JP2007214921A - 同期装置及び同期方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】擬似ロックによるオーバーヘッドを削減する。
【解決手段】同期部3は、復調データから正常ロック状態の同期パターンを検出してフレーム同期を検出する同期回路4aと、復調データから、位相が1シンボル毎に90°、180°、及び270°単位でずれる擬似ロック状態の同期パターンを検出してフレーム同期を検出する同期回路4b、4c、及び4dと、同期回路4a、4b、4c、4dの同期検出結果に応じて、正常ロック状態でフレーム同期が検出されたのか、又は、いずれの擬似ロック状態でフレーム同期が検出されたのかを判別する同期判別回路6等を有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、擬似ロックが発生し得る復調部によって復調されたデータから同期パターンを検出して同期を検出する装置及び方法に関する。
従来、データをデジタル変復調して伝送するシステムがある。このシステムの受信側では、受信した信号を復調部で復調し、その復調データから同期パターンを検出して同期を検出する(同期を取る)ことが行われている。
例えば、図19に示したように、伝送データの1フレームが、1パケットを204バイトとする8パケットから構成され、且つ、先頭パケットの先頭バイトが同期バイト”B8”、残りの7つのパケットのそれぞれの先頭バイトが同期バイト”47”で構成されたものである場合に、フレーム同期を取るとは、復調データから”B8”,”47”,”47”…という同期バイトのパターンを認識してフレームの先頭を検出することをいう。
復調データとして図19に示した伝送データが得られた場合に、(a)に示す同期バイト”B8”を検出することができれば、その後の204バイト毎に同期バイトが存在するので、そのまま同期バイトを検出していけばフレーム同期が取れ問題はない。
しかしながら、同期バイトである”B8”や”47”という値は当然データとしても存在する。従って、(b)に示す”B8”を同期バイトとして検出した場合には、その204バイト後には同期バイト”47”が存在しないので同期バイトの検出ミスとなり、同期バイトのパターンの認識を最初からやり直すことになる。また、これを最初からやり直すにしても次に同期バイトとして検出したものが正規の同期バイトであるとも限らず、同期バイトの検出ミスを繰り返す虞がある。
そこで、例えば特許文献1には、複数の同期状態マシンを設けて各々が同じ同期バイト位置を検出しないようにすることにより、同期バイトの検出ミスとなった時点で同期バイトのパターンの認識が最初からやり直されることがないようにした装置が提案されている。
ところで、フレーム同期の取得を遅くさせる要因として擬似ロックの発生がある。擬似ロックとは、位相が期待値に対して90°、180°、又は270°という90°単位でずれた状態で、復調部内のキャリア再生ループが擬似的にロックしてしまう現象である。
ここで、擬似ロックの一例として、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる場合の例を、図20を用いて説明する。尚、同図の例は、QPSK(Quadrature Phase Shift Keying)の場合の例である。
同図左上のIQ平面上(I:In phase,Q:Quadrature phase)に示したように、正規のロック状態で第一象限にデータ”0”がくるとする。この場合、1シンボル後に位相が90°ずれると(左90°回転)、同図右上のIQ平面上に示したように本来第一象限に存在するはずのデータ”0”が第二象限に移動した状態になる。次の1シンボル後(2シンボル後)に位相が更に90°ずれると、同図右下のIQ平面上に示したように本来第一象限に存在するはずのデータ”0”が第三象限に移動した状態になる。次の1シンボル後(3シンボル後)に位相が更に90°ずれると、同図左下のIQ平面上に示したように本来第一象限に存在するはずのデータ”0”が第四象限に移動した状態になる。そして、次の1シンボル後(4シンボル後)に位相が更に90°ずれると、元の状態に戻る。以下、1シンボル毎にこの状態変化が繰り返される。このように位相が期待値に対して90°、180°(90°×2)、又は270°(90°×3)ずれた状態であっても、データは異なるがシンボル点が存在する位置としてはずれていないため、復調部ではロックされたものと判断されてしまう。しかしながら、本例の場合、第一象限のデータは1シンボル毎に”0”→”3”→”2”→”1”と変化する。よって、同期バイトの”B8”,”47”が復調部から正常に出力されることを期待できず、当然の如くフレーム同期を取ることができない。
一方、直交振幅変調(QAM:Quadrature Amplitude Modulation)の場合には、図21に示した16QAMの場合のように、I軸、Q軸の振幅(レベル)によって多値のデータを表現する。例えば、同図においてIの振幅が”2”、Qの振幅が”2”の場合にはデータとして”3”が示される。
ここで、擬似ロックの他の一例として、16QAMの場合であって、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる場合の例を、図21及び図22を用いて説明する。
尚、本来であれば1パケットは同期バイト+データで構成されているが、ここでは、説明の便宜のため同期バイトのみとして説明することにする。また、前述の説明では同期バイトが”B8”,”47”という8ビット構成であったが、ここでは下位4ビットのみの構成とする。
図22において、正常なロック状態では、シンボルクロックにより同期バイトが出力されると、同図の”正常ロック”に示したように正規の同期バイトが出力され正常にフレーム同期を完了する。
しかしながら、擬似ロック状態では、前述のとおり位相が回転してしまうため、期待値のような値は出力されず、同図の”擬似ロック”に示したような値が出力される。
すなわち、シンボルクロック(1)にて、I=−1,Q=1でデータ”8”が擬似ロック状態で出力されたとすると、シンボルクロック(2)では、正常なロック状態であればI=2,Q=−2となりデータ”7”が出力されるが、擬似ロック状態では位相が左に90°回転してI=2,Q=2となりデータ”3”が出力される。
また、シンボルクロック(3)では、正常なロック状態であればI=2,Q=−2となりデータ”7”となるところを、さらに位相が左に90°回転してI=−2,Q=2となりデータ”B”が出力される。尚、元の”7”の位置からは2クロック分進んだので180°のずれとなる。
また、シンボルクロック(4)では、正常なロック状態であればI=2,Q=−2となりデータ”7”となるところを、さらに位相が左に90°回転してI=−2,Q=−2となりデータ”F”が出力される。尚、元の”7”の位置からは3クロック分進んだので270°のずれとなる。
