JPH0472423B2

JPH0472423B2 -

Info

Publication number: JPH0472423B2
Application number: JP57099704A
Authority: JP
Inventors: Botaro Hirosaki
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1982-06-10
Filing date: 1982-06-10
Publication date: 1992-11-18
Also published as: JPS58215841A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、ｎビツト長のフレーム同期パターン
とｍビツト長の情報とでなる総計（ｎ＋ｍ）ビツ
ト長のフレーム構成をとるクロツク周期Ｔ秒の２
値信号系列に対するフレーム同期方式に関し、特
にＮフレーム分の前方保護機能およびＭフレーム
分の後方保護機能を具備するフレーム同期方式に
関する。

一般にこのようなフレーム同期方式において
は、入力された２値信号系列のビツトクロツクを
１フレーム分計数する法（ｎ＋ｍ）の計数手段を
用い、この計数手段の計数値が一定値Ｋに達する
毎にフレームパルスを発生させ、こうして発生さ
れたフレームパルス位置が常に入力２値信号系列
のフレームの先頭位置あるいは先頭から一定のビ
ツト長だけずれた位置に来るよう該計数手段を制
御するものである。この制御は、例えば入力され
た２値信号系列のうちのｎビツト長のパターン
（P₁，P₂…P_o）を前記のフレームパターン位置毎
に観測し、これが予め定められたフレーム同期パ
ターン（r₁，r₂…r_o）と一致しているか不一致で
あるかに応じて実行される。即ち、もし（P₁，
P₂…P_h）と（r₁，r₂…r_o）とが一致していれば現
在のフレームパルスは正しいとし前記計数手段を
そのまま自走させる。（この自走している状態を
定常状態と呼ぶことにする。）もし（P₁，P₂…
P_o）と（r₁，r₂…r_o）とが不一致であれば現在の
フレームパルスは非同期状態にあるとして正しい
フレームパルスを探索する過程（これをハンチン
グ過程と略称する）に入る。しかし、このような
単純な制御では、仮に入力された２値系列が伝送
路等で符号誤りを起こしている場合に重大な欠陥
を生ずる。即ち、フレームパルスが本来正しい位
置を示しているにもかかわらず符号誤りのために
これを非同期状態とみなしてしまう危険性を生ず
る。またハンチング過程では伝送路誤りがなくて
も情報パターンの中にフレーム同期パターンを見
出してしまい誤つて正しいフレーム位置だと判定
して新たにフレームパルスを生成する危険性があ
る。こうした危険性を軽減するためには、一旦不
一致を検出してもすぐにはハンチング過程に入ら
ずその後複数回不一致を検出して初めてハンチン
グ過程に入るようにすればよい。これを前方保護
機能と呼び、前方保護のフレーム数はハンチング
過程に入るに要する連続した不一致の回数であ
る。一方、後方保護と呼ばれる機能はこれとは逆
にハンチング過程にて一致を検出してもこの一致
がその後連続して複数フレームが続かない限り再
びハンチング過程に移行させる機能であり、前記
計数手段が定常状態に復帰するために必要な連続
した一致の数が後方保護のフレーム数である。

このようなフレーム同期方式の設計指針は、従
来、非同期状態から同期状態への復帰時間即ち同
期復帰時間を所要値以下に抑えた上で定常状態を
できるだけ長く保持させ、且つ伝送効率を低下さ
せないためにはｎ，Ｎ，Ｍとして如何なる値を選
ぶ可きかということであつた。こうした従来のフ
レーム同期方式の設計に際しては、特にPCM基
幹伝送系などでは、(1)突起的な同期はずれ（例え
ばビツトタイミングの１ビツトずれ）は極めて稀
にしか起こらないこと(2)定常状態の平均継続時間
を十分大きくとつておけば、ハンチング過程は実
際上初期の同期引込み過程でしか現れず、従つて
ハンチング過程でのフレームパルスの喪失、重複
は問題とはならないことなどが前提とされてい
た。

