「讀取」由周邊無線通信裝置204提供的資訊。中央無線通信裝置202可改為以規則間隔及/或基於中央無線通信裝置202上執行的應用程式之需求「按需」讀取資訊,而非中央無線通信裝置202不斷地嘗試讀取來自周邊無線通信裝置204之資訊,此將耗盡中央無線通信裝置202之電池電力。在代表性實施例中,中央無線通信裝置202自周邊無線通信裝置204收集感測器資料。在另一代表性實施例中,中央無線通信裝置202偵測周邊無線通信裝置204之二維或三維位置及/或定向。在一些實施例中,經由WPAN通信連結而提供由中央無線通信裝置202自周邊無線通信裝置204獲得及/或偵測的資訊,例
如,WPAN連接550可提供雙向資訊傳送。在一些實施例中,經由第二機制(例如,經由另一通信連結及/或經由一獨立方向機制)而提供由中央無線通信裝置202自周邊無線通信裝置204獲得及/或偵測之資訊。在一實施例中,中央無線通信裝置202偵測周邊無線通信裝置204相對於中央無線通信裝置202之位置及/或定向。在一實施例中,中央無線通信裝置202包括一觸敏顯示器(或具有偵測能力之其他表面),且周邊無線通信裝置204為提供可由中央無線通信裝置202感測之刺激信號的電池操作之裝置。在一些實施例中,中央無線通信裝置202以規則時間間隔讀取由周邊無線通信裝置204提供之資訊,並在中央無線通信裝置202中提供之顯示器上提供視覺回饋至中央無線通信裝置202之使用者。因為周邊無線通信裝置204可為電池供電的,所以可能需要周邊無線通信裝置204以規則時間間隔及/或「按需」供應資訊(例如,訊息及/或刺激信號)並在「刺激」時間週期之間操作於電力減少狀態中。使用本文中描述之時間同步方法,中央無線通信裝置202及周邊無線通信裝置204可在應用層級處時間同步,以使得周邊無線通信裝置204能夠以可由中央無線通信裝置202知曉及/或預測及/或估計的時間週期提供間歇輸出、刺激及/或資訊,中央無線通信裝置202可接著以適當時間週期獲得、讀取及/或察覺來自周邊無線通信裝置204之輸出、刺激及/或資訊。在使用本文中描述之應用層級時間同步方法之情況下,中央無線通信裝置202可以適當時間週期「讀取」,且周邊無線通信裝置204可以適當時間週期「寫入」,其中在中央無線通信裝置202及周邊無線通信裝置204兩者處時間同步適當時間週期,藉此使中央無線通信裝置202及周邊無線通信裝置204兩者能夠以電力有效方式操作。在一實施例中,中央無線通信裝置202為包括顯示能力之平板運算裝置(例如,iPad®),且周邊無線通信裝置204為可以規則時間間隔提供可由平板運算裝置感測之刺激的輸入裝置(例如,觸控
筆)。在一實施例中,觸控筆以規則時間間隔(例如,每隔X毫秒一次)發射刺激信號,且平板運算裝置使用本文中描述之時間同步方法來對準觸控筆之刺激信號與用於平板運算裝置之掃描/讀取/感測/拾取時間週期。藉由提供由周邊無線通信裝置204(例如,觸控筆)產生之刺激信號與中央無線通信裝置202之掃描/讀取/感測/拾取時間週期的時間同步,兩個裝置可藉由僅在需要時「寫入」(刺激)及「讀取」(掃描)而節省有限電池電力。中央無線通信裝置202可提供時間同步資訊至周邊無線通信裝置204,使得周邊無線通信裝置204之刺激信號可與中央無線通信裝置202之掃描時間週期對準。
圖5C包括在中央無線通信裝置202及周邊無線通信裝置204處的說明中央無線通信裝置202及周邊無線通信裝置204處之應用的時間同步之時序的代表性信號之集合。如上文所描述,中央無線通信裝置202處的應用及周邊無線通信裝置204處的另一平行應用可產生可使用本文中描述之方法及/或設備而彼此「時間同步」的信號。在一實施例中,中央無線通信裝置202處之應用信號(App Signal)552可表示「讀取」及/或「感測」及/或「獲得資訊」及/或「掃描」信號,而周邊無線通信裝置204處之應用信號542可表示「寫入」及/或「刺激」及/或「提供資訊」信號。