JPH03297239A - フレーム同期装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フレーム構成のディジタル信号を伝送する通
信において、フレーム同期に必要なフレームタイミング
信号を再生するフレーム同期装置に関する。

〔従来の技術〕

ディジタル通信では、情報をフレーム構成にして伝送す
ることが多いが、この場合には受信側でフレーム同期を
とる必要がある。

第４図は、フレーム同期装置の概念構成を示す図である
。

図において、入力端子４１に入力される受信波（ｆ）は
、自動利得制御増幅器４２で平均レベルが一定の変調波
（（至）に変換される。この変調波（（至）が入力され
る検波器４３では、準同期検波して検波信号（ハ）を相
関器４４に出力する。相関器４４は、検波信号（社）と
所定のフレーム同期信号パターンとの相関をとり、その
相関値の絶対値である相関検出信号（ｉ）を比較器４５
に出力する。比較器４５は、相関検出信号（ｉ）が所定
の閾値を越えたときに同期用パルスＵ）を出力する。フ
レーム同期回路４７は、この同期用パルスの発生時刻を
もとに位相同期および周波数同期をとり、フレームタイ
ミング信号（２）を再生して出力端子４９に出力する。

第５図は、フレームタイミング信号の再生過程を説明す
る図である。

図において、（ｉ）は相関器４４が出力する相関検出信
号である。なお、Ｔ、は相関器４４に入力される検波信
号のサンプリング周期であり、相関器４４はこのサンプ
リング周期Ｔ、ごとに検波信号（ｔｌ）をサンプリング
し、相関値の絶対値を相関検出信号（ｉ）として出力す
る。また、−点鎖線は、比較器４５に設定される閾値を
示しており、比較器４５ではこのレベルより上に相関検
出信号（ｉ）があるときにフレーム同期信号が検出され
たと見なしている。

（ｊ）は、比較器４５が出力する同期用パルスであり、
それに応じてフレーム同期回路４７でフレームタイミン
グ信号（２）が再生される。

〔発明が解決しようとする課題］ ところで、このような従来のフレーム同期装置では、以
下に示す二つの問題点があった。

その第一の問題点は、フレーム同期信号の誤検出であり
、その様子を第６図に示す。

図において、に）、（ｎ）は受信波（検波信号）のフレ
ーム構成例であり、フレーム同期信号ＵＷと情報信号Ｄ
ＡＴＡにより構成される。（ｉ）、（ｉ）′は、各フレ
ーム構成に対応する相関検出信号である。

なお、Ｔ、はサンプリング周期であり、−点鎖線は比較
器４５に設定される閾値を示し、比較器４５は相関検出
信号が閾値を越えたときにフレーム同期信号が検出され
たとみなし、（ｊ）、（ｊ）′に示す同期用パルスＰア
を発生する。

ところが、（ホ）に示すように、フレーム長に対してフ
レーム同期信号ＵＷが短いときには、情報信号ＤＡＴＡ
が偶然にフレーム同期信号と一致する確率が大きくなる
。すなわち、（ｊ）に示すように誤った同期用パルスＰ
ｒが発生することがある。

このような事態を避けるには、（ｎ）に示すように、フ
レーム同期信号ＵＷを相対的に長くすることが有効であ
る。すなわち、フレーム同期信号ＵＷを長くすると、情
報信号ＤＡＴＡがフレーム同期信号ＵＷに偶然一致する
確率が非常に小さくなり、（ｉ）’　、（ｊ）’に示す
ように正規のフレーム同期信号に対応する同期用パルス
ＰＴのみが検出される確率が太き（なる。

しかし、フレーム同期信号ＵＷを長くすると、１フレー
ム中の有効情報ビットが減少して伝送効率が低下するこ
とになる。

第二の問題点は、受信波のレベル変動に伴うフレーム同
期特性の劣化であり、その様子を第７図に示す。なお、
ここでは受信波のレベルをその包路線レベルで示す。

図において、（ｆ）は受信波の包絡線レベルであり、伝
送路の影響により領域Ａではそれが緩やかに変動し、領
域Ｂでは急激に変動する様子を示す。（（至）はこの受
信波を入力とする自動利得制御増幅器の出力（変調波）
の包絡線レベルを示す。領域Ａでは受信波の包絡線レベ
ルが緩やかに変動しているために、自動利得制御増幅器
の利得制御が十分に追従しているが、領域Ｂでは包絡線
レベルの急激な変動により追従ができず、制御誤差が大
きくなっている。（ハ）は自動利得制御増幅器の出力を
検波した検波信号を示す。領域Ａではその包絡線レベル
に変動はないが、領域Ｂでは包絡線レベルが小さくなっ
ている。

