JP2017098905A

JP2017098905A - 受信装置及び同期検出方法

Info

Publication number: JP2017098905A
Application number: JP2015232323A
Authority: JP
Inventors: 祥太篠原; Shota Shinohara
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2015-11-27
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2017-06-01
Also published as: US20170155457A1

Abstract

【課題】同期外れの誤検出を防止できる受信装置及び同期検出方法を提供することを目的とする。【解決手段】受信装置は、算出部と、判定部と、制御部とを有する。算出部は、受信フレームのビット列と期待ビット列との間の不一致ビット数を算出し、その不一致ビット数を累積して累積数を得る。判定部は、前記累積数が所定閾値を超えたか否かを判定する。制御部は、前記累積数が所定閾値を超えた場合に、前記受信フレームの同期外れ状態と判定する。【選択図】図４

Description

本発明は、受信装置及び同期検出方法に関する。

受信装置は、フレームデータの同期状態（ＩＦ：In Frame）において、フレームデータのビットエラーが複数フレームデータに亘って、且つ連続して所定回数（例えば５回）継続した場合、あるいは受信しているフレームの同期位相が変わった場合に、フレームデータの同期外れと判定する。そして、受信装置は、同期外れ(ＯＯＦ:Out Of Frame)と判定されると、そのステータスを“ＩＦ”から“ＯＯＦ”に遷移し、フレームデータの同期を確立するための同期引き込み処理を起動する。従って、本来はフレームデータのフレームの同期位相がずれた場合に、ＯＯＦと判定されるのが望ましい。

特開平１１−１２２２３３号公報特開平０９−１３０７４１号公報特開２００７−２６７０８５号公報

しかしながら、受信装置では、フレームデータ内のビット列の内、例えば、ビットエラーが１ビットのみの場合でも、ビットエラー１回としてカウントされる。そのため、カウント値が所定回数を超えると、実際にフレーム位相の変化が発生していなくても、そのステータスをＯＯＦに遷移するケースが生じる。

また、受信装置には、ＦＥＣ(Forward Error Correction)を利用してフレームデータ内のビットエラーを訂正する機能もあるが、スタータスがＯＯＦの状態にあると、ＦＥＣ機能を利用できない。その結果、ステータスがＯＯＦの状態が頻繁に生じると、ＦＥＣ機能も利用できない状態が頻繁に生じるため、データの伝送効率も低下する。

そこで、受信装置は、軽微なビットエラーによるＯＯＦへの遷移を回避するため、ＯＯＦ遷移と判断するための所定回数を増やすことも考えられるが、実際にＯＯＦが発生した場合、ステータスがＯＯＦへ遷移し難くなる。その結果、実際にフレーム位相の変化が発生しているにもかかわらず、ＯＯＦへの遷移が遅くなる。

一つの側面では、同期外れを高精度に検出できる受信装置及び同期検出方法を提供することを目的とする。

一つの態様の受信装置は、算出部と、判定部と、制御部とを有する。算出部は、受信フレームのビット列と期待ビット列との間の不一致ビット数を算出し、その不一致ビット数を累積して累積数を得る。判定部は、前記累積数が所定閾値を超えたか否かを判定する。制御部は、前記累積数が所定閾値を超えた場合に、前記受信フレームの同期外れ状態と判定する。

一つの側面として、同期外れを高精度に検出できる。

図１は、実施例１の伝送システムの一例を示す説明図である。図２は、実施例１の伝送装置内の構成の一例を示すブロック図である。図３は、フレームのフォーマット構成の一例を示す説明図である。図４は、第１の同期判定部内の構成の一例を示すブロック図である。図５は、ステートマシンの状態遷移の一例を示す説明図である。図６は、第１の同期監視処理に関わる第１の同期判定部の処理動作の一例を示すフローチャートである。図７は、実施例１の同期引き込み時の第１の同期判定部内の各信号の一例を示すタイミングチャートである。図８は、実施例１のＯＯＦ時の第１の同期判定部内の各信号の一例を示すタイミングチャートである。図９は、実施例２の第２の同期判定部内部の構成の一例を示すブロック図である。図１０は、ステートマシンの状態遷移の一例を示す説明図である。図１１は、第２の同期監視処理に関わる第２の同期判定部の処理動作の一例を示すフローチャートである。図１２は、実施例２の同期引き込み時の第２の同期判定部内の各信号のタイミングチャートである。図１３は、ＦＥＣ訂正前のＢＥＲとＯＯＦ発生間隔との関係の一例を示す説明図である。