シンボルクロック(5)では、ちょうど一周してきたので元の位置に戻り、I=2,Q=−2となりデータ”7”が出力される。
このように、擬似ロック状態では復調部から出力されるデータが破壊されるため、このままではフレーム同期を取ることができない。
そこで、従来では、擬似ロックが発生して一定時間内にフレーム同期が取れなかった場合には、所定の制御により、一度ロックを外した状態にして再度ロックさせるというプロセスが行われている。
また、より短時間でフレーム同期が取れるように、例えば特許文献2には、擬似ロックの発生を早期に検出すべく、キャリア再生ループがロックしたこと及びベースバンド信号のフレームが非同期であることを検出して擬似ロックを検出するようにした直交位相復調回路が提案されている。
特開2001−057549号公報 特開2000−278344号公報
しかしながら従来において擬似ロックが発生した場合には、前述のように一度ロックを外した状態にして再度ロックさせるというプロセスが行われるので、処理が再度やり直されることになり、無駄なオーバーヘッドが発生する。また、次に正常なロック状態になる保証もない。
本発明は、上記実情に鑑み、擬似ロックによるオーバーヘッドを削減する同期装置及び同期方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明の第1の態様に係る同期装置は、復調データから正常ロック状態の同期パターン又は及び擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する、ことを特徴とする。
また、本発明の第2の態様に係る同期装置は、前記第1の態様において、前記復調データから正常ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する正常ロック用同期検出手段と、前記復調データから擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する擬似ロック用同期検出手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の第3の態様に係る同期装置は、前記第2の態様において、前記正常ロック用同期検出手段と前記擬似ロック用同期検出手段の同期検出結果に応じて、正常ロック状態と擬似ロック状態のいずれの状態で同期が検出されたのかを判別する同期判別手段、を更に備えることを特徴とする。
また、本発明の第4の態様に係る同期装置は、前記第2又は3の態様において、前記擬似ロック用同期検出手段は、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる第1の擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する第1の擬似ロック用同期検出手段と、位相が1シンボル毎に180°単位でずれる第2の擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する第2の擬似ロック用同期検出手段と、位相が1シンボル毎に270°又は−90°単位でずれる第3の擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する第3の擬似ロック用同期検出手段、のいずれか一つ以上を含む、ことを特徴とする。
また、本発明の第5の態様に係る同期装置は、前記第4の態様において、前記同期判別手段は、前記正常ロック用同期検出手段の同期検出結果と、前記第1、第2、及び第3のいずれか一つ以上の擬似ロック用同期検出手段の同期検出結果とに応じて、正常ロック状態、又は、第1、第2、若しくは第3の擬似ロック状態のいずれの状態で同期が検出されたのかを判別する、ことを特徴とする。
また、本発明の第6の態様に係る同期装置は、前記第3乃至5のいずれか一つの態様において、前記同期判別手段の判別結果に応じて、前記復調データを出力する復調手段における、I成分とQ成分のパラレルデータから前記復調データであるシリアルデータへのデータ変換が調整される、ことを特徴とする。
また、本発明の第7の態様に係る同期装置は、前記第1の態様において、データを変復調して伝送するシステムの受信側に設けられ、前記伝送されるデータには、同期パターンの直後に続くデータパターンとして、受信側にて擬似ロック状態で復調された場合に前記同期パターンと同じ値になるようなデータパターンが挿入されており、正常ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する同期検出手段と、擬似ロック状態の同期パターンを検出して擬似ロック状態であると判定する判定手段と、前記同期検出手段により同期が検出され、且つ、前記判定手段により擬似ロック状態であると判定されたときに、同期位置を調整する調整手段と、を備えることを特徴とする。
また、本発明の第8の態様に係る同期装置は、同期パターンの直後に固定データパターンが続くような構成を有するデータを変復調して伝送するシステムの受信側に設けられる同期装置であって、復調データから同期パターンを検出する同期パターン検出手段と、前記同期パターン検出手段により検出された同期パターンの直後に続くデータパターンを取得するデータパターン取得手段と、
前記データパターン取得手段により取得されたデータパターンに応じて、正常ロック状態又は擬似ロック状態のいずれの状態で同期が取られているのかを判別する判別手段と、を備えることを特徴とする。
以上の本発明の各態様に係る同期装置によれば、擬似ロック状態になったとしても、従来のように一度ロックを解除して再度ロックさせるというプロセスを行うことなく同期を取ることができる。
また、いずれの擬似ロック状態で同期が検出されたのかを判別し、その判別結果に応じて、I成分とQ成分のパラレルデータからシリアルデータ(復調データ)へのデータ変換が調整されることにより、擬似ロック状態で位相が回転しているデータを正常に戻すことができる。
尚、本発明の各態様に係る同期装置は、同期方法として構成することもできる。
本発明によれば、擬似ロックによるオーバーヘッドを削減することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明の実施例1に係る同期装置である同期部を含む受信装置の一部構成を示す図である。尚、この受信装置は、データをデジタル変復調して伝送するシステムにおける受信装置であり、伝送されるデータの構成は前述の図19に示したものと同じであるとする。
図1において、同期検波方式のIQ復調部1は、受信した信号を復調してI成分,Q成分(以下単に「I,Q」という)のパラレルデータを出力する。De-Mapper2は、そのI,Qのパラレルデータをシリアルデータに変換して出力する。尚、本実施例において、IQ復調部1とDe-mapper2は復調部を構成するものとする。よって、De-Mapper2から出力されるシリアルデータは復調データでもある。