如圖5C中所說明,中央無線通信裝置202處的應用信號552之「讀取」時間週期可延續一比周邊無線通信裝置204處的應用信號542之「寫入」時間週期寬或窄的時間週期。在中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的應用層級時間同步情況下,「讀取」應用信號552可與「寫入」應用信號542對準。在一實施例中,中央無線通信裝置202之主機/應用處理器306可在「讀取」應用信號552啟用之前及/或在「讀取」應用信號552啟用的同時提供中斷(例如,「應用處理中斷(App Proc Interrupt)554」)至WPAN電路304。應用處理中斷554可使WPAN電路304俘獲WPAN電路304之微網
時鐘之值CLKss(例如,如由WPAN時鐘556俘獲信號所指示)。在一些實施例中,WPAN電路304之微網時鐘的值CLKss係藉由中央無線通信裝置202來調整以補償中央無線通信裝置202處中斷、喚醒及/或歸因於其他WPAN活動的處理延遲。(經調整)CLKss值可藉由使用規則排程之週期傳輸及/或使用透過WPAN連接550之週期性「按需」通信而由中央無線通信裝置202之WPAN電路304提供至周邊無線通信裝置204之WPAN電路312。在一些實施例中,透過WPAN連接550之在中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的通信可以通信之間的時間週期tBT之特定值來規則地排程。在一實施例中,在WPAN連接550上的通信事件之隨後發生期間傳達(例如)作為連結層同步指示訊息514之有效負載之一部分的微網時鐘之時鐘值CLKss。當周邊無線通信裝置204之WPAN電路312正確地接收連結層同步指示訊息514(或提供正確CLKss微網時鐘值之均等訊息)時,周邊無線通信裝置204之WPAN電路312俘獲周邊無線通信裝置204處之WPAN電路312的微網時鐘之當前值CLKcc,例如,如由WPAN時鐘546俘獲信號所指示。在一些實施例中,由周邊無線通信裝置204俘獲的微網時鐘之值CLKcc係藉由周邊無線通信裝置204來調整以補償周邊無線通信裝置204處之中斷、喚醒及/或歸因於其他WPAN活動的處理延遲。周邊無線通信裝置204可計算(例如)連結層同步指示訊息514中的如在周邊無線通信裝置204處俘獲(且如視情況調整)的當前微網時鐘時間值CLKcc與由中央無線通信裝置202提供的經俘獲及調整之時鐘時間值CLKss之間的時間差。在一實施例中,時間差計算可藉由周邊無線通信裝置204之WPAN電路312來執行。在一實施例中,時間差經判定為(CLKcc-CLKss)。時間差可藉由WPAN電路312(例如)藉由確證經指示為圖5C中之應用處理中斷544的中斷而提供至周邊無線通信裝置204之主機/應用處理器318。時間差可在自WPAN電路312提供至主機/應用處理器
318之供應商特定命令中作為時間偏移值(例如,可解釋為時間單位(諸如微秒)之數目的整數)而提供。周邊無線通信裝置204之主機/應用處理器318可在周邊無線通信裝置204處之特定事件發生時使用由WPAN電路312提供之時間差資訊來調整時間週期,例如,應用信號542可在適當時刻期間經確證以「寫入」一值,使得周邊無線通信裝置204處之「寫入」應用信號542可與中央無線通信裝置202上之「讀取」應用信號552對準。