以下、図面に基づいて、本願の開示する受信装置及び同期検出方法の実施例を詳細に説明する。尚、本実施例により、開示技術が限定されるものではない。また、以下に示す実施例は、矛盾を起こさない範囲で適宜組み合わせても良い。

図１は、実施例１の伝送システム１の一例を示す説明図である。図１に示す伝送システム１は、複数の伝送装置２を有し、各伝送装置２は、光ファイバ３等を媒体にした光ネットワーク４Ａや電気回線等を媒体にしたユーザネットワーク４Ｂ等と接続する。光ネットワーク４Ａは、例えば、ＯＴＮ（Optical Transport Network）、ＳＯＮＥＴ(Synchronous Optical NETwork)／ＳＤＨ(Synchronous Digital Hierarchy)等のネットワークである。ユーザネットワーク４Ｂは、例えば、イーサネット(登録商標)等のネットワークである。伝送装置２は、対向側の伝送装置２と光ファイバ３で接続し、例えば、ＯＴＮ等のフレームを伝送する。

図２は、実施例１の伝送装置２内の構成の一例を示すブロック図である。尚、説明の便宜上、伝送装置２について説明するが、対向側の伝送装置２も伝送装置２とほぼ同一の構成であるため、同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。

伝送装置２は、ＣＬＩＦ（Client Interface）１１と、ＮＷＩＦ（Network Interface）１２と、ＳＷ（Switch）１３とを有する。ＣＬＩＦ１１は、例えば、ユーザネットワーク４Ｂ内の端末５と接続する電気回線との間の通信を司る通信ＩＦである。ＮＷＩＦ１２は、光ネットワーク４Ａ内の光ファイバ３との間の通信を司る通信ＩＦである。ＳＷ１３は、ＣＬＩＦ１１とＮＷＩＦ１２との間、若しくはＣＬＩＦ１１相互間の通信を切替接続するスイッチである。

ＮＷＩＦ１２は、フレーム生成部２１と、ＦＥＣエンコード部２２と、スクランブル部２３と、第１の同期判定部２４と、デスクランブル部２５と、ＦＥＣデコード部２６と、フレーム処理部２７とを有する。フレーム生成部２１は、例えば、ＯＴＮフレーム等のフレームを組み立てる生成部である。ＦＥＣエンコード部２２は、フレーム内にＦＥＣを追加する。スクランブル部２３は、フレーム全体をスクランブルする処理部である。

第１の同期判定部２４は、受信フレーム内の同期パターンの同期状態、例えば、ＩＦ又はＯＯＦを判定する判定部である。同期判定がＯＯＦに遷移するケースとしては、受信フレームが消失した第１のケース、受信フレームの位相がずれた第２のケースや光ファイバ３等の伝送路上のビットエラーレート（ＢＥＲ：Bit Error Rate）が高い第３のケースがある。第１のケースは、例えば、伝送路の切断や対向側の伝送装置２の故障等が原因で受信フレーム自体が受信できず、ＯＯＦの状態が継続するケースである。第２のケースは、受信フレームを受信しているものの、例えば、対向側の伝送装置２のフレームデータの切替や伝送路のジッタ成分の影響で、既に確立しているＩＦ状態のタイミングからずれたタイミングでフレームを受信しているケースである。第２のケースでは、受信フレームからオーバーヘッド情報やクライアントデータを抽出できない状態である。第３のケースは、受信フレームのタイミングのズレはなく、ＩＦ状態であるものの、伝送路の品質(回線品質)が劣化し、ビットエラーが発生しているケースである。