しかし乍ら、近年、デイジタル通信方式が民生
用機器等に応用されてくるに従い、前記の前提条
件が必ずしも成り立たない状況が散見されるよう
になつている。即ち、厳しい使用環境の下では、
突発的な同期はずれが比較的高い確率で発生し易
い。更に、こうした劣悪な環境下では、現２進情
報を正確に復元するために数フレームに亘つて相
関を有する誤り訂正符号が用いられる事が多い
が、この場合は、ハンチング過程でのフレームパ
ルスの喪失、重複が重大な復号誤りを引起こすこ
とになりかねない。

本発明は上記の如き状況を鑑み、劣悪な信号受
信環境下においてもなお且つ適正なフレームパル
スを得る事のできるフレーム同期方式を提供する
ものである。

以下図面を用いて本発明の原理を説明する。

第１図は競合計数形フレーム同期方式として知
られている最も汎用性のある従来のフレーム同期
方式の例を示したブロツク図であり、第２図はそ
の動作波形を示した波形図である。第１図の端子
１から入力された２進データ系列は第２図Ａで示
されるようにｎビツト長のフレーム同期パターン
とこれに続くｍビツトの情報系列とでフレームが
構成されている。第１図において一致不一致検出
回路４は、ある観測時点までに到来したｎビツト
のデータを観測し、これがもしフレーム同期パタ
ーンに一致すれば状態制御回路５に一致パルスを
供給し、もしフレーム同期パターンと一致してい
なければ状態制御回路に不一致パルスを供給す
る。カウンタ６は端子２から供給されるクロツク
パルスを法（ｎ＋ｍ）にて計数しその計数結果が
一定値Ｋに達するとフレームパルスを発生する。
前記の一致不一致検出回路４の観測時点は前記状
態制御回路から出力されるハンチング指示信号と
前記フレームパルスとの論理和をとつた信号でゲ
ートされたクロツクパルスにて指定されるもので
ありゲート回路７の出力にて定められる。

いま状態制御回路の内部状態として次のものを
定義する。即ちＳ（ｘ，ｙ）：定常状態にて不一致検出回数がｘ
で一致検出回数がｙである状態Ｈ（ｚ）：ハンチング状態にあつて一致検出回数
がｚである状態さて競合計数形フレーム同期方式においては、
Ｓ（ｘ，ｙ）のｘが規定値N₁に達すると状態は
Hoに移行する。またＳ（ｘ，ｙ）のｙが先に規定
値N₂に達すると状態はＳ（ｏ，ｏ）にリセツトさ
れる。更に、ハンチング指示信号は状態Hoの場
合のみハイレベルとなる。また状態H_zのｚが規
定値Ｍに達すると状態は再びＳ（ｏ，ｏ）にリセ
ツトされる。更に状態H_zにて不一致が検出され
ると状態はHoにもどる。従つて規定値N₁が前方
保護の長さを定め、規定値Ｍが後方保護の長さを
決めることになる。カウンタ６は状態制御回路５
によつて制御されるがこの制御方法としては例え
ば状態Hoにてカウンタを止め状態H₁に転じた時
点でカウンタにＫをロードして再び自走を開始さ
せる方法が考えられる。ここでN₁＝４，N₂＝
２，Ｍ＝２として第１図に示した従来の競合計数
形フレーム同期方式の動作を説明する。

