JPH0644757B2 - フレ−ム同期方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、いわゆるマルチフレーム構成のディジタル信
号系列の中から同期信号を検出し、フレーム同期を確立
するフレーム同期方式に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

ディジタル信号の伝送に際しては、ディジタル信号系列
を一定時間長のフレームで区切り、このフレームの先頭
にフレーム同期信号を挿入して送信するとともに、受信
側で上記フレーム同期信号を検出してフレーム位置を確
定することがしばしば行なわれる。これは、例えばＰＣ
Ｍ信号の伝送に際して、ＭＳＢあるいはＬＳＢの位置を
受信側で正しく検出しなければ、信号を正しく復元でき
ないためである。フレーム構成も、通常、メインフレー
ムとこのメインフレームを更に細分化したサブフレーム
とを階層的に組合わせた多重構造のマルチフレーム構成
にすることが多い。

第５図は二重構成のマルチフレームディジタル信号の例
である。すなわち、このディジタル信号は、データｋビ
ット毎にｌビットのサブフレーム同期信号（第２の同期
信号）ＳＦを挿入して１サブフレームを構成し、さらに
Ｎサブフレーム毎にｌビットのサブフレーム兼メインフ
レーム同期信号（第１の同期信号）ＭＦを挿入したディ
ジタル信号列からなるものである。この場合、第１の同
期信号ＭＦと第２の同期信号ＳＦとを、互いに０，１反
転させて識別することが多い。これは、同期特性を良好
にし、しかも検出器の簡素化を図るためからである。

このような信号系列を受信した時には、受信側では、受
信信号列の中から第１および第２の同期信号を検索し、
サブフレーム同期を確立した後、さらに第１の同期信号
のみを検索してメインフレーム同期を確立するのが一般
的である。このように、フレーム同期の確立をサブフレ
ーム同期から階層的に行うのは、直接メインフレーム同
期を検索するよりもフレーム同期を確立するまでの平均
時間を短くすることができるからである。

この例のように、メインフレームの位置を示す第１の同
期信号がサブフレームの位置を示す第２の同期信号の反
転信号を用いている場合には、送信データが伝送路の途
中で０，１反転されることなく正しく受信側に伝わるこ
とが必要である。

ところで、ディジタル無線通信では、同じＣ／Ｎに対す
る符号誤り率が小さい点から、ディジタル信号をＰＳＫ
変調により伝送する場合が多い。ところが、このような
ＰＳＫ変調を用いたシステムにおいて、受信側で同期検
波復調すると、検波に用いるために受信側で再生された
基準搬送波の位相に不確定性が生じる。すなわち、ＰＳ
Ｋ変調の場合には、受信側で再生された搬送波位相は送
信側の搬送波位相と一致している場合もあるし、位相が
１８０度反転して、πだけずれていることもある。搬送
波の位相が送信側と受信側で異なると、受信信号は送信
側のものと異なった形で復調される。例えば、ＰＳＫ変
調において、送信側の搬送波位相と受信側の搬送波位相
がπずれると、０の信号は１として、また、１の信号は
０として受信される。すなわち、信号の反転が起こる可
能性がある。したがって、再生搬送波の不確定性を考慮
する必要がある場合には、一般には、受信側では、送信
同期パターンとその反転パターンのいずれを受信した場
合にも、同期信号とみなす処理が行われる。しかしなが
ら、この場合には、上述したような０，１が反転した２
種類の信号を、それぞれメインフレーム同期信号ＭＦと
サブフレーム同期信号ＳＦとして用いると、それらの識
別ができなくなるという問題がある。

また、この困難を避けるため、サブフレーム同期信号を
挿入するとともに、このサブフレーム同期信号の挿入さ
れた部分に加えて上記サブフレーム同期信号とは全く異
なる系列からなるメインフレーム同期信号を挿入し、そ
の各々の位相不確実性に起因する系列を同期信号とみな
すようにすることも考えられる。しかしこの場合には、
メインフレーム同期信号ＭＦおよびその反転信号を検出
する手段とサブフレーム同期信号ＳＦおよびその反転信
号を検出する手段を設ける必要があり、４種類の信号を
同期信号として検出する必要がある。メインフレームの
同期信号ＭＦの０，１を反転した信号をサブフレーム同
期信号ＳＦとして用いる場合には、２種類の同期信号だ
けを検出すれば良かったのであるから、これと比較する
と同期信号検出回路は２倍の規模となる。また、メイン
フレーム同期信号は、サブフレーム同期信号と兼用しな
いので、メインフレーム同期信号とサブフレーム同期信
号とを別個に挿入しなくてはならないため、情報の伝送
効率が低下するという問題があった。