同期部3は、De-Mapper2から出力された復調データから、正常ロック状態の同期パターン又は擬似ロック状態の同期パターンを検出してフレーム同期を検出する。また、De-Mapper2から出力された復調データを後段ユニットへ出力する。
図2は、同期部3の内部構成を示す図である。
同図において、0°用(正規用)同期回路4aは、予め正常ロック用の同期バイトの情報を有しており、主信号(復調データ)から、正常ロック状態の同期バイトを検出し、その同期バイトが規定数回繰り返されたのを確認すると同期信号として”H”を出力する。前述の図22の例に合わせて説明すると、正常ロック状態の同期バイトである(但しここでは下位4ビット)”8”→”7”→”7”→”7”→”7”→”7”→”7”→”7”→”8”…を検出し、その同期バイトが規定回数繰り返されたのを確認すると同期信号として”H”を出力する。このように0°用同期回路4aから”H”の同期信号が出力されたときは、正常ロック状態でフレーム同期が検出されたことになる。
90°用同期回路4bは、予め位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態(左90°回転)の同期バイトの情報を有しており、主信号から、そのような擬似ロック状態の同期バイトを検出し、その同期バイトが規定数回繰り返されたのを確認すると同期信号として”H”を出力する。前述の図22の例に合わせて説明すると、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態の同期バイトである(但し下位4ビットのみ)”8”→”3”→”B”→”F”→”7”→”7”→”B”→”F”→”8”…を検出し、その同期バイトが規定回数繰り返されたのを確認すると同期信号として”H”を出力する。このように90°用同期回路4bから”H”の同期信号が出力されたときは、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態でフレーム同期が検出されたことになる。
180°用同期回路4cは、予め位相が1シンボル毎に180°単位でずれる擬似ロック状態(180°回転)の同期バイトの情報を有しており、主信号から、そのような擬似ロック状態の同期バイトを検出し、その同期バイトが規定数回繰り返されたのを確認すると同期信号として”H”を出力する。前述の図22の例に合わせて説明すると、位相が1シンボル毎に180°単位でずれる擬似ロック状態の同期バイトである(但し下位4ビットのみ)”8”→”B”→”7”→”B”→”7”→”B”→”7”→”B”→”8”…を検出し、その同期バイトが規定回数繰り返されたのを確認すると同期信号として”H”を出力する。このように180°用同期回路4cから”H”の同期信号が出力されたときは、位相が1シンボル毎に180°単位でずれる擬似ロック状態でフレーム同期が検出されたことになる。
270°用同期回路4dは、予め位相が1シンボル毎に270°(−90°)単位でずれる擬似ロック状態(左270°(右90°)回転)の同期バイトの情報を有しており、主信号から、そのような擬似ロック状態の同期バイトを検出し、その同期バイトが規定数回繰り返されたのを確認すると同期信号として”H”を出力する。前述の図22の例に合わせて説明すると、位相が1シンボル毎に270°(−90°)単位でずれる擬似ロック状態の同期バイトである(但し下位4ビットのみ)”8”→”F”→”B”→”3”→”7”→”F”→”B”→”3”→”8”…を検出し、その同期バイトが規定回数繰り返されたのを確認すると同期信号として”H”を出力する。このように270°用同期回路4dから”H”の同期信号が出力されたときは、位相が1シンボル毎に270°(−90°)単位でずれる擬似ロック状態でフレーム同期が検出されたことになる。
尚、同期回路4(4a、4b、4c、4d)の各々から出力される同期信号は、同期制御回路5及び同期判別回路6へ入力される。
ここで、図3(a),(b)を用いて、同期回路4の構成及び動作を、さらに詳細に説明する。但し、同期回路4の各々は、検出する同期バイトの値が異なるだけでそれ以外の構成及び動作は同じである。そこで、ここでは代表として同期回路4aのみについて説明する。
図3(a)は、同期回路4aの内部構成を示す図、同図(b)は、その動作の一例を示す図である。
同図(a),(b)において、同期バイト検出回路7は、主信号(復調データ)から、正常ロック状態の同期バイトである”B8”、”47”、”47”…の検出を行う。これらの同期バイトの検出では、まず”B8”を検出すると検出信号として”H”を出力し、以後204バイト毎に以降の同期バイトの検出を行い、検出ミスとなると検出信号として”L”を出力する。また、同期バイト検出回路7は、検出周期確認回路8からリセット信号として”H”のパルスが入力されると、再び”B8”から正常ロック状態の同期バイトの検出を始める。また、同期バイト検出回路7は、入力された主信号を検出周期確認回路8へ出力する。
検出周期確認回路8は、同期バイト検出回路7から出力される主信号と検出信号とから、同期バイトの検出周期が所定周期繰り返されたことを確認したら同期信号として”H”を出力する。同図(b)の例では、2パケット相当の同期バイトが検出されたらフレーム同期が検出されたとしているので、同期バイトの検出周期が2周期繰り返されたことを確認したところで(同図(b)の「2回目」のところで)同期信号として”H”を出力している。尚、ここでは説明の便宜のため2パケット相当の同期バイトが検出されたらフレーム同期が取れたとしたが、実際の運用では、もっと多くのデータ量相当(例えば5フレーム相当)の同期バイトが検出されたらフレーム同期が取れたとされている。また、検出周期確認回路8は、検出信号が”H”から”L”に変化するのを検出したら、同期信号として”L”を出力すると共に、リセット信号として”H”のパルスを同期バイト検出回路7へ出力する。
図2において、同期制御回路5は、同期回路4から出力される同期信号に応じて同期回路4へ制御信号を出力し、同期回路4の駆動を制御する。詳しくは、同期回路4の全てが”L”の同期信号を出力していることを検出したときには同期回路4の全てを駆動させるようにし、同期回路4のいずれかが”H”の同期信号を出力したことを検出したときには、その”H”の同期信号を出力した同期回路以外の同期回路の駆動を停止させるようにする排他動作制御を行う。
ここで、図4を用いて、同期制御回路5の動作を、さらに詳細に説明する。
同図は、同期制御回路5の動作の一例を示す図である。
尚、同図では、同期回路4a、4b、4c、4dの各々から出力される同期信号を、それぞれ同期信号0°、90°、180°、270°として表している。また、同期回路4a、4b、4c、4dの各々へ出力される制御信号を、それぞれ制御信号0°、90°、180°、270°として表している。また、同期回路4の各々は、入力された制御信号が”L”であるときに駆動し”H”であるときに停止するものとする。