第２図のＡは前述のように、入力された２進デ
ータ系列を表わす。またＢは不一致パルスを表わ
しＣは一致パルスを表わす。更にＤはフレームパ
ルスを表わしＥはハンチング指示信号を表わす。
第２図において２１，２２で示される不一致パル
スは、２進データ系列がランダム誤りを受けて生
じた不一致パルスであるとする。また、２３，２
４，２５，２６の不一致パルスは真の同期はずれ
の結果生じた不一致パルスであるとする。ランダ
ムな誤りによる不一致パルスが生じても状態制御
回路の内部状態がＳ（４，０）又はＳ（４，１）に
達しない限りカウンタは自走しているので正しい
フレームパルスが保持される。真の同期はずれを
生じた場合は逆に前方保護のかかつている４フレ
ームの間は前のフレームパルス位置が保持されて
いる。不一致パルス２６が生じた時点で系は２７
で示されるハンチング状態に入り、この状態では
入力クロツクを禁止する等して前記カウンタの計
数動作を停止するとともに観測時点を１ビツトず
つシフトさせながら一致パターンの検出を試み
る。いま２８の時点で一致パルスが発生したとす
るとこの時点を仮のフレーム位置と考え上記のハ
ンチング状態を一旦解除させ、状態制御回路の内
部状態をH₁とする。また、この時、前記カウン
タには所定の計数値Ｋがロードされ、その結果該
カウンタは現在得られている仮のフレーム位置に
てフレームパルスを発生し以後クロツクの計数動
作を再開する。このフレームパルスによつて定め
られる次の観測時点にて一致パルス２９が検出さ
れると前記状態制御回路の内部状態はＳ（ｏ，ｏ）
にリセツトされ系は再び前記の定常状態に復帰す
る。しかしながら上記の従来例においては次のよ
うな問題を生ずる。即ち、前記のハンチング過程
において、本来新たなフレーム位置を示すはずの
一致パルス２８が伝送路誤りにより消失してしま
うと、前記のカウンタはフレームパルスを発生せ
ず従つてフレームパルスの欠落が起こる。こうし
たフレームパルスの欠落は、例えば入力データが
数フレームに亘る相関を持つた誤り訂正符号とな
つている場合等に、このフレーム数だけ復号不能
状態を持続させる原因となる。また、前記ハンチ
ング過程で一致パルスを検出して同期復帰しても
これを直ちにフレームパルスとした時、この同期
復帰時点までのフレームパルスと同期復帰後のフ
レームパルスとが部分的に重複することが起こり
得る。いま、同期復帰前の現在持続中のフレーム
パルスに順次、第１フレームパルス、第２フレー
ムパルス、…、第ｎフレームパルスと番号をつ
け、ｎフレームに亘り誤り訂正などの符号処理を
施す必要があるものとする。ｎ個のフレームは通
常、フレームカウンタにて計数される。ここで第
２フレーム目で同期はずれが検出されハンチング
過程を終えた後、第３フレームパルスから数ビツ
ト遅れた時点で同期復帰後のフレームパルスが発
生したとする。このフレームパルスは現在第３フ
レームパルスとして得られているものが本来ある
べき正しい位置に発生したものであるから、これ
を第3′フレームパルスと称する。第４フレームパ
ルス以降は全て新しく得られた第4′フレームパル
ス以降のフレームパルスで更新される。しかしな
がら、第３フレームパルスと第3′フレームパルス
とは３番目のフレーム位置を表わすパルスとして
重複することになり、前記フレームカウンタの計
数値に１パルス分のずれを生じてしまう。このた
め前記の如きｎフレームに亘る符号処理は全て誤
つた計数値に基づいて行われることになる。

本発明はこうした欠点を解消する新規なるフレ
ーム同期方式を提供するものであり、まず、ハン
チング時のフレームパルス欠落を無くした上で、
フレームパルスが半フレーム内に２個重複した場
合はその先頭のパルスのみ取出すことにより、欠
落も重複も無い正規のフレームパルスを得ること
を特徴としている。