圖5D說明根據一些實施例的可用以協調中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的事件之時間同步的內部信號之另一代表性集合的圖560。如圖5A至圖5C中,中央無線通信裝置202經由WPAN連接550連接至周邊無線通信裝置204,WPAN連接550提供相對時間同步頻道,亦即,關於時鐘時間值(例如,藍芽時鐘)之資訊可在中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間提供以對準各別無線通信裝置202/204之WPAN電路304/312中之微網時鐘。可能需要藉由提供中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的額外時間同步資訊而同步在中央無線通信裝置202上執行的應用程式與在周邊無線通信裝置204上執行的另一應用程式。在一實施例中,中央無線通信裝置202可設法「讀取」由周邊無線通信裝置204提供的資訊。中央無線通信裝置202可改為讀取與在周邊無線通信裝置204處「寫入」資訊之時間同步的資訊時間,而非中央無線通信裝置202不斷地嘗試讀取來自周邊無線通信裝置204之資訊。類似地,周邊無線通信裝置204可以離散時間間隔「寫入」待由中央無線通信裝置202「讀取」的資訊,在一些實施例中,寫入可為週期性的而非連續寫入。如圖5D中所指示,中央及周邊無線通信裝置202/204上之應用最初可能彼此不同步,且周邊無線通信裝置204上之應用可在一時間週期內提供連續「寫入」應用信號570,藉此准許中央無線通信裝置202在任何時間使
用其自身應用信號562來「讀取」。然而,為節省周邊無線通信裝置204處之電力,較佳可僅在中央無線通信裝置202將啟用其自身「讀取」應用信號562之時的時間週期期間啟用「寫入」應用信號570。為同步兩個應用,時間同步資訊可藉由中央無線通信裝置202(例如)經由如本文中描述之WPAN通信連結而提供至周邊無線通信裝置204。一旦同步達成,周邊無線通信裝置204便可進入在用於應用信號570之「寫入」循環之間的電力減少狀態,藉此節省諸如周邊無線通信裝置204之有限容量電池的其本端電力。在一些實施例中,周邊無線通信裝置204可(例如)基於不活動計時器期滿而進入一延長電力減少狀態,且在自延長電力減少狀態喚醒後,可重新獲取中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之同步以提供用於如圖5D中所說明之應用層級事件時序同步。在一些實施例中,周邊無線通信裝置204可喚醒以重新同步並重新進入一待用狀態,以確保只要結合中央無線通信裝置202使用周邊無線通信裝置204的應用之使用者需要便可重新起始用於應用之時間同步。
在一實施例中,中央無線通信裝置202之主機/應用處理器306可提供基於顯示信號564而重設的時間計數器,且時間計數器之值可基於WPAN中斷566來讀取,例如,該時間計數器值可由WPAN電路304提供至主機/應用處理器306。自時間計數器讀取之時間值可(例如)經由其之間的WPAN通信連結由中央無線通信裝置202提供至周邊無線通信裝置204。在一實施例中,WPAN通信連結之每一連接事件可包括時間值。如圖5D中所說明,第一時間值t1可對應於中央無線通信裝置202之由顯示信號564之前緣起始並在標誌為「a」的WPAN中斷566之前緣處結束的時間間隔。時間值t1可在與標誌為「b」之WPAN中斷566及568相關聯之WPAN連接事件期間由中央無線通信裝置202傳達,亦即,所俘獲之時間值可由中央無線通信裝置202之主機/應用處
理器306處理(例如,在需要時調整),並經提供至中央無線通信裝置202之WPAN電路304以在下一可用連接事件期間經由WPAN通信連結傳達至周邊無線通信裝置204。類似地,時間值t2可經俘獲並在與標誌為「c」的WPAN中斷566/568相關聯之隨後WPAN連接事件期間傳達,時間值t2對應於顯示信號564之前緣與標誌為「b」的下一WPAN中斷566之前緣之間的時間。如圖5D中所說明,中央無線通信裝置202上的用於應用信號562之「讀取」事件之間的時間週期與WPAN連接事件之間的指示為tBT之時間週期可不同,亦即,無需相同。