同図に示したように、同期制御回路5は、同期信号0°、90°、180°、270°の全てが”L”であるときに、例えば正常ロック状態となって同期回路4aから”H”の同期信号0°が出力されたことを検出すると、制御信号0°以外の制御信号90°、180°、270°としてそれぞれ”H”を出力し、同期回路4a以外の同期回路4b、4c、4dの駆動を停止させるようにする。
また、同期制御回路5は、同期信号0°、90°、180°、270°のいずれもが”L”になったことを検出すると、制御信号0°、90°、180°、270°としてそれぞれ”L”を出力し、同期回路4の全てを駆動させる。
図2において、同期判別回路6は、同期回路4のいずれかから”H”の同期信号が出力されているときに、同期信号として”H”を出力する。すなわち、同期判別回路6は、図5に示すように、同期回路4の出力をOR(論理和演算)する構成を有している。尚、同図では同期信号180°、270°の信号波形の図示を省略している。また、同期判別回路6は、同期回路4のいずれが”H”の同期信号を出力しているかを判定することにより、正常ロック状態でフレーム同期しているのか、それとも、位相が1シンボル毎に90°、180°、又は270°単位でずれる擬似ロック状態でフレーム同期しているのかを判別する。また、同期判別回路6は、同期部3に入力された主信号を後段ユニットへ出力する。
以上のような同期部3の構成により、位相が1シンボル毎に90°、180°、又は270°単位でずれる擬似ロック状態になったとしても、従来のように一度ロックを解除して再度ロックさせるというプロセスを行うことなくフレーム同期を取ることができるので、擬似ロックによるオーバーヘッドを削減することができる。
また、フレーム同期が、正常ロック状態で取られているのか、それとも、位相が1シンボル毎に90°、180°、又は270°単位でずれる擬似ロック状態で取られているのかを判別することができるので、その判別結果に応じて、De-Mapper2におけるI,Qパラレルデータからシリアルデータへのデータ変換(例えば図21に示したI,Qの値からデータへの変換)を調整することにより、擬似ロック状態で位相が回転しているデータを正常に戻すことが可能となる。例えば、本実施例に係る復調部がDVB−C(DVB:Digital Video Broadcasting)に準拠したQAM方式を採用している場合には、1シンボルで表されるデータの上位2ビットを調整することにより、位相が回転しているデータを正常に戻すことが可能となる。
尚、本実施例では、同期回路4b、4c、4dを設けて、同期判別回路6が3種類の擬似ロック状態のうちのいずれの状態でフレーム同期が取られているのかを判別可能としたが、例えば、同期回路4b、4c、4dのうちの一つ又は二つを設けるようにして、同期判別回路6が、1又は2種類の擬似ロック状態のうちのいずれの状態でフレーム同期が取られているのかを判別可能とするようにしてもよい。
また、本実施例において、同期部3が検出する擬似ロック状態の同期バイトは、次のことに留意して決定する必要がある。
実際の伝送データは、バイト単位で送信されてくるのではなくビットストリームの形で送信されてくる。よって、同期バイトの検出もシリアルデータから抽出する必要がある。例えば同期回路4aは、図6に示すようなシリアルデータから同期バイトである”B8”,”47”を抽出する。この場合、最初のビットからの8ビットは”D5”、2ビット目からの8ビットは”AB”、3ビット目からの8ビットは”57”というように、同期回路4aは、1ビットづつずらしながら同期バイトの検出を行う。同図の例では、6ビット目からの8ビット(*で示す8ビット)が”B8”となり、これが同期バイトとして検出されることになる。
また、変調方式とシンボルクロックにも複雑な関係がある。例えば図21に示した16QAMの場合は1シンボル当たり4ビットとなる。その他、32QAMの場合は5ビット、64QAMの場合は6ビット、128QAMの場合は7ビット、256QAMの場合は8ビットとなる。例えば、128QAMの場合は1シンボルで7ビットのデータが出力されるので、前述の図6に示したデータパターンの場合は、図7に示したように1シンボル毎に切り分けられる。
さらに、前述の図22の例では簡略化のために同期バイト以外のデータ部分を省略したが、このデータ部分についても本来考える必要がある。本実施例の場合、図8に示したように、1パケットは同期バイト+データで合計204バイトの構成をとる。よって、同期バイトは204バイトごとに出現することになり、これは擬似ロック状態における回転位置に影響を与える。
これらのことを踏まえ、次に、16QAM、128QAM、及び256QAMの各々の場合の擬似ロック状態の同期バイトの具体例について説明する。
まず、図9を用いて、16QAMの場合について説明する。尚、同図の例は、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態(左90°回転)であってシンボルクロックが同期バイトの先頭に一致している場合の例である。16QAMの場合は、1シンボル毎に4ビット分のデータが出力される。よって、同期バイト8ビットを構成するためには2シンボル分のデータが必要となり、下位の4ビットに関しては擬似ロックによる影響を受けることになる。また、204バイト後に現れる次の同期バイトの回転数は、(204*8)/4で求められ、その回転位置は、(204*8)/4%4=0(%は剰余算であり余りを計算)となり、ちょうど元の位置へ戻ってくる。
図9に示した例では、期待値”B8”に対し、上位4ビットの”B”は擬似ロックの影響を受けないので期待値どおり”B”が出力される。しかしながら次の下位4ビットについては、シンボルクロックが1つ進むので期待値”8”に対して位相が90°回転した値になり”C”となる。
次の同期バイトについても同様に、期待値”47”に対して、上位4ビットの”4”はそのまま、下位4ビットの”7”については擬似ロックによる影響を受けて”3”が出力される。
結果、正常ロック状態において”B8”→”47”→”47”→”47”→”47”→”47”→”47”→”47”→”B8”…となる同期バイトは、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態(左90°回転)では、”BC”→”43”→”43”→”43”→”43”→”43”→”43”→”43”→”BC”…となる。