即ち、本発明の目的はｎビツト長のフレーム同
期パターンとｍビツト長の情報とでなる総計（ｎ
＋ｍ）ビツト長のフレーム構成をとるクロツク周
期Ｔ秒の２値信号系列に対するフレーム同期方式
であつてＮフレーム分の前方保護機能およびＭフ
レーム分の後方保護機能（ただしＮおよびＭは１
以上の正整数）を有するフレーム同期方式におい
て、クロツクパルスの数を法（ｎ＋ｍ）にて計数
しその計数値が規定の値Ｋに達する毎に擬似フレ
ームパルスを発生する計数手段と、ある観測時点
t_kまでに到来したn′ビツト（但しn′はｎ以下の正
整数）のビツトパターン（P_kP_k+1，……，
P_k+o′_-1）を観察しこうして得られた被観測ビツ
トパターンと予め定められたn′ビツトの基準パタ
ーンとの相関をとる相関検出手段と、前記計数手
段を系の状態に応じて制御する状態制御手段と、
前記擬似フレームパルスが半フレームの間に２個
発生した場合は時間的に後で生起した方のパルス
を禁止するフレームパルス重複出力禁止手段とを
含み、該状態制御手段の内部状態が初期状態にあ
れば（ｎ＋ｍ）Ｔ秒毎に出現する前記擬似フレー
ムパルスの発生時点を以て前記観測時刻とし、該
状態制御手段の内部状態がハンチング状態にある
時はＴ秒毎のビツトタイミング時刻を全て前記観
測時刻とし、前記初期状態では前記相関検出手段
の出力が一定値以下である状態がＮ回連続した時
に前記状態制御手段の内部状態をハンチング状態
に転じさせ、前記ハンチング状態では前記相関検
出手段の出力が一定値以上である状態がＭ回連続
した時に前記状態制御手段の内部状態を初期状態
に転じさせると共に前記計数手段の計数値を強制
的にＫとし、前記フレームパルス重複出力禁止手
段の出力を以てフレームパルスであるとすること
を特徴とするフレーム同期方式を提供することに
ある。

第３図は本発明になるフレーム同期方式の一般
的な実施例を示すブロツク図であり、３１はデー
タの入力端、３２はクロツクの入力端、３３は正
規のフレームパルスの出力端、３４は相関検出手
段、３５は状態制御手段、３６は計数手段、３７
はフレームパルス重複出力禁止回路である。い
ま、状態制御手段３５の内部状態が初期状態にあ
るものとすると、この状態では計数手段３６は、
クロツクパルスを計数しその計数結果が規定値Ｋ
に達する毎に擬似フレームパルスを発生する状態
で自走している。この擬似フレームパルスは相関
検出手段３４の定常状態でのパターン観測時刻を
定めている。相関検出手段３４はこの観測時刻ま
で到来したn′ビツト長（但しn′はn′≦ｎなる正整
数）のパターン（P₁，P₂，…P_o′）を観測し、こ
の観測パターンと予め定められた基準パターン
（r₁，r₂，…r_o′）との相関をとり、相関値が一定
値以上であれば一致情報を状態制御手段３５に供
給し該相関値が一定値以下であれば不一致情報を
状態制御手段３５に供給する。不一致情報が規定
の前方保護フレーム数N₁に達すると状態制御手
段３５の内部状態は状態Hoとなる。このとき状
態制御手段３５は、ハンチング指示信号３９を出
力し、相関検出手段３４に、フレーム同期パター
ンの観測時点を１ビツトずつシフトさせながらパ
ターンの一致検出を行なわせる。逆に一致情報が
規定数N₂に達すると状態制御手段３５の内部状
態は初期状態にリセツトされる。状態制御手段３
５の内部状態がハンチング状態Hoに転ずると、
相関検出手段３４は全てのビツトタイミング時刻
を観測時点とする。ここで規定の後方保護フレー
ム数をＭとする。Ｍ＝１の時は、前記のハンチン
グ状態Hoにて一旦一致情報を検出すると状態制
御手段３５の内部状態は直ちに初期状態にリセツ
トされる。このとき、状態制御手段３５は、ロー
ド信号４０を出力し、計数手段３６には規定値Ｋ
が強制的にロードされる。Ｍ≧２の時は、前記の
ハンチング状態にて一致情報を検出すると状態制
御手段３５は計数手段３６にＫを強制的にロード
すると共に計数手段３６から発生される擬似フレ
ームパルスにて相関検出３４の観測時点を定め
る。この状態にて引続いて（Ｍ−１）個の一致情
報が検出されれば状態制御手段３５は初期状態に
リセツトされる。もし（Ｍ−１）個の一致情報が
得られなければ再びハンチング状態に転ずる。計
数手段３６から発生される擬似フレームパルスは
フレームパルスの欠落を生じることはしかしなが
ら、擬似フレームパルスが計数手段３６から出力
後に、本来のフレーム同期パターンが相関検出手
段３４で検出されると、フレーム同期パターンの
周期よりも短い時間内に２個の擬似フレームパル
スが、計数手段３６から出力されることがある。
この擬似フレームパルスの重複出力は、入力２進
データ系列の最大変化周波数よりも端子３２から
供給されるクロツクの周波数が高いときに起こり
うる。この場合には、計数手段３６の値が一定値
Ｋとなつて擬似フレームパルスを出力し、その後
計数手段の値がＫより大となつてから相関検出手
段３４がフレーム同期パターンを検出する。この
結果、計数手段３６はロード信号４０によりＫに
セツトされ再び擬似フレームパルスを出力する。
この擬似フレームパルスは、フレームパルス重複
出力禁止回路３７に入力され、重複したパルスの
最初のみが出力され、後続のフレームパルスの出
力は禁止される。

