JPS5845870B2 - フレ−ム同期引込方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、時分割多元接続方式において、多相絶対位相
変調信号を復調するための位相復調部と連携して動作す
るフレーム同期引込方式に係る。

衛星通信方式等で用いられる時分割多元接続ＴＤＭＡ方
式においては、各送信局から送出されたバースト信号が
衛星上で重ならないように時分割された多重化配列とな
っている。

この多相位相変調ＰＳＫ信号を復調するには、復調器の
中で各バースト信号に対応して送信側と同一周波数で、
かつ同一位相の搬送波を再生し、この再生搬送波と受信
ＰＳＫ信号とを位相復調器に於て掛は合せることが必要
となる。

一般に多相ＰＳＫ信号波から搬送波を再生すると、再生
搬送波の位相を送信の搬送波位相と一致させることが困
難であり、その為に差動位相変調ＤＰＳＫ方式が使われ
ている。

差動にすることは１シンボルの伝送誤りは２シンボルに
またがった誤りとして復調され、伝送品質はその分だけ
劣化する。

ＴＤＭＡ方式では、第１図ａに見られる受信信号のフレ
ーム構成において、各バーストはそれぞれ異った送信局
から送出されるため、必ずしも搬送波の周波数と位相を
同一にすることはできない。

そこで、第１図すのように各バースト信号の先頭部分に
ガードタイムＧＴをとってそのバースト信号で使用して
いる搬送波ＣＷを付加し、受信局において搬送波再生を
やりやすくする方法が考えられている。

また、このようにすると、基準搬送波の位相を送信側お
よび受信側の双方で同一に合せることが可能となり、も
はや差動位相変調方式を採用する必要はない。

差動操作を行わない方式を、一般に、絶対位相変調（絶
対ＰＳＫ）方式と呼ぶ。

この方式は、伝送誤り特性の点で差動ＰＳＫ方式より優
れるので、伝送略伝ばん損失の大きな衛星通信方式では
特に有利な方式である。

さて、絶対位相同期方式の復調部は、位相復調器と絶対
位相搬送波再生回路とから構成される装る。

絶対位相搬送波再生回路は各バースト信号を受信すると
、同期した搬送波をできるだけ早く再生するように設計
されたタンク回路、あるいは位相同期発振器などが、各
バースト信号の先頭部分の基準搬送波ＣＷそのものに対
して同期引込みする。

基準搬送波期間を過ぎて、第１図すのフレーム同期パタ
ーン（局識コード）ＳＩＣやＤＡＴＡで示すように、次
の位相変調波期間に移ると、逆変調、あるいは再変調な
どの公知の手段により前記タンク回路等を引き続き駆動
するので、タンク回路等は基準搬送波に同期した状態で
搬送波再生を継続する。

このような絶対位相搬送波再生回路では、タンク回路等
および逆変調、あるいは再変調回路等を制御するために
、基準搬送波の到来期間を示す制御信号（第１図Ｃ）が
必要である。

この基準搬送波信号はバースト信号毎に必要であるので
、システムのフレーム配列データを有しているフレーム
同期回路から供給される。

フレーム同期回路は、フレーム同期パターンを送信して
いるバースト信号（例えば、第１図ａのバースト１）を
受信したときに、その信号の中のフレーム同期パターン
ＳＩＣを検出した時刻とフレーム同期回路が予測してい
るフレーム同期パターン到来時刻との時間一致がとれて
いれば正常であると判断し、基準搬送波制御信号を含む
各種のタイミング信号を発生する。