因此,雖然顯示信號564可與應用信號562對準,但時間週期tn(自顯示信號564之前緣至隨後WPAN中斷566之前緣)可不同。周邊無線通信裝置204之WPAN電路312可提供時間值tn至周邊無線通信裝置204之主機/應用處理器318,其可使用所提供的時間值tn以及來自WPAN電路312之時間資訊來判定用於周邊無線通信裝置204處之應用信號570之「寫入」時間週期,該「寫入」時間週期匹配用於中央無線通信裝置202之應用信號562之「讀取」時間週期。中央無線通信裝置202處計數時間值的計數器可由顯示信號564之前緣重設,例如,如圖5D中所展示,時間週期tn係自最近顯示信號564之脈衝之前緣至WPAN中斷566之前緣而量測。因此,如圖5D中所展示,時間t1及t2對應於自顯示信號564之第一脈衝量測的時間週期,時間t3對應於自顯示信號564之第二脈衝量測的時間週期,且時間t4及t5對應於自顯示信號564之第三脈衝量測的時間週期。
圖6說明根據一些實施例的可用於在中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間傳達以提供時間同步的訊息之代表性格式。連結層時鐘指示訊息506可經格式化為一協定資料單位(PDU)(例如,「時鐘指示」PDU 600),且連結層同步指示訊息514亦可經格式化為PDU(例如,「同步指示」PDU 610),且每一訊息可自中央無線通信
裝置202發送至周邊無線通信裝置204,例如,如圖5A及圖5B中所說明之訊息交換序列中所示。只要中央無線通信裝置202之主機/應用處理器306將至周邊無線通信裝置204之通信連結標記為「同步感知」(例如,如圖5A中所示的「同步感知」訊息504(其可為供應商特定)),時鐘指示PDU 600便可自中央無線通信裝置202發送至周邊無線通信裝置204。時鐘指示PDU 600可包括在連接事件開始處的中央無線通信裝置之微網時鐘之快照。周邊無線通信裝置204可基於時鐘指示PDU 600中提供的時鐘資訊調整其自身微網時鐘。藉由調整周邊無線通信裝置204之微網時鐘,在通信連結之任一端處的兩微網時鐘可與相同時間參考時鐘同步。時鐘指示PDU 600可包括多個資訊欄位。OpCode欄位602可包括基於十六進位之八位元組識別符以指示時鐘指示PDU 600。在一實施例中,時鐘指示PDU 600之OpCode欄位602可使用一專有或標準化值,例如代表值為如圖6中指示的「0xF2」。時鐘指示PDU 600之OpCode欄位602之後可接著包括與正發送時鐘指示PDU 600之中央無線通信裝置202相關聯的專用時鐘資訊值的一組有效負載資料欄位。時鐘指示PDU 600可包括俘獲即時時鐘值(亦即,亦包括於時鐘指示PDU 600中之微網時鐘值)之時間的事件計數器值。事件計數器值可稱作CLK快照時刻604,且可包括兩個八位元組。包括於時鐘指示PDU 600中之即時微網時鐘值可包括即時微網時鐘之28位元或其位元之子集。在一實施例中,微網時鐘值可包括中央無線通信裝置202之即時微網時鐘之26個最高有效位元。即時微網時鐘值之26位元具有對應於1.25毫秒解析度之兩個時槽間隔之解析度。因為完整28位元即時微網時鐘值可在訊框之開頭處被俘獲,所以28位元即時微網時鐘值之兩個最低有效位元可為零且因此無需被傳輸。時鐘指示PDU 600可以經保留以用於將來使用(RFU)的6位元之集合結束,從而提供總計7個八位元組。
