[发明专利]802.11芯片中TBTT时刻校准的算法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及无线网络通信领域，尤其涉及一种在802.11芯片中TBTT时刻校准的算法和装置。

背景技术

802.11协议定义了定时同步功能(TSF)，要求BSS内的所有STA都需要在本地保持一个同步定时器，并通过一种机制使得所有的同步定时器都需要保持同步。这种机制要求BSS内以固定间隔发送一种称为BEACON的特殊帧，每个BEACON帧内部包括一个发送该帧的STA的同步定时器的副本。这里协议规定同步定时器为64位，单位为微秒；定义相邻两个BEACON帧之间的固定间隔为BEACON周期，相隔BEACON周期的时间点称为的TBTT时刻，定时同步器的零时刻为一个TBTT时刻。在每个TBTT时刻，BSS内应该发送一个BEACON帧，BSS内收到BEACON帧的SAT都应该根据BEACON帧内部的同步定时值更新自己的同步定时器，并校准下一个TBTT时刻，也就是BSS内下一个发送BEACON帧的时刻。

在基础结构的BSS内，AP作为唯一的定时同步控制器，周期性的发送Beacon帧。在每个TBTT时刻，AP准备一个信标进行发送，如果当时信道不可用，那么延迟信标的发送。每个BEACON帧内部包括一个AP TSF定时器的副本，接收到该帧的STA应该根据该帧内的同步定时值更新自己的同步定时器，然后根据该值校准自己下一个TBTT时刻。

在IBSS内，定时同步功能(TSF)通过分布算法实实现。IBSS内的BEACON周期由发起该IBSS的STA确定，加入该IBSS中的所有成员都使用该周期，并在TBTT时刻参与BEACON的发送。IBSS中每个STA，如果其收到的BEACON帧中的同步定时值比自己的更新，那么就用该值更新自己的同步定时器，然后使用该值校准自己的下一个TBTT时刻。

802.11协议中对TBTT时刻的使用有严格的定义，无论在基础结构的BSS中，还是在IBSS中，为了保证在TBTT时刻能够发送BEACON帧，BSS内的每个STA在TBTT时刻都应该挂起非BEACON帧的发送，然后进行BEACON帧的发送或接收。由于无线信道的复杂性，如果在TBTT时刻发现信道忙，那么应该推迟BEACON帧的发送，但是仍然要保证后续的BEACON帧应该以原有额定的信标间隔进行发送，也就是说下一个TBTT时刻应该按原来额定的时间出现，而不能因为上一个BEACON发送的推迟而受到干扰。

802.11协议规范要求，TSF同步定时器的精度要求为+/-0.01％。BEACON周期业界约定为＞20480微秒，那么TBTT时刻的精度要求为小于±2.048微秒。

由于协议规定同步定时器的零时刻是一个TBTT时刻，同时也规定相邻两个TBTT时刻间的间隔是BEACON周期，那么可以得到如下推论：每个TBTT时刻的同步定时值都是BEACON周期的整数倍。

由上述推论可知，如果发送BEACON的时刻正好是TBTT时刻，那么该BEACON帧内的同步定时值等于发送该帧的STA内部定时器的值，也就应该是BEACON周期的整数倍。基于这个假定，一种校准下一个TBTT时刻的做法是，认为BSS内每次发送BEACON的时刻正好是在TBTT时刻，那么收到该帧的STA，就可以认为下一个TBTT时刻是收到的BEACON帧的同步定时值加上BEACON周期。记收到BEACON帧的同步定时值为timeStamp，BEACON周期为beaconPeriod，下一个TBTT时刻为nextTBTT，那么可得到：

nextTBTT＝timeStamp+beaconPeriod    …………(1)

但是由于无线信道复杂性，容易干扰的特性，使得发送BEACON的时间点会相对于额定TBTT时刻延迟，而且其延迟具有不确定性。也就是说收到的BEACON帧内的timeStamp值是BEACON周期的整数倍再加上一个延迟。记该延迟为TSDelay，那么可以得到：

timeStamp＝N×beaconPeriod+TSDelay，(N＝0..n，0＜＝TSDelay＜＝BeaconPeriod)…(2)

这样采用上述方法计算nextTBTT，就得到如下表达式：

nextTBTT＝timeStamp+beaconPeriod+TSDelay(0＜＝TSDelay＜＝BeaconPeriod)………(3)