次に、図10を用いて、128QAMの場合について説明する。尚、同図の例も、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態(左90°回転)であってシンボルクロックが同期バイトの先頭に一致している場合の例である。128QAMの場合は、1シンボル毎に7ビット分のデータを出力する。従って、204バイト後に現れる次の同期バイトの回転位置は、(204*8)/7%4=1となり、位相が期待値に対して90°分回転することになる。また、204*8=1632ビットは7ビットで割り切れないので、204バイト後の同期バイトは2つのシンボルに跨ることになる。1632% 7=1となり、1ビット足りない。このことは、図10に示したように、次の同期バイトがシンボル233と234の2シンボルから構成されることを示す。このとき、シンボル233の位相は左に90°回転し、シンボル234の位相は左に更に90°回転することとなる。以降の同期バイトについても同様にして考えると、同図に示したようになる。
すなわち、正常ロック状態において”B8”→”47”→”47”→”47”→”47”→”47”→”47”→”47”→”B8”…となる同期バイトは、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態(左90°回転)では、”B9”→”44”→”45”→”47”→”57”→”77”→”07”→”47”→”3B”…となる。
尚、この128QAMの場合のように1シンボルが7ビットであるため各同期バイトが1ビットずつずれていくような場合は、検出する同期バイトのパターンが増大し回路規模という点で不利になる場合がある。そこで、これを回避するために、この128QAMの場合には8フレーム毎に同じ同期バイトのパターンを繰り返すという特性を利用して、8フレームおきに同期バイトの存在を確認するようにして、同期バイトのパターンを少なくすることもできる。この場合、同じ同期バイトのパターンが出現する位置は推測できるので、204バイトのパケット単位ではなく、同じ同期パターンが出現する周期を確認タイミングとして処理する。
次に、図11及び図12を用いて、256QAMの場合について説明する。256QAMの場合は、1シンボル毎に8ビット分のデータを出力する。従って、シンボルクロックが同期バイトの先頭に一致している場合には、204バイト後に現れる次の同期バイトの回転数は、(204*8)/8で求められ、その回転位置は、(204*8)/4%4=0となり、ちょうど元の位置へ戻ってくる。
しかしながら、本例および、前述の16QAM及び128QAMの場合の例においても、シンボルクロックと同期バイトの先頭が一致しているとは限らない。例えば、図11に示す256QAMの場合のように、シンボルクロックと同期バイトの先頭が6ビット分ずれるような場合も有り得る。
復調部がDVB−Cに準拠したQAM方式である場合、1シンボルで表されるデータの上位2ビットは、そのシンボルがIQ平面上の何れの象限に存在するかにより決定する。擬似ロック状態では象限がずれるので、その上位2ビットが変化する。よって、その上位2ビットの部分について考慮すればよい。簡単な方法としては、その上位2ビットが変化するパターンを全て用意する。
例えば256QAM方式の場合、同期バイト”B8”について、0、1、2、3、4、5、6、及び7ビットずれの各々における、1シンボルで表されるデータの上位2ビットが変化したときのパターンは、図12に示したようになり、結果として17通りとなる。尚、同図においては、その上位2ビットを四角で囲ってで示している。よって、この同期バイト”B8”については、その17通りのパターンを認識可能に同期部を構成すればよいことになる。
尚、その一方で、擬似ロックで変化するビットをマスクして認識しないようにし、擬似ロックで変化しない残りのビットを認識して、フレーム同期を検出するようにするという方法も考えられる。
次に、本発明の実施例2に係る同期装置について説明する。
本実施例に係る同期装置である同期部は、データをQPSK方式で変復調して伝送するシステムにおける受信装置に備えられている。この受信装置は、実施例1と同様に、図1に示した構成を有している。但し、本実施例に係る同期部では、正常ロック状態の同期バイトを検出してフレーム同期を検出すること、及び、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態(左90°回転)の同期バイトを検出してフレーム同期を検出することが可能になっている。尚、伝送されるデータの構成は、前述の図19に示したものと同じとする。
本実施例において、正常ロック状態のIQ平面上のシンボル点のデータを、前述の図20に示した左上のIQ平面上のシンボル点のデータとすると、本実施例に係る同期部が検出する、ビットずれを考慮した擬似ロック状態の同期バイトのパターンは、図13に示すように8通りになる。また、このときの同期バイト”B8”についてのパターンの詳細を、図14に示す。尚、同図に示す0、1、2、3、4、5、6、及び7ビットずれの各々におけるパターンにおいて、(1)に示す2ビットは位相ずれなし(回転なし)を示し、(2)に示す2ビットは位相が90°回転していることを示し、(3)に示す2ビットは位相が90°×2回転していることを示し、(4)に示す2ビットは位相が90°×3回転していることを示している。
本実施例に係る同期部は、正常ロック状態の同期バイト”B8”、又は、図14に示した擬似ロック状態の同期バイトの8通り(”83”、”24”、…、”D4”、”CE”)のいずれか一つを検出したら、そこからフレーム同期の検出を開始する構成をとる。
図15は、本実施例に係る同期部の構成及び動作の一例を示す図である。
同図において、同期バイト検出回路9は、入力される主信号(シリアルデータストリーム)から、図13に示した同期バイトを取り出す。同期回路10は、その同期バイトを監視して、規定フレーム数をクリアした場合に同期信号として”H”を出力する。
例えば、図15に示したように、同期バイト検出回路9が、最初に現れた(1)に示すバイトデータ”B8”を検出すると、同期回路10に捕捉を要求する信号(同期捕捉信号)として”H”を出力する。同期回路10はその信号を受けると204バイト後に同期バイトが存在するかを確認する。尚、(1)に示すバイトデータ”B8”の直後に(2)に示す本来の同期バイト”5E”が存在しているが捕捉中であるため無視される。同様に前述の同期バイトに一致する(6)に示すバイトデータ”29”があるがこれも捕捉中のため無視される。(1)に示すバイトデータ”B8”から204バイト後((3)に示す位置)を確認すると期待された同期バイト”47”ではないため(1)に示すバイトデータ”B8”が同期バイトでないことが判明する。すると、同期捕捉信号がリセットされ再度捕捉できる状態にされる。続いて、(4)に示す同期バイト”83”が現れ、これを検出すると、そこから204バイト後((5)に示す位置)に同期バイト”5E”が存在するかを確認する。(5)に示す位置には期待された同期バイト”5E”が存在するので、これを検出してフレーム同期が検出されたこととなり同期信号として”H”を出力する(但し、この動作例では、説明の便宜のために、1パケット相当の同期バイトを検出して”H”の同期信号を出力するようにしている。)。