中央無線通信裝置202亦可發送一專有連結層同步指示PDU 610至周邊無線通信裝置204。同步指示PDU 610可為一指示指定同步中斷512何時由中央無線通信裝置202之主機/應用處理器306產生的時間值的控制訊息。在一些實施例中,連結層同步指示PDU 610係由中央無線通信裝置202週期地發送至周邊無線通信裝置204。在一些實施例中,當同步中斷512發生時發送同步指示PDU 610。中央無線通信裝置202之主機/應用處理器306可指示一用於在將至周邊無線通信裝置204之BTLE連接標記為「同步感知」時發送同步指示PDU 610之時間週期,且可啟用中央無線通信裝置202之特徵以發送同步指示PDU 610。同步指示PDU 610可包括將連結層PDU識別為同步指示PDU 610的一個八位元組OpCod欄位612。在一實施例中,同步指示PUD 610之OpCod欄位612可使用一專有或一標準化值,例如,代表性十六進位值為如圖6中指示之「0xF3」。同步指示PUD 610之OpCod欄位612之後可接著包括微網時鐘資訊的有效負載資料之集合以及一提供在微網時鐘時槽內之時間偏移的較精細粒度時間指示。同步指示PDU 610之有效負載資料可包括在特定欄位(例如,如由圖6之同步指示PDU 610中的CLK[27:0]欄位616所指示)中之完整微網時鐘值(28位元)。28位元微網時鐘值可伴隨有一使用在由微網時鐘值CLK[27:2]欄位616指定的「半時槽」內之預定時間單位指示時間偏移的時槽偏移欄位。在一實施例中,由時槽偏移欄位614指示的時間偏移可指示俘獲中央無線通信裝置202之即時微網時鐘所在的(312微秒之)半時槽內以微秒計的時間。在一實施例中,時槽偏移欄位614可跨越0至312微秒之有效範圍。在一些實施例中,時槽偏移欄位614可跨越確保如由使用用於時間同步之資訊的一或多個基礎應用所需要的時間同步之充分精度的值之範圍。時槽偏移欄位614可提供一來自由獨立時鐘計數器指定的時槽(例如,由微網時鐘指定的時槽)之邊緣的時間微分。主機/應用處理
器可在任意時間(亦即,不必在一時槽、半時槽或其他WPAN時鐘邊緣邊界處)提供同步中斷512至WPAN電路304。同步指示PDU 610包括完整微網時鐘值(CLK[27:0]欄位616)及時槽偏移欄位614中之值,以提供微網時鐘值何時由中央無線通信裝置202之WPAN電路304俘獲的準確指示。在一些實施例中,中央無線通信裝置202之WPAN電路304可調整同步指示PDU 610中指示之微網時鐘的值及/或調整時槽偏移欄位614值中之值以包括任何中斷延遲、處理延遲或考慮時鐘算術(例如,考慮基礎計數器之翻轉)。
圖7說明根據一些實施例的用於提供透過在中央無線通信裝置202與周邊無線通信裝置204之間的連接之時間同步的代表性方法之流程圖700。在步驟702中,中央無線通信裝置202建立與周邊無線通信裝置204的連接。在一實施例中,所建立之連接為一根據WPAN通信協定(例如,藍芽或藍芽低能量協定)操作的通信連結。在步驟704中,中央無線通信裝置202判定周邊無線通信裝置204是否支援時鐘同步特徵。當周邊無線通信裝置204不支援時鐘同步特徵時,該方法結束。當周邊無線通信裝置204支援時鐘同步特徵時,在步驟706中,中央無線通信裝置202提供一時鐘指示訊息至周邊無線通信裝置204。在一些實施例中,提供至周邊無線通信裝置204之時鐘指示訊息對應於(例如)如圖5A及圖5B中所示之時鐘指示訊息506。在一些實施例中,時鐘指示訊息包括用以同步周邊無線通信裝置204處之時鐘與中央無線通信裝置202處之時鐘的時鐘(time clock)資訊。在一實施例中,經同步之時鐘對應於由無線通信裝置202/204之無線電路使用的微網時鐘。在一實施例中,時鐘指示訊息經格式化成(例如)如圖6中所示之時鐘指示PUD 600。時鐘指示訊息包括中央無線通信裝置202之微網時鐘的時間值及何時俘獲微網時鐘時間值之時刻。在一實施例中,微網時鐘之時間值包括微網時鐘時間值之28位元中的全部或一部分。在