（ｉ）は相関器が出力する相関検出信号である。なお、
相関器はアナログ相関をとる構成であるために、自動利
得制御増幅器で補償できない受信波（検波信号）の包絡
線レベルの変動が相関検出信号に影響を及ぼす。また、
（ｉ）は、げ）〜（ｈ）に対して領域Ｂを基準にそのタ
イムスケールが異なる。

図に示すように、相関検出信号（ｉ）は、時刻ｔ１、ｔ
２では、受信波の包絡線レベルげ）が一定に制御されて
いるので、はぼ一定のフレーム長（フレーム周期）ＴＦ
で比較器における閾値（−点鎖線）を越える。一方、時
刻ｔ３では受信波の包絡線レベルげ）が急激に落ち込み
利得制御が不十分となるために、検出されたフレーム同
期信号の相関検出信号（ｉ）は時刻ｔ＋、ｔｚＯ時点の
レベルを確保できない。

（ｊ）は比較器が出力する同期用パルスであり、時刻り
、においてフレーム同期信号の非検出が起こっている。

また、受信波の包絡線レベルが逆に増大するような場合
には、フレーム同期信号とは異なる情報信号系列の位置
で相関検出信号が閾値を越えることがあり、フレーム同
期信号の誤検出となる。

このような同期用パルスがフレーム同期回路に入力され
ると、フレーム同期信号の非検出および誤検出によりフ
レーム同期特性が劣化する。なお、自動利得制御増幅器
の時定数を小さくしてレスポンスを速くし、包路線レベ
ル変動の補正能力を増大してフレーム同期信号の非検出
あるいは誤検出を生じないようにする構成もあるが、雑
音変動により回路動作が不安定になる問題点がある。

このように、従来のフレーム同期装置では、フ、レーム
同期信号を短くするとフレーム同期信号の誤検出の割合
が増加し、また自動利得制御増幅器が補正しきれない急
激なレベル変動が受信変調信号に起こった場合にはフレ
ーム同期特性の劣化が避けられなかった。

本発明は、このような問題点を解決するものであり、短
いフレーム同期信号で、かつレベル変動が激しい伝送路
においても安定したフレーム同期特性を得ることができ
るフレーム同期装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、所定のフレーム長を有する信号を入力とし、
所定のパターンを有するフレーム同期信号との相関をと
り、その絶対値を相関検出信号として出力する相関器と
、相関検出信号が閾値を越えたときに同期用パルスを発
生する比較器と、同期用パルスを用いて同期処理を行い
、フレームタイミング信号を再生するフレーム同期回路
とを備えたフレーム同期装置において、相関器と比較器
との間に挿入され、相関検出信号をフレーム長単位で遅
延させ、入力される相関検出信号および遅延させた少な
くとも一つの相関検出信号の最小値を出力する最小相関
検出信号処理手段と、フレーム長単位で最小値をとる相
関検出信号を取り込み、フレーム長単位でその最大値を
閾値を越える値に調整して比較器に送出する正規化手段
とを備えて構成する。

〔作　用〕 本発明は、情報信号との相関をとった相関検出信号が偶
然に閾値を越えることがあっても、最小相関検出信号処
理手段が、相関検出信号をフレーム長単位で遅延させ、
入力される相関検出信号および遅延させた少なくとも一
つの相関検出信号の最小値を出力することにより、本来
のフレーム同期信号に対応するタイミング以外で相関検
出信号が閾値を越える割合を減らし、誤検出を低減する
ことができる。

すなわち、情報信号が偶然にフレーム同期信号と同一パ
ターンを持ったり、伝送路特性の変動によって受信波の
レベルが増大することにより、相関検出信号が閾値を越
え、フレーム同期信号の誤検出を呈することがあっても
、複数のフレーム信号を対比することにより、真のフレ
ーム同期信号を割り出してフレームタイミング信号を再
生することができる。