絶対位相変調方式を用いたＴＤＭＡ方式の受信部はフレ
ーム同期が確立した後は上記の如く動作するが、フレー
ム同期の引込時には従来次のような動作をしていた。

即ち、フレーム同期がとれていない場合は、いつ基準搬
送波が到来するか、またいつフレーム同期パターンが到
来するかを予測することはできない。

そこで、フレーム同期パターン予測信号をいつも開いて
おき、いつフレーム同期パターンが到来しても検出でき
るようにしておく。

しかしながら、フレーム同期がとれていないと、搬送波
再生回路は必ずしも基準位相と同一の位相とはならず、
別の位相となるような位相の不確定性を有す。

よって、位相復調器の復調出力では正しいフレーム同期
パターンの時間位置においても、フレーム同期パターン
を検出できない場合があった。

このことは、次のように説明することができる。

例えば、４相位相変調方式において、フレーム同期パタ
ーンとしてＣＨＩ側にＡ、ＣＨ２側にＢというパターン
を変調したとする。

受信側で再生した搬送波の位相は位相不確定性により一
義的には定まらないが、送信側と同じ場合を００とし、
異っている場合を引込位相差に応じて９０°、１８００
゜２７００とすると、位相復調器の出力は次の表１のよ
うになる。

したがって、正常時のフレーム同期パターン（Ａ、Ｂ、
ｌに対する検出用のパターン検出器では検出できないと
いう場合があった。

このことは、フレーム同期引込時に於て、同期確立まで
に極めて長い時間がかかることを意味している。

本発明の目的は、フレーム同期符号の検出の無駄を少な
くして、短い時間でフレーム同期引込みのできる絶対位
相変調信号受信用多相位相復調器のフレーム同期引込方
式を提供することにある。

本発明によれば、ＴＤＭＡ方式の多相絶対位相変調信号
を入力とする位相復調器と、同じく前記変調信号を入力
し、絶対位相搬送波を再生して前記位相復調器へ供給す
る絶対位相搬送波再生回路と、前記位相復調器の出力を
入力として基準搬送波と同一の再生搬送波位相によって
復調されたフレーム同期パターンを検出する絶対位相パ
ターン検出器および他の位相の再生搬送波によって復調
されたフレーム同期パターンを検出するパターン検出器
と、前記絶対位相パターン検出器を含むすべてのパター
ン検出器の出力の論理和をとった信号と前記絶対位相パ
ターン検出器の出力信号だけとを選択する選択回路と、
該選択回路により選択された検出信号をもとにフレーム
同期をとり、かつ前記選択回路の制御信号と基準搬送波
の到来を予測する基準搬送波制御信号を含むタイミング
制御信号を発生するフレーム同期回路とを含み、フレー
ム非同期時には前記選択回路により前記すべてのパター
ン検出器の論理和信号によりフレーム同期パターンを検
出し、しかる後に前記絶対位相パターン検出器によりフ
レーム同期の引込動作および保持動作を行うフレーム同
期引込方式が得られる。

次に、本発明Ｉこよるフレーム同期引込方式の実施例を
４相位相変調方式ＱＰＳＫの場合について、第２図のブ
ロック図を参照して説明する。

図において、１は絶対位相変調波信号の入力端子、２は
復調パルス信号の出力端子（ＱＰＳＫの場合ＣＨ１とＣ
Ｈ２の２つある）、３は位相復調器、４は絶対位相搬送
波再生回路、５は絶対位相に対するパターン検出器、６
〜８は他の位相に対するパターン検出器、９はＯＲゲー
ト、１０はフレーム同期回路、１１は選択回路である。

まず、この実施例におけるフレーム同期確立後の正常時
動作について説明する。

入力端子１に第１図ａおよびｂに示されるようなバース
ト信号が入力される。

絶対位相搬送波再生回路４は、例えば、第３図のブロッ
ク図に示すように、逆変調回路４−１と、逆変調制御回
路４−２と、タンク回路４−３、またはＰＬＯ（位相同
期発振器）とを含むものであって、バースト信号先頭部
の基準搬送波（無変調キャリア）受信期間中はフレーム
同期回路１０から供給される基準搬送波制御信号（第１
図Ｃ）により逆変調制御回路４−２の出力はｏ、ｏ”に
固定される。