一實施例中,時刻經格式化成資訊之兩個八位元組以俘獲一以比微網時鐘更精細之粒度操作的系統層級事件時間。在步驟708中,中央無線通信裝置202回應於所發送的時鐘指示訊息而獲得來自周邊無線通信裝置204之應答。在一些實施例中,中央無線通信裝置202重新發送時鐘指示訊息直至接收一來自周邊無線通信裝置204之應答或拒絕或當通信連結終止時為止。在一些實施例中,時鐘指示訊息之重新傳輸可在預定重新發送數目個時間內重複。在一些實施例中,重新傳輸可基於重新發送計時器。在一些實施例中,來自周邊無線通信裝置204之應答提供時鐘(例如,由周邊無線通信裝置204之無線電路使用的微網時鐘)與對應時鐘(例如,由中央無線通信裝置202之無線電路使用的微網時鐘)「同步」的指示。在一實施例中,該應答指示周邊無線通信裝置204之無線電路使用與中央無線通信裝置202之無線電路相同的時基(例如,根據時鐘指示PDU 600中提供的資訊而對準)。在步驟710中,中央無線通信裝置202提供一連結層同步指示(同步指示)訊息(例如,如圖5A及圖5B中所示之同步指示訊息514及/或如圖6中格式化並展示的同步指示PDU 610)至周邊無線通信裝置204。中央無線通信裝置202可回應於中央無線通信裝置202處之事件的發生而發送連結層同步指示訊息至周邊無線通信裝置204。在一實施例中,中央無線通信裝置202處之應用層事件510可導致主機/應用處理器306產生一至中央無線通信裝置202之WPAN電路304的中斷(例如,如圖5A中所指示之同步中斷512)。當中斷發生時,中央無線通信裝置202之WPAN電路304接著可俘獲中央無線通信裝置202之微網時鐘的時間值。WPAN電路304可包括發送至周邊無線通信裝置204的同步指示訊息中之微網時鐘時間值。中央無線通信裝置202之WPAN電路304亦可提供經發送至周邊無線通信裝置204的同步指示訊息中之時間偏移值。在一實施例中,包括於同步指示PDU 610中的時間偏移指示(例如)以微秒計之俘
獲微網時鐘時間值所在的時間偏移,該時間偏移自中央無線通信裝置202之微網時鐘的半時槽間隔之起始而參考。在一實施例中,時刻經格式化成自零(對應於半時槽之邊緣的零偏移)至最大值(例如,312)(其可對應於半時槽之對置邊緣)的整數值範圍。在其他實施例中,時刻值之範圍可提供一指示如由基礎應用所需的微網時鐘之俘獲時間的粒度。在一實施例中,值之範圍可自零變化至以預定時間單位(例如,微秒)之值的子間隔均勻地分割與微網時鐘相關聯之時間週期的最大數目。在一些實施例中,同步指示訊息經發送用於所接收之每一應用層事件。在一些實施例中,在發送第一同步指示訊息後起始同步指示計時器,且對應於應用層事件的所接收之中斷被忽略直至同步指示計時器期滿為止,在同步指示計時器期滿之後,對應於應用層事件的下一接收之中斷可產生下一同步指示訊息。在一些實施例中,在中央無線通信裝置202處之應用層事件可非週期性地發生,且每一應用層事件可產生(例如)自主機/應用處理器306至WPAN電路304之中斷,結果WPAN電路304可繼而發送一同步指示訊息。在一些實施例中,應用層事件可週期地發生,且在應用層事件之間的時間週期可由中央無線通信裝置202及/或周邊無線通信裝置204中之一或多個處理器及電路知曉。在一實施例中,同步指示訊息可經週期地發送並可包括用以重新對準周邊無線通信裝置204處的微網時鐘及/或系統/應用層級事件之時序的時間資訊。
在上文中此章節中描述根據本發明之系統、方法、設備及電腦程式產品的代表性應用。此等實例經提供以僅添加上下文並輔助理解所描述實施例。熟習此項技術者因此應瞭解可在沒有此等具體細節中之一些或全部的情況下實踐所描述實施例。在其他例子中,熟知的程序步驟未詳細描述,以便避免不必要地混淆所描述實施例。其他應用係可能的,使得以下實例不應理解為限制性。
在所提供的詳細描述中,參看隨附圖式,該等隨附圖式形成描述之一部分且在隨附圖式中藉由說明展示根據所描述實施例之特定實施例。儘管此等實施例經充分詳細地描述以使熟習此項技術者能夠實踐本發明,但應理解此等實例並非限制性的;使得可使用其他實施例,且可在不背離所描述實施例之精神及範疇情況下進行改變。