以上のような同期部の構成により、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態になったとしても、従来のように一度ロックを解除して再度ロックさせるというプロセスを行うことなくフレーム同期を取ることができるので、擬似ロックによるオーバーヘッドを削減することができる。
また、フレーム同期が、正常ロック状態で取られているのか、それとも、擬似ロック状態で取られているのかを、同期検出を開始した際の最初の同期バイトのパターンに応じて判別することができるので、その判別結果に応じて、同期部の前段にあるDe-MapperにおけるI,Qパラレルデータからシリアルデータへのデータ変換を調整することにより、擬似ロック状態で位相が回転しているデータを正常に戻すことが可能になる。
次に、本発明の実施例3に係る同期装置について説明する。
本実施例に係る同期装置である同期部は、実施例1と同様に、データをデジタル変復調して伝送するシステムにおける受信装置に備えられている。この受信装置は、DVB−Cに準拠し、実施例1と同様に、図1に示した構成を有している。但し、本実施例において、伝送されるデータは、トランスポートストリーム(TS)のように同期バイトの直後にMPEG(Moving Picture Experts Group)のヘッダなど固定のデータパターンが続くような構成を有するデータであるとする。それに対応して本実施例に係る同期部は、その固定のデータ部分を利用して擬似ロック状態の回転状況を確認するようにしたものである。
例えば256QAMの場合には8ビット単位でデータが送られてくる。この場合、図16に示すTSパケットの例では、同期バイトの”B8”が検出された場合に、その次のバイトデータ(正常ロック状態では”1F”)を取得して、その変化を確認することで擬似ロック状態の回転状況を把握することができる。また、その変化を確認することで、正常ロック状態又は擬似ロック状態のいずれの状態で同期が取られているのかを判別することができる。すなわち、擬似ロック状態の回転状況は1シンボルで表されるデータの上位2ビットに影響するので、同期バイト”B8”の直後のバイトデータとして”1F”が得られた場合には回転なし、すなわち、正常ロック状態で同期していると判別される。或いは、同期バイト”B8”の直後のバイトデータとして”5F”が得られた場合には第一象限から第四象限に移動したので右回転、すなわち、位相が1シンボル毎に−90°単位でずれる擬似ロック状態で同期していると判別される。若しくは、同期バイト”B8”の直後のバイトデータとして”9F”が得られた場合には左回転、すなわち、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態で同期していると判別される。
以上のような同期部の構成により、位相が1シンボル毎に90°、180°、又は−90°(270°)単位でずれる擬似ロック状態になったとしても、従来のように一度ロックを解除して再度ロックさせるというプロセスを行うことなく同期を取ることができるので、擬似ロックによるオーバーヘッドを削減することができる。
また、同期が、正常ロック状態で取られているのか、それとも、いずれの擬似ロック状態で取られているのかを判別することができるので、その判別結果に応じて、同期部の前段にあるDe-MapperにおけるI,Qパラレルデータからシリアルデータへのデータ変換を調整することにより、擬似ロック状態で位相が回転しているデータを正常に戻すことが可能になる。
次に、本発明の実施例4に係る同期装置について説明する。
本実施例に係る同期装置である同期部は、データをQPSK方式で変復調して伝送するシステムにおける受信装置に備えられている。
本実施例では、このシステムの送信側にて、通常の同期バイトと同様に、擬似ロック状態に対応した同期バイトを予めパケット内に挿入しておくものである。挿入しておく同期バイトとしては、擬似ロック状態になった場合に、正常ロック状態の同期バイト”B8”,“47”と同じコードが出力されるようになるコードが適用される。これにより、本実施例に係る同期部では、1つの同期回路で擬似ロック状態に対応することができ、回路規模の増大を抑えることができる。
図17を用いて、より詳しく説明すると、伝送データ(同図の伝送信号)に、正常な同期バイト”B8”、”47”に続けて擬似ロックを想定したバイトデータを予め挿入しておく。そして、そのバイトデータが擬似ロック状態になったときに、De-Mapper12におけるデータ変換後の主信号として”B8”、”47”が出力されるようにしておく。尚、同図において、IQ復調部11とDe-Mapper12と同期部13は、受信装置の一部構成を示しいる。
同図の例では、伝送データに挿入された正常な同期バイト”B8”の次のバイトデータとして、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる擬似ロック状態を想定した同期バイト”77”が挿入されている。このとき、De-Mapper12におけるデータ変換後の主信号において、これらのバイトデータは、正常ロック状態であれば”B8”、”77”となるが、擬似ロック状態では”83”、”B8”となる。
このように、擬似ロック状態になったときに正常な同期バイトと同じコード”B8”、”47”が出力されるようにしておくことで、次段の同期部13は、正常なロック状態の同期バイトを検出して同期を検出する従来の回路とほぼ同じ回路を使用することができる。尚、ほぼ同じ回路としたのは、同期位置が本来の同期位置に対して1バイト後になるため、それを調整する回路が必要となるからである。
本実施例に係る同期部13は、例えば図18に示した構成をとる。
同図において、同期バイト検出回路14は、入力主信号(シリアルデータストリーム)から同期バイトを取り出す。同期回路15は、その同期バイトを監視して、規定フレーム数をクリアした場合に同期信号を出力する。擬似ロック判定回路16は、正常ロック状態の同期バイトが擬似ロック状態でどのようなバイトデータになるのかわかっているので(例えば同期バイト”B8”が”83”になる)、そのバイトデータを監視することにより、正常ロック状態か擬似ロック状態かを判定する。また、同期部13は、擬似ロック判定回路16により擬似ロック状態と判定された場合には、前述のとおり同期位置が本来の同期位置に対して1バイト後になるため、それを調整する。
以上のような同期部13の構成により、予め想定された擬似ロックが発生した場合には、従来のように一度ロックを解除して再度ロックさせるというプロセスを行うことなく同期を取ることができるので、擬似ロックによるオーバーヘッドを削減することができる。