このとき、逆変調回路４−１は入力変調信号を”ｏ、ｏ
”で変調、言いかえれば、そのままの位相で出力し、タ
ンク回路（あるいはＰＬＯ回路）４−３へ加える。

タンク回路（あるいはＰＬＯ回路）４−３は、この期間
の入力信号が基準搬送波であるから容易に基準搬送波に
同期し、同一周波数で、かつ同一位相となる。

基準搬送波期間が過ぎ、それにつづく変調波期間になる
と、基準搬送波制御信号は逆変調制御回路４−２に対し
て位相復調器３の復調信号をそのまま、すなわち０，０
．０，１、ｉ、ｏ、ｉ、ｉ等と出力するように指示する
。

すなわち、逆変調回路４−１を介して公知の技術である
逆変調動作を行わせることとなる。

逆変調回路４−１の出力は搬送波成分、しかも同一バー
スト内であるため基準搬送波と同一の成分を多分に含ん
でおり、タンク回路（あるいはＰＬＯ回路）４−３は先
に引き込んだ基準搬送波と同一の周波数と位相を持続す
る。

この動作は、次々と到来する各バースト信号に対して同
様に行われ、各バースト信号毎に対応する基準搬送波が
再生される。

基準搬送波が再生されると、位相復調器３は送信側の変
調パルス信号と同じ信号を復調することができ、これが
出力端子２から得られる。

更に、第２図を参照し、フレーム同期引込動作とその後
の同期維持について説明する。

フレーム同期引込動作はフレーム同期回路１０がフレー
ム同期外れを検出した時点から始める。

まず、選択回路１１は、フレーム同期回路１０の同期外
れ検出動作（こよって生ずる長い時間幅の同期外れ制御
信号によりＢ側の接点に接続され、各種の再生搬送波位
相に対応したフレーム同期パターン検出信号を使用する
よう制御される。

一方、絶対位相搬送波再生回路４はフレーム同期回路１
０からの基準搬送波制御信号が得られないために、基準
搬送波の位相を再生することができない。

このように、送信側とは異った位相の搬送波が位相復調
器３に供給されている場合には、位相復調器３の出力は
、前述の表１に示したように、極性の反転したパルス信
号や、チャンネルが入れ替ったパルス信号となっている
。

この場合、絶対位相に対するパターン検出器５が正しい
フレーム同期パターンを検出する確率はｌ／４に減って
しまう。

本実施例では、このような状態に於ても、他の位相に対
するパターン検出器６〜８を設けたことにより、確実に
フレーム同期パターンを検出することができる。

しかしながら、フレーム同期の引込過程においては、フ
レーム同期パターンと同様の偽のパターンが雑音期間中
および変調信号期間中に現われる可能性があり、真の同
期パターンと偽パターンとを判別することが必要である
。

通常は、パターン検出器がパターン検出した後の数フレ
ームにわたって、フレーム周期と同じ周期でパターンの
検出ができるか否かを調べるが、本実施例では、例えば
次のようにしてパターンの真偽を確認する。

すなわち、選択回路１１によりＢ側の検出信号が得られ
ると、フレーム同期回路１０は選択回路１１の接点をＡ
側に戻し、かつ検出時点から１フレーム後にも基準搬送
波と検出信号が得られるかどうかを調べるために、次の
フレームの該当時刻に基準搬送波制御信号を搬送波再生
回路４へ送出する。

そして、丁度１フレーム後に、絶対位相に対するパター
ン検出器５がパターンを検出した場合は、フレーム同期
パルスである可能性がずっと強まり、システムが要求す
る確度まで回数を重ねて調べることができる。

フレーム同期パターンである確率が指定値以上になれば
、フレーム同期が確立したと判定し、その動作を持続す
る。

もし、判定過程で、フレーム同期パターンでなく、偽パ
ターンであると判定した場合は、再び選択回路１１の接
点をＢ側に接続し、フレーム同期パターンの可能性のあ
るパターンの到来を検出する動作へ戻る。

なお、上記の実施例においては、４相位相変調方式を適
用した場合を例に挙げて説明したが、本発明は、２相以
上の多相ＰＳＫ波に対しても同様に適用できることは言
うまでもない。

