JPH0834465B2

JPH0834465B2 - フレーム同期装置

Info

Publication number: JPH0834465B2
Application number: JP2100770A
Authority: JP
Inventors: 和彦府川; 博鈴木
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1990-04-16
Filing date: 1990-04-16
Publication date: 1996-03-29
Anticipated expiration: 2011-03-29
Also published as: JPH03297239A

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
（ｇ）に変換される。この変調波（ｇ）が入力される検
波器43では、準同期検波して検波信号（ｈ）を相関器44
に出力する。相関器44は、検波信号（ｈ）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（ｊ）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
（ｋ）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_S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_Sごとに検波信号（ｈ）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、
一点鎖線は、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（ｋ）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、（ｍ）、（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
DATA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_Sはサン
プリング周期であり、一点鎖線は比較器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_Tを発生する。

ところが、（ｍ）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DADT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_F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P_Tのみが検
出される確率が大きくなる。

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絡線レベルで示
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。（ｇ）はこの受
信波を入力すると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。（ｈ）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、（ｆ）〜（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、t₂
では、受信波の包絡線レベル（ｆ）が一定に制御されて
いるので、ほぼ一定のフレーム長（フレーム周期）T_Fで
比較器における閾値（一点鎖線）を越える。一方、時刻
t₃では受信波の包絡線レベル（ｆ）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t₁、t₂の時点のレベル
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t₃
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、包絡線レ
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kT_F（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_Fはフレーム長であり、Ｎは
NT_F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T_F単位にその最大値MAX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T_F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t₁、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12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12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P^N+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t₃、t₄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T_F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。

このようにして、正規化回路15は、フレーム長T_F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t₅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T_F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ができる。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、13…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

【特許請求の範囲】

【請求項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。