硬體、軟體,或硬體與軟體之組合可實施本發明之各種態樣。所描述實施例亦可經編碼為一非暫時性電腦可讀媒體上之電腦程式碼。非暫時性電腦可讀媒體為可儲存資料之任何資料儲存裝置,該資料此後可由電腦系統來讀取。非暫時性電腦可讀媒體之實例包括唯讀記憶體、隨機存取記憶體、CD-ROM、DVD、磁帶及光學資料儲存裝置。電腦程式碼亦可分散於網路耦接之電腦系統上,使得電腦程式碼以分散型式儲存並執行。
本發明之各種態樣、實施例、實施或特徵可獨立地或以任何組合方式來使用。為解釋之目的,前文描述使用特定術語來提供對本發明之透徹理解。然而,熟習此項技術者應瞭解不需要特定細節,以便實踐本發明。因此,為了說明及描述之目的而呈現特定實施例之前述說明。描述不意欲為詳盡的或將實施例限於所揭示之精確形式。一般熟習此項技術者將顯而易見許多修改及變化根據上述教示係可能的。
所描述實施例之優勢係眾多的。不同態樣、實施例或實施可產生以下優勢中之一或多者。自所撰寫描述顯而易見本發明實施例之許多特徵及優勢,且因此意欲由隨附申請專利範圍涵蓋本發明之所有此等特徵及優勢。此外,由於眾多修改及改變對於熟習此項技術者而言將易於發生,所以實施例不應限於如所說明並描述之具體構造及操作。因此,所有合適修改及均等物可被認為屬於本發明之範疇。
Claims (20)
- 一種用於提供透過在一中央無線通信裝置與一周邊無線通信裝置之間的一低電力連接之時間同步的方法,該方法包含:在該中央無線通信裝置處執行以下操作:建立至該周邊無線通信裝置之一連接;獲得該周邊無線通信裝置支援時間同步的一指示;提供一時鐘指示訊息至該周邊無線通信裝置,該時鐘指示訊息包括與該中央無線通信裝置之無線電路相關聯之一時鐘的一第一時鐘值;自該周邊無線通信裝置獲得該時鐘指示訊息之一應答;及在該中央無線通信裝置處回應於一應用層事件,提供一同步指示訊息至該周邊無線通信裝置,該同步指示訊息包括基於該應用層事件與該中央無線通信裝置之該無線電路相關聯的該時鐘之一第二時鐘值及由該第二時鐘值指定的一時間週期內之一時間偏移的一時間偏移值。
- 如請求項1之方法,其中該低電力連接包含用於一無線個人區域網路(WPAN)連接之一低電力模式。
- 如請求項2之方法,其中該WPAN連接為一藍芽低能量(BTLE)連接。
- 如請求項1之方法,其中包括於該同步指示訊息中之該第二時鐘值提供與該應用層事件相關聯之一中斷何時發生在該中央無線通信裝置處的一指示。
- 如請求項1之方法,其中該時間偏移值提供在一比由與該中央無線通信裝置中之該無線電路相關聯的該時鐘提供之粒度更精細的粒度下的該時間週期內之一時間位置的一指示。
- 如請求項1之方法,其中該應用層事件為以在該中央無線通信裝置處執行的一應用程式之一週期速率發生的複數個應用層事件中之一者,該方法進一步包含:判定足以確保在該中央無線通信裝置處執行的該應用程式與在該周邊無線通信裝置處之一或多個對應應用程式之間的適當時間同步的一時間同步速率;及至少以該時間同步速率發送同步指示訊息至該周邊無線通信裝置。
- 如請求項6之方法,其中該時間同步速率小於針對在該中央無線通信裝置處執行的該應用程式發生應用層事件之該週期速率。
- 一種中央無線通信裝置,其可經組態以透過至一周邊無線通信裝置之一無線連接提供時間同步,該中央無線通信裝置包含:一應用處理器,其可經組態以藉由以下操作提供時間同步資訊至該周邊無線通信裝置中之一應用處理器:提供該周邊無線通信裝置支援一應用之時間同步的一指示至該中央無線通信裝置中之無線電路,及提供用於該應用的一應用層事件發生之一指示;及無線電路,其可經組態以藉由以下操作根據一低電力無線通信協定與包括該周邊無線通信裝置的複數個周邊無線通信裝置通信:建立至該周邊無線通信裝置之該無線連接,獲得該周邊無線通信裝置支援用於該應用之時間同步的該指示,提供一時鐘指示訊息至該周邊無線通信裝置,該時鐘指示訊息包括與無線電路相關聯之一時鐘的一第一時鐘值,及回應於該應用層事件發生之該指示的接收,提供一同步指 示訊息至該周邊無線通信裝置,該同步指示訊息包括基於該應用層事件發生之時序資訊。