ここでフレームパルス重複出力禁止回路３７に
おいて最初のパルスが出力されてから後続のフレ
ームパルスの出力を禁止する区間は半フレーム程
度としておけばよい。すでに述べたように、擬似
フレームパルスの重複は、入力２進データ系列の
最大変化周波数fsよりも、クロツクの周波数fcが
高いときに発生するので、半フレームの間隔で２
個の擬似フレームパルスが重複出力するというこ
とは、fs≒2fcであることを意味する。現実には、
このような極端なケースが生起することはなく、
重複パルスの間隔は、半フレームよりもはるかに
短かい時間となる。したがつて、この禁止区間の
長さは半フレームとしておけば、実用上充分であ
る。

この禁止区間の長さを半フレームとしたときの
フレームパルス重複出力禁止回路は例えば第４図
のように構成される。

即ち第４図は本発明になるフレーム同期方式に
て用いられるフレームパルス重複出力禁止回路の
具体的な一実現例を示した回路図であつて、４１
は前記擬似フレームパルスの入力される入力端、
４２はクロツク入力端、４３は正規のフレームパ
ルスが出力される出力端、４４および４８はイン
バータ、４５，４６，４９および５０はアンドゲ
ート、４７は半フレーム分のクロツク数を計数す
るカウンタである。

第５図は、第４図の回路の動作を説明するため
のタイミングチヤートである。この第５図をも参
照して第４図のフレームパルス重複出力禁止回路
の動作を説明する。

第５図Ａは第３図に示す計数手段３６よりフレー
ムパルス重複出力禁止回路３７に供給される疑似
フレームパルスの例を示している。例えば前方保
護が２フレーム分であるとすれば、５２，５３は
フレーム同期はずれを検出している前方保護期間
に、５１以前の過去のフレームパルスと同一周期
で出力されるフレームパルスを表わしている。５
４，５５はハンチング動作にて新たに捕捉された
フレーム同期位置を示すフレームパルスであつ
て、新たなフレーム同期位置がこれまでのフレー
ム同期位置よりプラス方向に２ビツトずれてしま
つたことを示している。なお、前記と逆に、マイ
ナス方向に２ビツトずれた場合は５４に相当する
フレームパルスは発生しない。第５図Ａではフレ
ーム同期位置がプラス方向にずれているためにフ
レームパルスの重複が現われている例を示してい
る。第５図Ｂは第４図の端子４２から供給される
クロツクパルスであつて、第４図のアンドゲート
４５にて、そのインバート出力と前記疑似フレー
ムパルスとの論理積がとられ、その出力は、アン
ドゲート５０にてカウンタ４７の出力との間で論
理積がとられる。第５図Ｃはこうして得られたア
ンドゲート５０の出力を表わし、この出力が前記
カウンタ４７に対するリセツトパルスとして供給
される。カウンタ４７は、リセツト時点より予め
定められた個数のクロツクを計数し（第５図の例
では半フレーム分）、その計数期間中はカウンタ
出力がローレベルにあるため、前記のリセツトパ
ルスはＣに示すように、フレームパルス５４に対
応するパルスの消去されたパルスとなる。第５図
Ｄはこうして得られたカウンタ４７の出力をしめ
しており、この出力と、第５図Ａの疑似フレーム
パルスとの論理積をとればＥに示すような重複の
ない所望のフレームパルスが得られる。