デスクランブル部２５は、スクランブル処理された受信フレームのスクランブルを解除する処理部である。ＦＥＣデコード部２６は、受信フレーム内のＦＥＣを使用して受信フレーム内のビット列に対するビットエラーを訂正する処理部である。フレーム処理部２７は、ＦＥＣデコード部２６で訂正した受信フレームを分解する処理部である。

図３は、フレーム１００のフォーマット構成の一例を示す説明図である。図３に示すフレーム１００は、ＯＴＮフレームに相当し、オーバーヘッド領域１０１と、ペイロード領域１０２と、ＦＥＣ領域１０３とを有する。フレーム１００は、４行×４０８０バイト列とし、１行目の１列目から４０８０列目、２行目の１列目から４０８０列目、３行目の１列目から４０８０列目、４行目の１列目から４０８０列目の順で伝送することになる。オーバーヘッド領域１０１は、例えば、伝送装置２間の管理機能やモニタ機能、特に、同期パターンを格納する領域である。尚、同期パターンは、受信側の伝送装置２でフレームの先頭を認識するための所定のビット列で規定されたパターンである。ペイロード領域１０２は、例えば、クライアントデータを格納する領域である。ＦＥＣ領域１０３は、フレームのＦＥＣを格納する領域である。

ＮＷＩＦ１２内のフレーム生成部２１は、フレーム１００内のオーバーヘッド領域１０１に同期パターンや管理機能を、フレーム１００内のペイロード領域１０２にクライアントデータを、フレーム１００内のＦＥＣ領域１０３にＦＥＣを格納する。フレーム生成部２１は、フレームデータを生成する。ＮＷＩＦ１２は、ＯＴＮで規定される所定フレーム周期でフレーム１００を継続的に光ファイバ３に伝送する。更に、ＮＷＩＦ１２は、受信フレーム内の同期パターンを認識することで、フレームデータの同期状態、すなわちＩＦ又はＯＯＦを判定し、ＩＦの状態のフレームタイミングをデスクランブル部２５、ＦＥＣデコード部２６及びフレーム処理部２７に出力する。そして、デスクランブル部２５は、ＩＦの状態のフレームタイミングに基づき、受信フレームのデスクランブル処理を実行する。更に、ＦＥＣデコード部２６は、ＩＦの状態のフレームタイミングに基づき、受信フレームのビット列をエラー訂正する。更に、フレーム処理部２７は、ＩＦの状態のフレームタイミングに基づき、フレーム１００内のオーバーヘッド領域１０１からオーバーヘッド情報を抽出すると共に、フレーム１００内のペイロード領域１０２からクライアントデータを抽出する。

図４は、第１の同期判定部２４内の構成の一例を示すブロック図である。図４に示す第１の同期判定部２４は、シフトレジスタ３１と、第１の比較部３２と、シンクカウンタ３３と、フレームカウンタ３４と、ステートマシン３５と、距離算出部３６と、累積部３７と、第２の比較部３８とを有する。尚、距離算出部３６及び累積部３７は、算出部である。第２の比較部３８は、判定部である。ステートマシン３５は、例えば、判定部及び制御部である。

シフトレジスタ３１は、受信フレームのビット列を１ビットずつシフトし、同期パターンと同じ幅のビット列に変換し、そのビット列をデスクランブル部２５、第１の比較部３２及び距離算出部３６に出力する。第１の比較部３２は、受信フレーム内の同期パターンのビット列と所定の同期パターンの期待値とを比較する。尚、第１の比較部３２は、所定の同期パターンを格納する領域を有する。第１の比較部３２は、ビット列と期待値とが完全一致した場合にマッチ信号のパルスをステートマシン３５、シンクカウンタ３３及び累積部３７に出力する。