また、サブフレーム同期信号とメインフレーム同期信号
とを異なる系列に設定し、かつメインフレーム同期信号
をサブフレーム同期信号と共用すれば、情報伝送効率の
低下は防げるものの、メインフレーム同期信号ＭＦ、Ｍ
Ｆの反転信号、サブフレーム同期信号ＳＦ、ＳＦの反転
信号の４種類の信号のいづれをも、同期信号として検出
するため、やはりフレーム回路が大規模化してしまうう
え、サブフレーム同期信号とメインフレーム同期信号の
双方をサブフレーム同期信号とみなすため、誤りのある
伝送路においては、通常の伝送データを誤ってサブフレ
ーム同期信号と認識してしまう確率が増加するという問
題があった。

すなわち、４種類のいづれをも同期信号とみなすため、
誤った位置を同期位置とみなす確率が増加する。従って
一旦同期がはずれると、正しい同期位置に復帰するまで
の時間が多く必要となり、同期はずれ状態にある時間率
が増加するという問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、その
目的とするところは、伝送路で位相不確実性の生じる位
相変調されたディジタル信号で、かつ０，１反転関係に
ある２つの同期信号によってサブフレーム同期およびメ
インフレーム同期を確立するフレーム同期方式にあって
も、安定にサブフレーム同期信号からメインフレーム同
期信号を検出することのできるフレーム同期方式を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、メインフレームの先頭位置を示す第１の同期
信号と、この第１の同期信号を０，１反転させたサブフ
レームの先頭位置を示す第２の同期信号および前記同期
信号に対して受信側での復調時の位相不確実性に起因し
た位相のみ異なる信号（結果として、第１の同期信号の
位相のみ異なる信号のパターンは第２の同期信号と同じ
ものとなり、第２の同期信号の位相のみ異なる信号のパ
ターンは第１の同期信号と同じものとなる）を全て受信
同期信号として検出してサブフレーム同期を確立する。
そして更に、検出した受信同期信号と、１サブフレーム
期間前の受信同期信号とを比較することによってメイン
フレーム同期を確立することを特徴としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１の同期信号、第２の同期信号およ
びこれら各同期信号とは位相のみ異なる信号を受信同期
信号として検出することによってサブフレーム同期を確
立するようにしている。この場合、第１の同期信号と第
２の同期信号とは０，１反転した関係にあるので、第１
の同期信号が変形を受けたパターンは、第２の同期信号
と重複し（等しくなり）、第２の同期信号が変形を受け
たパターンは、第１の同期信号と重複している（等しく
なる）。例えば、第１の同期信号をＡ、第２の同期信号
をＢ＝とすれば、πだけ位相がずれた搬送波で再生す
ると０と１が反転して受信されるので、第１の同期信号
はパターン＝Ｂとして、また第２の同期信号は＝Ａ
として受信される。すなわち、第１の同期信号、第１の
同期信号の反転信号、第２の同期信号、および第２の同
期信号の反転信号の４種類の信号を検出するためには、
第１の同期信号および第２の同期信号の２種類の信号だ
けを検出するのと等価である。したがって、特に検出器
を増やすことなくサブフレーム同期が可能になる。

そして、この発明では現在受信された受信同期信号と、
１サブフレーム期間前の受信同期信号とが、丁度メイン
フレームの先頭部分でのみ異なることを利用して、両者
の比較によってメインフレーム同期を確立するようにし
ているので、メインフレーム検出用の検出器とサブフレ
ーム検出用の検出器とを別個に用いることなく、確実な
メインフレーム同期を確立することができる。

しかも、この発明によれば、第１の同期信号がメインフ
レーム兼サブフレーム検出用の同期信号であることから
情報伝送効率の低下がなく、また第１および第２の同期
信号は０，１反転した信号であるので、フレーム同期特
性を損うこともない。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照しながら本発明の一実施例について説
明する。

第１図は、本発明を２相ＰＳＫ変調されて伝送されたデ
ィジタル信号の受信側に適用した実施例を示す図であ
り、フレーム同期回路の概略構成を示すものある。この
フレーム同期回路は、フレーム信号検出回路11、ＯＲ回
路12、サブフレーム同期回路13、差動検出回路14および
メインフレーム同期回路15を備えて構成される。