ここで、フレームパルスとして出力されるパル
ス５３は本来のフレームパルスではなく、消去さ
れたパルス５４が本来のフレームパルスである。
しかしながら、計数手段３６は、本来のフレーム
パルス（パルス５４）のタイミングで一定値Ｋに
設定されて動作しているので、この後続パルス５
４の消去は、次のフレーム同期パターンの検出タ
イミング（第５図Ａのパルス５５がハイレベルと
なつている期間）の発生には何ら影響を与えな
い。

以上述べたように本発明によれば劣悪なる環境
下でもパルスの欠落、重複の全く無いフレーム同
期方式が得られる。なお、前記の説明において、
状態制御手段、または状態制御手段と相関検出手
段の両方をリードオンリメモリによつてフアーム
ウエア化しても本発明の主旨は何ら変わることは
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のフレーム同期方式の例を示した
ブロツク図であり、４は一致不一致検出回路、５
は状態制御回路、６はカウンタである。第２図は
第１図に示したフレーム同期方式の動作を説明す
るための波形図であり、Ａは入力された２進デー
タ系列を表わし、Ｂは不一致オパルスを表わし、
Ｃは一致パルスを表わし、Ｄはフレームパルスを
表わし、Ｅはハンチング指示信号を表わす。第３
図は本発明になるフレーム同期方式の一般的な実
施例を示すブロツク図であり、３４は相関検出手
段、３５は状態制御手段、３６は計数手段、３７
はフレームパルス重複出力禁止回路である。第４
図は、本発明にて用いられるパルス重複禁止手段
の具体的な一実施例を示した回路図であつて、４
４，４８はインバータ、４５，４６，４９および
５０はアンドゲート、４７は半フレーム分のクロ
ツク数を計数するカウンタである。第５図Ａ〜Ｅ
は第４図に示した回路の動作を説明するための波
形図である。

Claims

【特許請求の範囲】

１ｎビツト長のフレーム同期パターンとｍビツ
ト長の情報とでなる総計（ｎ＋ｍ）ビツト長のフ
レーム構成をとるクロツク周期Ｔ秒の２値信号系
列に対するフレーム同期方式であつてＮフレーム
分の前方保護機能およびＭフレーム分の後方保護
機能（ただしＮおよびＭは正整数）を有するフレ
ーム同期方式において、クロツクパルスの数を法
（ｎ＋ｍ）にて計数しその計数値が規定の値Ｋに
達する毎に擬似フレームパルスを発生する計数手
段と、ある観測時点t_kまでに到来したn′ビツト
（但しn′はｎ以下の正整数）のビツトパタン
（P_k-o′₊₁，……，P_k-1，1P_k）を観測しこうして
得られた被観測ビツトパターンと予め定められた
n′ビツトの基準パターンとの相関をとる相関検出
手段と、前記計数手段を系の状態に応じて制御す
る状態制御手段と、前記擬似フレームパルスが
略々半フレームの間に２個発生した場合は時間的
に後で生起した方のパルスを禁止するフレームパ
ルス重複出力禁止手段とを含み、該状態制御手段
の内部状態が初期状態にあれば（ｎ＋ｍ）Ｔ秒毎
に出現する前記擬似フレームパルスの発生時点を
以て前記観測時刻とし、該状態制御手段の内部状
態がハンチング状態にある時はＴ秒毎のビツトタ
インミング時刻を全て前記観測時刻とし、前記初
期状態では前記相関検出手段の出力が一定値以下
である状態がＮ回連続した時に前記状態制御手段
の内部状態をハンチング状態に転じさせ、前記ハ
ンチング状態では前記相関検出手段の出力が一定
値以上である状態がＭ回連続した時に前記状態制
御手段の内部状態を初期状態に転じさせると共に
前記計数手段の計数値を強制的にＫとし、前記フ
レームパルス重複出力禁止手段の出力を以てフレ
ーム周期パルスであるとすることを特徴とするフ
レーム同期方式。