さらに、本発明は、受信波のレベルが低下することがあ
っても、フレーム長単位で最小値をとる相関検出信号を
取り込む正規化手段が、フレーム長単位でその最大値を
閾値を越える値に調整する（正規化する）ことにより、
本来のフレーム同期信号の検出タイミングを逸すること
がなくなる。

すなわち、伝送路特性の変動によって受信波のレベルが
低下することにより、フレーム同期信号の非検出となる
ことがあっても、正規化処理を行うことにより、フレー
ム同期特性の劣化を低減することができる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図は、本発明の一実施例構成を示すブロック図であ
る。

図において、本発明の特徴とするところは、本実施例で
は、従来構成の相関器４４と比較器４５との間に、多段
遅延回路１１、最小演算回路１２、遅延回路１３、最大
値検出器１４および正規化回路１５を挿入する構成にあ
る。

すなわち、受信波は入力端子４１から自動利得制御増幅
器４２に入力され、平均レベルが一定の変調波に変換さ
れて検波器４３に入力される。検波器４３が出力する検
波信号は、相関器４４で所定のフレーム同期信号パター
ンとの相関がとられ、その相関値の絶対値である相関検
出信号を多段遅延回路１１および最小演算回路１２に送
出する。

多段遅延回路１１は、相関検出信号をｋＴＦ　（ｋは１
以上Ｎ以下の整数）だけ遅延させたＮ個の信号を最小演
算回路１２に送出する。ここで、Ｔ「はフレーム長であ
り、ＮはＮ　Ｔ　ｒの時間内で伝送路特性の変化が無視
できる値に設定される。

最小演算回路１２は、相関器４４の出力と多段遅延回路
１１の出力の中の最小値を検出し、遅延回路１３および
最大値検出器１４に送出する。最大値検出器１４は、最
小演算回路１２の出力からフレーム長Ｔｙ単位にその最
大値ＭＡχを検出し、正規化回路１５に送出する。遅延
回路１３は、最小演算回路１２の出力をフレーム長ＴＦ
だけ遅延させて正規化回路１５に送出する。

正規化回路１５は、最大値検出器１４の出力を用いて遅
延回路１３の出力の最大値が、所定値Ａになるように正
規化して比較器４５に送出する。

すなわち、正規化回路１５は最小演算回路１２の出力に
Ａ／ＭＡＸを乗算して出力する構成である。

比較器４５は、正規化回路１５の出力が所定の閾値Ｂを
越えたときに同期用パルスをフレーム同期回路４７に送
出する。なお、閾値Ｂは所定値Ａを越えない値に設定さ
れる。

フレーム同期回路４７は、この同期用パルスの発生時刻
をもとに同期処理を行い、フレームタイミング信号を再
生して出力端子４９に出力する。

以下、第２図および第３図を参照して、本実施例におけ
るフレーム同期信号の誤検出および非検出の回避動作に
ついて説明する。

第２図（ａ）は相関器４４が出力する相関検出信号であ
り、第２図（ｂ）、（Ｃ）はＮ＝１としたときの多段遅
延回路１１および最小演算回路１２の各出力である。図
中の一点鎖線は比較器４５に設定される閾値であり、相
関検出信号がこれを越えたときにフレーム同期信号が検
出されたとみなしている。

（ａ）、（ｂ）に示すように、本来のフレーム同期信号
の検出時刻ｔ０ではともに相関検出信号が閾値を越える
。一方、時刻ｔ＋、ｔ２ではそれぞれフレーム同期信号
の誤検出が起こっている。

しかし、最小演算回路工２の出力には、（Ｃ）に示すよ
うにそれらの最小値が取り出されるので、本来のフレー
ム同期信号以外のタイミングでは、誤検出される確率は
小さくなる。すなわち、時刻ｔ１でフレーム同期信号を
誤検出する確率をＰ（＜１）とすると、最小演算回路１
２がその時点で誤検出する確率は、情報信号がランダム
であればｐＨ″１となり、Ｎの増加に伴って減少しフレ
ーム同期信号の誤検出を回避することが可能となる。