即ち、送信すべきディジタル信号は、送信側において第
４図中Ｓi で示すように複数のメインフレームに分割さ
れ、一つのメインフレームを更にＮ個のサブフレームに
分割されたマルチフレーム構成となっている。一つのサ
ブフレームは、ｋビットのデータを含み、その先頭位置
にｌビットの同期信号を介挿したものとなっている。同
期信号のうちメインフレームの先頭とサブフレームの先
頭とを兼用する第１の同期信号ＭＦは、他のサブフレー
ムの先頭を示す第２の同期信号ＳＦに対して０，１反転
した信号となっており、例えばＭＦ＝0010111 ，ＳＦ＝
1101000 の如く設定される。

この信号は、ＰＳＫ変調されて送信され、受信側で図示
しない公知のＰＳＫ同期検波回路によって復調される。
復調された受信ディジタル信号Ｓi は、前述したように
位相不確実性を含んだ信号である。

この受信ディジタル信号Ｓi は、端子21を介してフレー
ム信号検出回路11に入力される。一方、図示しない公知
のクロック再生手段は、上記ディジタル上記Ｓi からク
ロック再生を行い、これによって得られたクロック信号
ＣＫは、端子22を介してフレーム信号検出回路11に導入
される。このフレーム信号検出回路11は、具体的には第
２図に示すように構成されている。即ち、受信ディジタ
ル信号Ｓi はクロック信号ＣＫに同期して１ビットずつ
シリアルにｌビットのシフトレジスタ23に導かれる。こ
のシフトレジスタ23の出力は、コンパレータ24によって
第１の同期信号ＭＦ（＝▲▼）と比較される。コン
パレータ24は、両者が一致した時に単一パルスの一致信
号ＤＦ1 を出力する。また、シフトレジスタ23の出力
は、コンパレータ25によって第２の同期信号ＳＦ（＝▲
▼）と比較される。コンパレータ25は、両者が一致
した時に単一パルスの一致信号ＤＦ2 を出力する。これ
によって各サブフレームの先頭位置が検出される。上記
２つの同期信号ＳＦ，ＭＦは互いに０，１反転した関係
にあるので、同期検波時に正しい位相で検波された場合
とそうでない場合とでは、メインフレームの先頭位置検
出時に出力される一致信号がＤＦ1 であるかＤＦ2 であ
るかにおいて異なる。

これら一致信号ＤＦ1 ，ＤＦ2 は、ＯＲ回路12で論理和
をとられ、サブフレーム検出パルスＤＳとしてサブフレ
ーム同期回路13に導かれる。サブフレーム同期回路13
は、前方保護および後方保護を付与した公知の同期回路
で構成され、ＯＲ回路12から入力されるサブフレーム検
出パルスＤＳからクロック信号ＣＫに同期してｌ＋ｋビ
ット毎に出力される安定したサブフレーム同期パルスＳ
Ｐを生成する。このサブフレーム同期パルスＳＰは、差
動検出回路14およびメインフレーム同期回路15に動作ク
ロックとして供給される。