シンクカウンタ３３は、マッチ信号に応じて同期パターンの検出をカウントするカウンタである。フレームカウンタ３４は、第１の比較部３２からのマッチ信号に応じて受信フレームのフレームタイミングのカウント動作を開始するカウンタである。尚、フレームタイミングは、例えば、ＯＴＮで規定する所定周期の受信フレームの先頭タイミングである。フレームカウンタ３４は、フレームタイミングをシンクカウンタ３３、ステートマシン３５及び距離算出部３６に出力する。シンクカウンタ３３は、例えば、同期引き込み時に、最初にマッチ信号が入力された後、次のフレームタイミングが入力されたタイミングで次のマッチ信号が入力された場合に、同期判定をＩＦに遷移するための同期信号をステートマシン３５に出力する。尚、次のマッチ信号とは、マッチ信号を検出したタイミングから１クロック分遅延されたマッチ信号となる。

距離算出部３６は、シフトレジスタ３１から受信フレーム内の同期パターンのビット列と所定の同期パターンの期待値とを比較し、ビット列と期待値との間で不一致ビット数、すなわちハミング距離ＨＤを算出する。累積部３７は、フレームタイミング毎に距離算出部３６で得たハミング距離ＨＤを累積し、その累積した累積ハミング距離ＡＨＤを算出する。尚、累積部３７は、累積ハミング距離ＡＨＤを格納する領域を有する。また、累積部３７は、ステートマシン３５からのロード信号に応じて格納中の累積ハミング距離ＡＨＤをリセットする。

第２の比較部３８は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えたか否かを判定する。尚、閾値ＴＨＤは、受信フレームの同期判定をＯＯＦと判定するハミング距離ＨＤ、例えば、７回とする。第２の比較部３８は、閾値ＴＨＤを格納する領域を有する。第２の比較部３８は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えた場合の比較結果をステートマシン３５に出力する。

図５は、ステートマシン３５の状態遷移の一例を示す説明図である。図５に示すステートマシン３５は、シンクカウンタ３３から同期信号を検出した場合に、受信フレームの同期判定をＩＦに遷移すると共に、ロード信号をフレームカウンタ３４及び累積部３７に出力する。ステートマシン３５は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えた場合の比較結果を検出した場合、受信フレームの同期判定をＯＯＦに遷移すると共に、そのＯＯＦ通知を出力する。ステートマシン３５は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えなかった場合の比較結果を検出した場合、受信フレームの同期判定としてＩＦを継続する。

また、第１の同期判定部２４は、同期判定をＯＯＦに遷移した場合、再度、同期引き込み動作を開始する。更に、第１の同期判定部２４は、シンクカウンタ３３からの同期信号を検出した場合、受信フレームの同期判定をＩＦに遷移する。尚、第１の同期判定部２４は、同期判定がＩＦの場合、第１の比較部３２で受信フレーム内の同期パターンのビット列と期待値とが完全一致している限り、同期判定としてＩＦを継続する。

次に実施例１の伝送システム１の動作について説明する。図６は、第１の同期監視処理に関わる第１の同期判定部２４の処理動作の一例を示すフローチャートである。第１の同期監視処理は、同期パターンを検出し、同期パターンのハミング距離ＨＤを累積し、累積ハミング距離ＡＨＤが所定閾値ＴＨＤを超えた場合に同期判定をＯＯＦに遷移する処理である。図６に示す第１の同期判定部２４のステートマシン３５は、初期状態では同期引き込み時であるため、同期判定をＯＯＦとし(ステップＳ１１)、同期パターンを検出したか否かを判定する(ステップＳ１２)。尚、同期パターンを検出したか否かを判定する処理は、第１の比較部３２で受信フレーム内の同期パターンのビット列と同期パターンの期待値とが完全一致したか否かで判定し、完全一致した場合に同期パターン検出と判定する。

ステートマシン３５は、同期パターンを検出した場合(ステップＳ１２肯定)、同期判定をＯＯＦとし、フレームカウンタ３４のフレームタイミングのカウント動作を開始する(ステップＳ１３)。ステートマシン３５は、フレームカウンタ３４のフレームタイミングで同期パターンを検出したか否かを判定する(ステップＳ１４)。