- 如請求項8之中央無線通信裝置,其中該時序資訊包含基於該應用層事件發生的與該中央無線通信裝置之該無線電路相關聯的該時鐘之一第二時鐘值。
- 如請求項9之中央無線通信裝置,其中該時序資訊進一步包含在由該第二時鐘值指定的一時間週期內的一時間偏移之一時間偏移值。
- 如請求項10之中央無線通信裝置,其中該低電力無線通信協定為一藍芽低能量(BTLE)無線通信協定,該第一時鐘值及該第二時鐘值與用於該無線連接之一BTLE時鐘相關聯,且該時間偏移值係基於以一高於該BTLE時鐘之時鐘速率操作的一系統層級時鐘。
- 如請求項10之中央無線通信裝置,其中該應用處理器可經進一步組態以執行以下操作:調整以下各者中之一或多者:該第一時鐘值、該第二時鐘值,及基於以下各者中之一或多者的該時間偏移值:該應用處理器或該無線電路之一中斷延遲時間週期及該應用處理器或該無線電路之處理延遲。
- 如請求項8之中央無線通信裝置,其中該無線電路經進一步組態以將該同步指示訊息作為一協定資料單位(PDU)提供至該周邊無線通信裝置並重新傳輸該PDU直至自該周邊無線通信裝置接收一應答(ACK)或一計時器期滿為止。
- 一種周邊無線通信裝置,其可經組態以透過至一中央無線通信裝置之一無線連接而時間同步一應用,該周邊無線通信裝置包含: 一應用處理器,其可經組態以藉由以下操作自該中央無線通信裝置中之一應用處理器獲得時間同步資訊:提供該周邊無線通信裝置支援用於該應用之時間同步的一指示至該中央無線通信裝置,及回應於自該周邊無線通信裝置中之無線電路接收一同步觸發器訊息,基於包括於該同步觸發器訊息中之資訊判定用於與該應用相關聯之一事件的一時間值;及無線電路,其可經組態以藉由以下操作根據一低電力無線通信協定與該中央無線通信裝置通信:建立至該中央無線通信裝置之該無線連接,提供該周邊無線通信裝置支援用於該應用之時間同步的一指示至該中央無線通信裝置,自該中央無線通信裝置獲得一同步指示訊息,該同步指示訊息包括基於用於該中央無線通信裝置處之一對應應用的一應用層事件發生之時序資訊;及提供該同步觸發器訊息至該應用處理器,該同步觸發器訊息包括基於包括於該同步指示訊息中之該時序資訊的資訊。
- 如請求項14之周邊無線通信裝置,其中包括於該同步指示訊息中之該時序資訊包含用於與該無線連接相關聯之一時鐘的一時鐘值及用於由該時鐘值指定的一時間週期內的一時間偏移之時間偏移值。
- 如請求項14之周邊無線通信裝置,其中該同步觸發器訊息中之該資訊包含針對與該應用相關聯的一對應事件在該中央無線通信裝置處產生的一中斷之一經計算時間。
- 如請求項14之周邊無線通信裝置,其中該應用處理器經進一步組態以基於該同步觸發器訊息發生之時間判定用於與該應用相 關聯的該事件之該時間值。
- 如請求項14之周邊無線通信裝置,其中與該應用相關聯之該事件為針對在該中央無線通信裝置處執行的該應用以一週期速率發生的複數個應用層事件中之一者,且該周邊無線通信裝置之該應用處理器可經組態以基於包括於該同步觸發器訊息中之資訊來同步用於在該周邊無線通信裝置處執行的一或多個對應應用的應用層事件與在該中央無線通信裝置處執行的該應用。
- 如請求項14之周邊無線通信裝置,其中該應用處理器可經組態以在獲取應用層同步後在應用層事件之間斷電該周邊無線通信裝置之無線電路及處理電路之全部或一部分。
- 如請求項14之周邊無線通信裝置,其中該應用處理器及該無線電路中之一或多者可經組態以在獲取應用層事件同步之後在應用層事件之間進入一電力減少狀態。
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