また、同期が、正常ロック状態又は想定された擬似ロック状態のいずれの状態で取られているのかを判定することができるので、その判定結果に応じて、De-Mapper12におけるI,Qパラレルデータからシリアルデータへのデータ変換を調整することにより、擬似ロック状態で位相が回転しているデータを正常に戻すことが可能になる。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良及び変更を行っても良いのはもちろんである。
(付記1)
復調データから、正常ロック状態の同期パターン又は及び擬似ロック状態の同期パターンを検出して、同期を検出する
ことを特徴とする同期装置。
(付記2)
前記復調データから正常ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する正常ロック用同期検出手段と、
前記復調データから擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する擬似ロック用同期検出手段と
を備えることを特徴とする付記1記載の同期装置。
(付記3)
前記正常ロック用同期検出手段と前記擬似ロック用同期検出手段の同期検出結果に応じて、正常ロック状態と擬似ロック状態のいずれの状態で同期が検出されたのかを判別する同期判別手段
を更に備えることを特徴とする付記2記載の同期装置。
(付記4)
前記擬似ロック用同期検出手段は、
位相が1シンボル毎に90°単位でずれる第1の擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する第1の擬似ロック用同期検出手段と、
位相が1シンボル毎に180°単位でずれる第2の擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する第2の擬似ロック用同期検出手段と、
位相が1シンボル毎に270°又は−90°単位でずれる第3の擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する第3の擬似ロック用同期検出手段、
のいずれか一つ以上を含む
ことを特徴とする付記2又は3記載の同期装置。
(付記5)
前記同期判別手段は、前記正常ロック用同期検出手段の同期検出結果と、前記第1、第2、及び第3のいずれか一つ以上の擬似ロック用同期検出手段の同期検出結果とに応じて、正常ロック状態、又は、第1、第2、若しくは第3の擬似ロック状態のいずれの状態で同期が検出されたのかを判別する
ことを特徴とする付記4記載の同期装置。
(付記6)
前記擬似ロック用同期検出手段、又は、前記第1、第2、及び第3のいずれか一つ以上の擬似ロック用同期検出手段の各々は、所定量のデータ毎に擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する
ことを特徴とする付記2乃至5のいずれか一つに記載の同期装置。
(付記7)
前記同期判別手段の判別結果に応じて、前記復調データを出力する復調手段における、I成分とQ成分のパラレルデータから前記復調データであるシリアルデータへのデータ変換が調整される
ことを特徴とする付記3乃至6のいずれか一つに記載の同期装置。
(付記8)
復調データから、正常ロック状態の同期パターンまたは擬似ロック状態の同期パターンを検出する同期パターン検出手段と、
前記同期パターン検出手段が正常ロック状態の同期パターンの先頭を検出したときは所定量のデータ毎に以降の正常ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出し、前記同期パターン検出手段が擬似ロック状態の同期パターンの先頭を検出したときは所定量のデータ毎に以降の擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する同期検出手段と
を備えることを特徴とする付記1記載の同期装置。
(付記9)
データを変復調して伝送するシステムの受信側に設けられ、
前記伝送されるデータには、同期パターンの直後に続くデータパターンとして、受信側にて擬似ロック状態で復調された場合に前記同期パターンと同じ値になるようなデータパターンが挿入されており、
正常ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する同期検出手段と、
擬似ロック状態の同期パターンを検出して擬似ロック状態であると判定する判定手段と、
前記同期検出手段により同期が検出され、且つ、前記判定手段により擬似ロック状態であると判定されたときに、同期位置を調整する調整手段と
を備えることを特徴とする付記1記載の同期装置。
(付記10)
同期パターンの直後に固定データパターンが続くような構成を有するデータを変復調して伝送するシステムの受信側に設けられる同期装置であって、
復調データから同期パターンを検出する同期パターン検出手段と、
前記同期パターン検出手段により検出された同期パターンの直後に続くデータパターンを取得するデータパターン取得手段と、
前記データパターン取得手段により取得されたデータパターンに応じて、正常ロック状態又は擬似ロック状態のいずれの状態で同期が取られているのかを判別する判別手段と
を備えることを特徴とする同期装置。
(付記11)
前記判別手段は、前記データパターン取得手段により取得されたデータパターンの値に応じて、正常ロック状態であるか、又は、位相が1シンボル毎に90°、180°、或いは270°若しくは−90°単位でずれる擬似ロック状態であるかを判別する
ことを特徴とする付記10記載の同期装置。
(付記12)
復調データから正常ロック状態の同期パターン又は擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する同期検出ステップと、
前記同期検出ステップによる検出結果に応じて、正常ロック状態又は擬似ロック状態のいずれの状態で同期が検出されたかを判別する同期判別ステップと
を備えることを特徴とする同期方法。
(付記13)
前記同期検出ステップは、前記擬似ロック状態の同期パターンとして、位相が1シンボル毎に90°単位でずれる第1の擬似ロック状態の同期パターン、 位相が1シンボル毎に180°単位でずれる第2の擬似ロック状態の同期パターン、又は、位相が1シンボル毎に270°或いは−90°単位でずれる第3の擬似ロック状態の同期パターンを検出する
ことを特徴とする付記12記載の同期方法。
(付記14)
前記同期判別ステップは、前記同期検出ステップによる検出結果に応じて、正常ロック状態、又は、第1、第2、若しくは第3の擬似ロック状態のいずれの状態で同期が検出されたのかを判別する
ことを特徴とする付記13記載の同期装置。
(付記15)
前記同期判別ステップによる判別結果に応じて、前記復調データを出力する復調手段における、I成分とQ成分のパラレルデータから前記復調データであるシリアルデータへのデータ変換を調整する調整ステップ