ステートマシン３５は、フレームタイミングで同期パターンを検出した場合(ステップＳ１４肯定)、２回連続して同期パターンを検出したと判断し、同期判定をＩＦ、累積ハミング距離ＡＨＤを０にする(ステップＳ１５)。更に、ステートマシン３５は、フレームカウンタ３４のフレームタイミングで同期パターンを検出したか否かを判定する(ステップＳ１６)。

ステートマシン３５は、フレームタイミングで同期パターンを検出しなかった場合(ステップＳ１６否定)、フレームタイミングの同期パターンのハミング距離ＨＤを算出する(ステップＳ１７)。尚、距離算出部３６は、受信フレームのフレームタイミングの同期パターン内のビット列と所定の同期パターンの期待値との間のハミング距離ＨＤを算出する。ステートマシン３５は、同期判定をＩＦとし、同期パターンのハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積し(ステップＳ１８)、累積ハミング距離ＡＨＤが１以上、かつ、閾値ＴＨＤを超えたか否かを判定する(ステップＳ１９)。

ステートマシン３５は、累積ハミング距離ＡＨＤが１以上、かつ、閾値ＴＨＤを超えた場合(ステップＳ１９肯定)、同期判定をＯＯＦに遷移すべく、ステップＳ１１に移行する。その結果、ステートマシン３５は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えているため、同期判定をＯＯＦに遷移する。ステートマシン３５は、累積ハミング距離ＡＨＤが１以上、かつ、その累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えていない場合(ステップＳ１９否定)、フレームタイミングで同期パターンを検出したか否かを判定すべく、ステップＳ１６に移行する。その結果、ステートマシン３５は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えていないため、軽微なビットエラーの第３のケースの場合でも、同期判定としてＩＦを継続する。

ステートマシン３５は、同期パターンを検出しなかった場合(ステップＳ１２否定)、同期判定をＯＯＦに遷移すべく、ステップＳ１１に移行する。ステートマシン３５は、フレームタイミングで同期パターンを検出しなかった場合(ステップＳ１４否定)、同期判定をＯＯＦに遷移すべく、ステップＳ１１に移行する。

ステートマシン３５は、フレームタイミングで同期パターンを検出した場合(ステップＳ１６肯定)、同期判定をＩＦ、累積ハミング距離ＡＨＤを０にすべく、ステップＳ１５に移行する。

第１の同期監視処理を実行するステートマシン３５は、同期引き込み時に同期パターンを連続して検出した場合に同期判定をＩＦに遷移する。その結果、伝送装置２としては、ＯＯＦからＩＦに引き込むことができる。

ステートマシン３５は、フレームタイミングで同期パターンを検出できなかった場合、そのフレームタイミングの同期パターンのハミング距離ＨＤを算出し、そのハミング距離ＨＤを累積して累積ハミング距離ＡＨＤを算出する。ステートマシン３５は、その累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えた場合に、同期判定をＯＯＦに遷移する。その結果、伝送装置２は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超える場合は実際にＯＯＦが発生している第２のケースの虞が大であるため、ＯＯＦを早期に検出できる。

ステートマシン３５は、その累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えなかった場合に、同期判定としてＩＦを継続する。その結果、伝送装置２は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えていない場合は軽微なビットエラーの第３のケースに過ぎず、無暗にＯＯＦに遷移させることなく、同期判定としてＩＦを継続することで、ＯＯＦの誤検出を防止できる。

図７は、実施例１の同期引き込み時の第１の同期判定部２４内の各信号の一例を示すタイミングチャートである。第１の比較部３２は、受信フレーム内の同期パターンのビット列と期待値とが完全一致した場合に最初のマッチ信号Ｍ１を出力する。その際、ステートマシン３５は、マッチ信号Ｍ１に応じて同期判定のステートをＯＯＦに遷移し、マッチ信号Ｍ１に応じたロード信号Ｌ１をシンクカウンタ３３及びフレームカウンタ３４に出力する。