差動検出回路14には、上記のサブフレーム同期パルスＳ
Ｐと、前述した一致信号ＤＦ1 ，ＤＦ2 とが供給されて
いる。この差動検出回路14は、メインフレームの先頭位
置を検出する回路であり、具体的には第３図に示すよう
に構成されている。即ち、一致信号ＤＦ1 は、１サブフ
レーム期間だけ遅延させる遅延回路26を介してＥＸ−Ｏ
Ｒ回路27の一方の入力端に導入される。また、ＥＸ−Ｏ
Ｒ回路27の他方の入力端には一致信号ＤＦ2 が導入され
る。ＥＸ−ＯＲ回路27は、１サブフレームを単位として
両者の差動信号を得る。ＤＦ2 と１サブフレーム期間遅
延させたＤＦ1 とが異なるのは、第１サブフレームの先
頭位置検出時および第２サブフレームの先頭位置検出時
のみであり、これは同期検波時に基準搬送波の位相がπ
だけ異なった場合、つまりＤＦ1 とＤＦ2 とが入替わっ
た場合でも同様である。したがって、ＥＸ−ＯＲ回路27
は、第１および第２サブフレームの先頭位置検出時に
“１”レベルを出力し、他の期間は“０”レベルを出力
する。ＥＸ−ＯＲ回路27の出力は、ＡＮＤ回路28に入力
される。このＡＮＤ回路28にはサブフレーム同期パルス
ＳＰが導入されている。したがって、ＡＮＤ回路28は上
記パルスＳＰに同期して動作を行う。また、ＡＮＤ回路
28には、遅延回路29によって１サブフレーム期間遅延さ
せた自身の出力が反転されて入力されている。したがっ
て、このＡＮＤ回路28は、上記ＥＸ−ＯＲ回路27からの
信号“１”レベルで、かつ１サブフレーム期間前にはメ
インフレーム同期パルスが存在しなかった場合にのみ、
その出力を“１”レベルにする。これによって第２サブ
フレーム先頭時の上記ＥＸ−ＯＲ回路27からの“１”レ
ベル信号がＡＮＤ回路28の出力に影響を与えるのを防止
し、第１サブフレームの先頭と第２サブフレームの先頭
で出力される“１”レベル信号のうち、第１のサブフレ
ームの“１”レベル信号出力時にのみサブフレーム同期
パルスＳＰに同期して単一パルスのメインフレーム検出
パルスＤＭを出力する。

このパルスＤＭは、メインフレーム同期回路15に供給さ
れている。メインフレーム同期回路15は、サブフレーム
同期回路13と略同様の構成となっており、サブフレーム
同期パルスＳＰに同期して動作をし、上記メインフレー
ム検出パルスＤＭからメインフレーム同期を確立し、Ｎ
（ｌ＋ｋ）ビット毎に端子31にメインフレーム同期パル
スＭＰを出力する。以上のようにしてメイン同期パルス
ＭＰが生成される。

このように、本実施例によれば、復調時の基準搬送波の
位相に拘らず、正しいメインフレーム同期パルスを生成
することができる。しかもこの場合、第１の同期信号Ｍ
Ｆと第２の同期信号ＳＦとはそれぞれ０，１反転した関
係にあるので、同期検波時の位相不確実性に起因する受
信同期信号のパターンは、全部で２種類だけである。従
って、必要とするコンパレータの数も必要最小限で済む
ことになる。

なお、本発明は、上述したように２相ＰＳＫ同期検波に
よって復調された信号のみに適用範囲を限定されるもの
ではなく、例えば４相ＰＳＫ変調あるいは４相オフセッ
トＰＳＫ変調を用いて信号を伝送する場合でも同様に適
用が可能である。４相ＰＳＫの場合には、フレーム信号
検出回路は入力信号を４種類の信号系列と比較すること
になり、差動検出回路も４種類の信号を入力することに
なるが、その基本は前述した実施例のものと大差は無
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るフレーム同期回路の構
成を示すブロック図、第２図は同フレーム同期回路にお
けるフレーム信号検出回路の更に詳細を示すブロック
図、第３図は同フレーム同期回路の差動検出回路の更に
詳細を示すブロック図、第４図は同フレーム同期回路の
動作を説明するためタイミング図、第５図はマルチフレ
ームディジタル信号の構成を示す図である。 11……フレーム信号検出回路、12……ＯＲ回路、13……
サブフレーム同期回路、14……差動増幅回路、15……メ
インフレーム同期回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メインフレームをさらに複数のサブフレー
   ムに分割して構成されるとともに、前記メインフレーム
   兼前記サブフレームの先頭位置を示す第１の同期信号
   と、前記サブフレームのみの先頭位置を示す第２の同期
   信号とが挿入され、前記第１の同期信号と前記第２の同
   期信号とが互いに０，１反転した関係にある位相変調さ
   れたディジタル信号系列を受信し、前記サブフレームお
   よび前記メインフレームの同期を確立するフレーム同期
   方式において、受信側は、復調時の位相不確実性を有す
   る受信信号から前記第１、第２の同期信号およびこれら
   同期信号が前記位相不確実性に起因して位相のみ異なっ
   た信号を全て受信同期信号として検出してサブフレーム
   同期を確立し、さらに前記受信同期信号とこの受信同期
   信号の１サブフレーム期間前の受信同期信号とを比較し
   てこれらが異なる場合に検出信号を出力するとともに前
   記１サブフレーム期間前に前記検出信号が出力されてい
   ない場合に前記メインフレーム同期を確立することを特
   徴とするフレーム同期方式。