を更に備えることを特徴とする付記12乃至14のいずれか一つに記載の同期方法。
実施例1に係る同期装置である同期部を含む受信装置の一部構成を示す図である。 同期部の内部構成を示す図である。 (a)は同期回路の内部構成を示す図、(b)はその動作の一例を示す図である。 同期制御回路の動作の一例を示す図である。 同期判別回路の動作の一例を示す図である。 シリアルデータの一例を示す図である。 データパターンが1シンボル毎に切り分けられた例を示す図である。 1パケットの構成を示す図である。 16QAMの場合における擬似ロック状態の同期バイトの一例を説明する図である。 128QAMの場合における擬似ロック状態の同期バイトの一例を説明する図である。 256QAMの場合においてシンボルクロックと同期バイトの先頭が6ビット分ずれた場合の一例を示す図である。 256QAMの場合に、同期バイト”B8”についての0、1、2、3、4、5、6、及び7ビットずれの各々における1シンボルで表されるデータの上位2ビットが変化したときのパターンを示す図である。 実施例2に係る同期部が検出するビットずれを考慮した擬似ロック状態の同期バイトのパターンを示す図である。 同期バイト”B8”についてのビットずれを考慮した擬似ロック状態のパターンを示す図である。 実施例2に係る同期部の構成及び動作の一例を示す図である。 同期バイトの直後に固定のデータパターンが続くTSパケットの一例を示す図である。 伝送データに擬似ロックを想定した同期バイトを挿入して処理が行われたときの動作の一例を説明する図である。 実施例4に係る同期部の構成を示す図である。 伝送データのフレーム構成の一例を示す図である。 擬似ロックの一例を説明する図である。 16QAMの場合のI,Qとデータとの対応関係を示す図である。 擬似ロックの他の一例を説明する図である。
符号の説明
1 IQ復調部
2 De-Mapper
3 同期部
4 同期回路
5 同期制御回路
6 同期判別回路
7 同期バイト検出回路
8 検出周期確認回路
9 同期バイト検出回路
10 同期回路
11 IQ復調部
12 De-Mapper
13 同期部
14 同期バイト検出回路
15 同期回路
16 擬似ロック判定回路

Claims (10)

  1. 復調データから、正常ロック状態の同期パターン又は及び擬似ロック状態の同期パターンを検出して、同期を検出する
    ことを特徴とする同期装置。
  2. 前記復調データから正常ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する正常ロック用同期検出手段と、
    前記復調データから擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する擬似ロック用同期検出手段と
    を備えることを特徴とする請求項1記載の同期装置。
  3. 前記正常ロック用同期検出手段と前記擬似ロック用同期検出手段の同期検出結果に応じて、正常ロック状態と擬似ロック状態のいずれの状態で同期が検出されたのかを判別する同期判別手段
    を更に備えることを特徴とする請求項2記載の同期装置。
  4. 前記擬似ロック用同期検出手段は、
    位相が1シンボル毎に90°単位でずれる第1の擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する第1の擬似ロック用同期検出手段と、
    位相が1シンボル毎に180°単位でずれる第2の擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する第2の擬似ロック用同期検出手段と、
    位相が1シンボル毎に270°又は−90°単位でずれる第3の擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する第3の擬似ロック用同期検出手段、
    のいずれか一つ以上を含む
    ことを特徴とする請求項2又は3記載の同期装置。
  5. 前記同期判別手段は、前記正常ロック用同期検出手段の同期検出結果と、前記第1、第2、及び第3のいずれか一つ以上の擬似ロック用同期検出手段の同期検出結果とに応じて、正常ロック状態、又は、第1、第2、若しくは第3の擬似ロック状態のいずれの状態で同期が検出されたのかを判別する
    ことを特徴とする請求項4記載の同期装置。
  6. 前記同期判別手段の判別結果に応じて、前記復調データを出力する復調手段における、I成分とQ成分のパラレルデータから前記復調データであるシリアルデータへのデータ変換が調整される
    ことを特徴とする請求項3乃至5のいずれか一項記載の同期装置。
  7. データを変復調して伝送するシステムの受信側に設けられ、
    前記伝送されるデータには、同期パターンの直後に続くデータパターンとして、受信側にて擬似ロック状態で復調された場合に前記同期パターンと同じ値になるようなデータパターンが挿入されており、
    正常ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する同期検出手段と、
    擬似ロック状態の同期パターンを検出して擬似ロック状態であると判定する判定手段と、
    前記同期検出手段により同期が検出され、且つ、前記判定手段により擬似ロック状態であると判定されたときに、同期位置を調整する調整手段と
    を備えることを特徴とする請求項1記載の同期装置。
  8. 同期パターンの直後に固定データパターンが続くような構成を有するデータを変復調して伝送するシステムの受信側に設けられる同期装置であって、
    復調データから同期パターンを検出する同期パターン検出手段と、
    前記同期パターン検出手段により検出された同期パターンの直後に続くデータパターンを取得するデータパターン取得手段と、
    前記データパターン取得手段により取得されたデータパターンに応じて、正常ロック状態又は擬似ロック状態のいずれの状態で同期が取られているのかを判別する判別手段と
    を備えることを特徴とする同期装置。
  9. 復調データから正常ロック状態の同期パターン又は擬似ロック状態の同期パターンを検出して同期を検出する同期検出ステップと、
    前記同期検出ステップによる検出結果に応じて、正常ロック状態又は擬似ロック状態のいずれの状態で同期が検出されたかを判別する同期判別ステップと
    を備えることを特徴とする同期方法。
  10. 前記同期判別ステップによる判別結果に応じて、前記復調データを出力する復調手段における、I成分とQ成分のパラレルデータから前記復調データであるシリアルデータへのデータ変換を調整する調整ステップ
    を更に備えることを特徴とする請求項9記載の同期方法。
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