フレームカウンタ３４は、ロード信号Ｌ１に応じてフレームタイミングのカウント動作を開始する。更に、シンクカウンタ３３は、マッチ信号Ｍ１に応じて同期パターン０ｘ１をカウントする。

第１の比較部３２は、次のマッチ信号Ｍ２を出力する。この際、ステートマシン３５は、マッチ信号Ｍ２に応じてロード信号Ｌ２を出力する。シンクカウンタ３３は、マッチ信号Ｍ２に応じて同期パターン０ｘ２をカウントし、マッチ信号Ｍ２を１クロック遅延し、そのマッチ信号Ｍ２とフレームカウンタ３４のフレームタイミングＦ１とが一致した場合に同期信号Ｓ１をステートマシン３５に出力する。その結果、ステートマシン３５は、同期信号Ｓ１に応じて同期判定をＯＯＦからＩＦに遷移する。そして、同期引き込み処理が完了したことになる。そして、第１の比較部３２は、次のマッチ信号Ｍ３を出力する。この際、ステートマシン３５は、マッチ信号Ｍ３に応じてロード信号Ｌ３を出力する。更に、シンクカウンタ３３は、マッチ信号Ｍ３に応じて同期パターン０ｘ３をカウントする。

図８は、実施例１のＯＯＦ時の第１の同期判定部２４内の各信号の一例を示すタイミングチャートである。図８の例は、同期判定としてＩＦを継続中にＯＯＦに遷移するまでの動作の一例である。尚、説明の便宜上、所定閾値は“４”で説明する。

ステートマシン３５は、第１の比較部３２からのマッチ信号Ｍ４に応じてロード信号Ｌ４を出力する。距離算出部３６は、マッチ信号Ｍ４のタイミングの同期パターンのハミング距離ＨＤとして“０”を算出する。累積部３７は、“０”のハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積する。更に、累積部３７は、ステートマシン３５からのロード信号Ｌ４に応じて累積ハミング距離ＡＨＤをリセットする。

次に、ステートマシン３５は、第１の比較部３２からのマッチ信号Ｍ５に応じてロード信号Ｌ５を出力する。距離算出部３６は、マッチ信号Ｍ５のタイミングの同期パターンのハミング距離ＨＤとして“０”を算出する。累積部３７は、“０”のハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積する。更に、累積部３７は、ステートマシン３５からのロード信号Ｌ５に応じて累積ハミング距離ＡＨＤをリセットする。

第１の比較部３２は、同期パターンのビット列と期待値とが完全一致でないため、マッチ信号Ｍ６を出力しない。距離算出部３６は、ビット列と期待値との間のハミング距離ＨＤとして“１”を算出する。累積部３７は、“１”のハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積する。第２の比較部３８は、累積ハミング距離ＡＨＤが所定閾値ＴＨＤを超えていないため、比較結果を出力しない。

また、ステートマシン３５は、第１の比較部３２からのマッチ信号Ｍ７に応じてロード信号Ｌ７を出力する。距離算出部３６は、マッチ信号Ｍ７のタイミングの同期パターンのハミング距離ＨＤとして“０”を算出する。累積部３７は、“０”のハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積する。更に、累積部３７は、ステートマシン３５からのロード信号Ｌ７に応じて累積ハミング距離ＡＨＤをリセットする。

第１の比較部３２は、同期パターンのビット列と期待値とが完全一致でないため、マッチ信号Ｍ８を出力しない。距離算出部３６は、ビット列と期待値との間のハミング距離ＨＤとして“２”を算出する。累積部３７は、“２”のハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤ“０”に累積する。第２の比較部３８は、累積ハミング距離ＡＨＤ“２”が所定閾値ＴＨＤ“４”を超えていないため、比較結果を出力しない。

次に、第１の比較部３２は、同期パターンのビット列と期待値とが完全一致でないため、マッチ信号Ｍ９を出力しない。距離算出部３６は、ビット列と期待値との間のハミング距離ＨＤとして“１”を算出する。累積部３７は、“１”のハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤ“２”に累積する。第２の比較部３８は、累積ハミング距離ＡＨＤ“３”が所定閾値ＴＨＤ“４”を超えていないため、比較結果を出力しない。