本発明による効果をより明確にする為に、第４図のグラ
フを参照して同期引込みに要する検出試行回数を従来方
式と比較してみる。

例えば、４相ＰＳＫ変調方式を用い、１フレームを構成
するビット長Ｎが１０万ビツトで、フレーム同期符号長
ｌが８ビツトであるとする。

フレーム同期符号と同一のパターンがランダムに変調さ
れたデータ期間中、あるいは雑音期間中に生じる確率は
２−１（すなわち、１／２５６）であり、１フレーム中
−１゜ に存在する確率は約２ Ｎ（約４００）である。

従来のごとく、１種類のパターン検出器だけを用いてい
ると、再生搬送波の位相不確定性から真のフレーム同期
パターンを検出する効率が１／４となってしまい、２−
１−Ｎ個のパターン検出に対して２５％となり、更につ
づいて同数のｌ 。

パターン検出を行うと２５％＋７５％Ｘ７−＝４４％、
以下４４％＋６６％×７−６０％、・・・となって、第
４図の実線のように正しいフレーム同期パターン検出の
累積確率は上昇していく。

これに対し、本発明のように可能性のある全パターンを
検出しようとすると、可能性のあるパターンの検出回数
は４相の場合は４倍に（Ｍ相の場合はＭ倍に）増−４゜ えて、４Ｘ２ Ｎ（約１６００）になる。

しかしながら、位相不確定性を考慮して全ての場合を網
罹しているので、この回数だけで累積確率は１００％に
なる。

この様子を示すと、第４図の破線のようになる。

このようにして、従来は同期引込みに極めて長い時間を
要することがあったのに対し、本方式によれば、より短
い時間でフレーム同期引込みを完了することが可能であ
る。

なお、上記の説明において、「試行」とは、Ｎビットか
ら構成される１フレーム内でフレーム同期パターンと同
じパターンが何回か現われるが、その後のフレームでも
引き続き同じタイムスロットに該当するパターンが生じ
るか否かを調べる動作を指し、「累積確率」とは、試行
を重ねていく間に増加していく真のフレーム同期パター
ンを検出する確率の積分値を言う。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ、ｂおよびＣは、ＴＤＭＡ方式に適用されるそ
れぞれ受信信号のフレーム構成、バースト信号および搬
送波再生回路の制御信号を示すタイムチャート、第２図
は本発明による実施例の構成を４相位相変調方式の場合
について示すブロック図、第３図は、第２図における絶
対位相搬送波再生回路の具体的な構成例を示すブロック
図、第４図はフレーム同期引込までの試行の回数と引込
累積確率との関係を示すグラフである。 図において、３は位相復調器、４は絶対位相搬送波再生
回路、５は絶対位相に対するパターン検出器、６′−８
は他の位相に対するパターン検出器、９はＯＲゲート、
１０はフレーム同期回路、１１は選択回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 時分割多元接続方式の多相絶対位相変調信号を入力
   とする位相復調器と、同じく前記変調信号を入力し、絶
   対位相搬送波を再生して前記位相復調器へ供給する絶対
   位相搬送波再生回路と、前記位相復調器の出力を入力と
   して基準搬送波と同一の再生搬送波位相によって復調さ
   れたフレーム同期パターンを検出する絶対位相パターン
   検出器および他の位相の再生搬送波によって復調された
   フレーム同期パターンを検出するパターン検出器と、前
   記絶対位相パターン検出器を含むすべてのパターン検出
   器の出力の論理和をとった信号と前記絶対位相パターン
   検出器の出力信号だけとを選択する選択回路と、該選択
   回路により選択された検出信号をもとにフレーム同期を
   とり、かつ前記選択回路の制御信号と基準搬送波の到来
   を予測する基準搬送波制御信号を含むタイミング制御信
   号を発生するフレーム同期回路とを含み、フレーム非同
   期時には前記選択回路により前記すべてのパターン検出
   器の論理和信号によりフレーム同期パターンを検出し、
   しかる後に、励記絶対位相パターン検出器によりフレー
   ム同期の引込動作および保持動作を行うフレーム同期引
   込方式。