第３図（Ｃ）’　、（ｄ）、（ｅ）は、最小演算回路１
２、正規化回路１５、比較器４５の各出力である。図中
の一点鎖線は、同様に比較器４５に設定される閾値であ
る。また、（Ｃ）′の１．．１．は本来のフレーム同期
信号が検出される時刻とし、最小演算回路１２がピーク
（所定値Ａ）を示すものとする。

しかし、時刻ｔ４の前後において、受信波にレベルの落
ち込みがあった場合には、（Ｃ）′に示すように最小演
算回路１２の出力は閾値を下回ることになる。すなわち
、時刻ｔ４の前後のフレーム長ＴＦの範囲において、最
小演算回路１２の出力が所定値Ａを下回っているおり、
正規化回路１５は最大値検出器１４により示されるその
範囲の最大値ＭＡＸを用いて、（ｄ）に示すように、最
小演算回路１２の出力（破線）にＡ／ＭＡＸを乗算して
出力する。

このように、正規化回路１５は、フレーム長ＴＦにおい
て最小演算回路１２の出力の最大値を所定値Ａにする操
作を行い、時刻ｔ４に対応する時刻り、においてピーク
値Ａを生成する。

したがって、比較器４５では、フレーム同期信号の検出
時点で受信波のレベル低下があっても、遅延回路１３、
最大値検出器１４および正規化回路１５を介して得られ
る相関検出信号により、同期用パルスを発生させること
ができ、フレーム同期信号の非検出を回避することがで
きる。

ところで、以上説明した実施例では、フレーム長Ｔｒに
相当する遅延を最小演算回路１２の出力に与える遅延回
路１３を備え、最大値検出器１４がその間の最小演算回
路１２の出力の最大値を検出して正規化する構成である
。しかし、変動が緩やかな伝送路に適用する場合には、
１フレーム前に検出した最小演算回路１２の出力（相関
検出信号）の最大値を、そのフレームの最大値として近
似することが可能である。このような近似をとる場合に
は遅延回路１３は省略することができる。

なお、最大値検出器１４の出力は、正規化回路１５に入
力される相関検出信号の１フレーム前の最大値となる。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明は、フレーム同期信号の誤検出
となる確率の低減が可能となり、短いフレーム同期信号
でも十分なフレーム同期特性をうることかできる。した
がって、フレーム構成のディジタル信号を伝送する通信
において、データ伝送効率を高くすることが容易となる
。

また、非検出となったフレーム同期信号からのの再生も
可能となるので、激しいレベル変動がある伝送路におい
てもフレーム同期をとることが容易となり、高安定なフ
レーム同期装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例構成を示すブロック図。 第２図は本実施例におけるフレーム同期信号の誤検出の
回避動作について説明する図。 第３図は本実施例におけるフレーム同期信号の非検出の
回避動作について説明する図。 第４図はフレーム同期装置の概念構成を示す図。 第５図はフレームタイミング信号の再生過程を説明する
図。 第６図はフレーム同期信号の誤検出の様子を説明する図
。 第７図は受信波のレベル変動に伴うフレーム同期特性の
劣化の様子を説明する図。 １１・・・多段遅延回路、１２・・・最小演算回路、１
３・・・遅延回路、１４・・・最大値検出器、１５・・
・正規化回路、４１・・・入力端子、４２・・・自動利
得制御増幅器、４３・・・検波器、４４・・・相関器、
４５・・・比較器、４７・・・フレーム同期回路、４９
・・・出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）所定のフレーム長を有する信号を入力とし、所定
   のパターンを有するフレーム同期信号との相関をとり、
   その絶対値を相関検出信号として出力する相関器と、 前記相関検出信号が閾値を越えたときに同期用パルスを
   発生する比較器と、 前記同期用パルスを用いて同期処理を行い、フレームタ
   イミング信号を再生するフレーム同期回路と を備えたフレーム同期装置において、 前記相関器と前記比較器との間に挿入され、前記相関検
   出信号をフレーム長単位で遅延させ、入力される相関検
   出信号および遅延させた少なくとも一つの相関検出信号
   の最小値を出力する最小相関検出信号処理手段と、 前記フレーム長単位で最小値をとる相関検出信号を取り
   込み、フレーム長単位でその最大値を前記閾値を越える
   値に調整して前記比較器に送出する正規化手段と を備えたことを特徴とするフレーム同期装置。