次に、第１の比較部３２は、同期パターンのビット列と期待値とが完全一致でないため、マッチ信号Ｍ１０を出力しない。距離算出部３６は、ビット列と期待値との間のハミング距離ＨＤとして“２”を算出する。累積部３７は、“２”のハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤ“３”に累積する。第２の比較部３８は、累積ハミング距離ＡＨＤ“５”が所定閾値ＴＨＤ“４”を超えるため、その比較結果Ｃ１をステートマシン３５に出力する。その結果、ステートマシン３５は、比較結果Ｃ１に応じて同期判定をＩＦからＯＯＦに遷移し、同期引き込み動作を開始する。

第１の同期判定部２４は、第２のケースの場合、受信フレーム内の同期パターンのビット列と期待値との間で確率的に半分のビットが不一致となるため、そのハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積する。第１の同期判定部２４は、例えば、ＯＴＮ規格では同期パターンのビット数が２４ビットであるため、その半分の１２ビット相当のハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積し、その累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤ(例えば７回)を超える。その結果、第１の同期判定部２４は、第２のケースの場合、直ぐに同期判定をＯＯＦに遷移し、同期引き込み動作を開始できる。

第１の同期判定部２４は、第３のケースの場合、受信フレーム内の同期パターンの内、軽微なビットエラー、例えば、１ビットのエラーが確率的に支配的であるため、そのハミング距離“１”を累積ハミング距離ＡＨＤに累積する。第１の同期判定部２４は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを簡単に超えないため、無暗に同期判定をＯＯＦに遷移せず、ＩＦを継続する。その結果、第３のケースの場合、フレーム毎に累積するハミング距離ＨＤが１程度で容易に閾値ＴＨＤを超えないため、ＯＯＦの誤検出を防止できる。

実施例１の伝送装置２は、フレームタイミングで同期パターンのハミング距離ＨＤを算出し、そのハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに順次累積し、その累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えた場合に同期判定をＯＯＦに遷移する。その結果、伝送装置２は、実際にＯＯＦが発生している虞が大であるため、ＯＯＦを早期に検出できる。

伝送装置２は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えなかった場合に同期判定をＩＦに遷移する。その結果、伝送装置２は、軽微ビットエラーに過ぎず、無暗にＯＯＦに遷移させることなく、同期判定をＩＦに継続することで、ＯＯＦの誤検出を防止できる。

伝送装置２は、累積ハミング距離ＡＨＤが小さい場合、ＯＯＦと判定されるまでのフレーム数が増加する。これに対して、伝送装置２は、累積ハミング距離ＡＨＤが大きい場合、ＯＯＦと判定されるまでのフレーム数が減少する。従って、第２のケースの場合、ＯＯＦを高精度に検出し、かつ、第３のケースの場合、ＯＯＦの誤検出を防止できる。

上記実施例１の第１の比較部３２は、受信フレームの同期パターン内のビット列と期待値とを比較してビット列と期待値とが完全一致した場合にマッチ信号を出力した。しかしながら、マッチ信号の代わりに、ビット列と期待値との間のハミング距離ＨＤを出力しても良く、この場合の実施の形態につき、実施例２として、以下に説明する。

図９は、実施例２の第２の同期判定部２４Ａ内部の構成の一例を示すブロック図である。尚、実施例１の伝送装置２と同一の構成には同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。第１の同期判定部２４と第２の同期判定部２４Ａとが異なるところは、第１の比較部３２及び距離算出部３６の代わりに、第１の距離算出部３６Ａを配置した点にある。

第１の距離算出部３６Ａは、シフトレジスタ３１からの受信フレーム内の同期パターンのビット列と、所定の同期パターンの期待値とを比較する。第１の距離算出部３６Ａは、ビット列と期待値とを比較し、その比較結果であるハミング距離ＨＤをステートマシン３５Ａ、シンクカウンタ３３及び累積部３７に出力する。シンクカウンタ３３は、ハミング距離ＨＤが０の場合、同期パターンの検出をカウントし、同期パターンを連続して検出した場合に同期信号をステートマシン３５Ａに出力する。

累積部３７は、ハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積し、累積ハミング距離ＡＨＤを第２の比較部３８に出力する。第２の比較部３８は、累積部３７からの累積ハミング距離ＡＨＤと閾値ＴＨＤとを比較し、その比較結果をステートマシン３５Ａに出力する。

図１０は、ステートマシン３５Ａの状態遷移の一例を示す説明図である。図１０に示すステートマシン３５Ａは、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えたとする比較結果を検出した場合、同期判定をＯＯＦに遷移する。ステートマシン３５Ａは、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えたとする比較結果を検出しなかった場合、同期判定としてＩＦを継続する。

ステートマシン３５Ａは、ハミング距離ＨＤが０の場合、ロード信号をフレームカウンタ３４、シンクカウンタ３３及び累積部３７に出力する。フレームカウンタ３４及びシンクカウンタ３３は、ロード信号に応じてリセットする。累積部３７は、ロード信号に応じて累積ハミング距離ＡＨＤを０にする。

また、第２の同期判定部２４Ａは、同期判定をＯＯＦに遷移した場合、再度、同期引き込み動作を開始し、シンクカウンタ３３からの同期信号を検出した場合に受信フレームの同期判定をＩＦに遷移する。尚、第２の同期判定部２４Ａは、同期判定がＩＦの場合、第１の距離算出部３６Ａで受信フレーム内の同期パターンのビット列と期待値との間のハミング距離ＨＤが０である限り、同期判定としてＩＦを継続する。

次に実施例２の伝送装置２の動作について説明する。図１１は、第２の同期監視処理に関わる第２の同期判定部２４Ａの処理動作の一例を示すフローチャートである。第２の同期監視処理は、ハミング距離ＨＤを使用して同期パターンを検出し、同期パターンのハミング距離ＨＤを累積し、累積ハミング距離ＡＨＤが所定閾値ＴＨＤの場合に同期判定をＯＯＦに遷移する処理である。

第２の同期判定部２４Ａ内のステートマシン３５Ａは、同期引き込み動作として、同期判定をＯＯＦに遷移し(ステップＳ３１)、第１の距離算出部３６Ａにてハミング距離ＨＤを算出する(ステップＳ３２)。ステートマシン３５Ａは、ハミング距離ＨＤが０であるか否かを判定する(ステップＳ３３)。ステートマシン３５Ａは、ハミング距離ＨＤが０の場合(ステップＳ３３肯定)、同期判定をＯＯＦ、フレームカウンタ３４のカウント動作を開始する(ステップＳ３４)。

ステートマシン３５Ａは、フレームカウンタ３４のフレームタイミングのビット列のハミング距離ＨＤが０であるか否かを判定する(ステップＳ３５)。ステートマシン３５Ａは、ハミング距離ＨＤが０の場合(ステップＳ３５肯定)、同期判定をＩＦ、累積ハミング距離ＡＨＤを０にする(ステップＳ３６)。更に、ステートマシン３５Ａは、フレームカウンタ３４のフレームタイミングのビット列のハミング距離ＨＤが０であるか否かを判定する(ステップＳ３７)。ステートマシン３５Ａは、フレームカウンタ３４のフレームタイミングのビット列のハミング距離ＨＤが０の場合(ステップＳ３７肯定)、同期判定をＩＦ、累積ハミング距離ＡＨＤを０にすべく、ステップＳ３６に移行する。

ステートマシン３５Ａは、フレームタイミングのビット列のハミング距離ＨＤが０でない場合(ステップＳ３７否定)、フレームタイミングのビット列のハミング距離ＨＤを算出する(ステップＳ３８)。更に、ステートマシン３５Ａは、同期判定をＩＦ、ハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積し(ステップＳ３９)、累積ハミング距離ＡＨＤが１以上、かつ、閾値ＴＨＤを超えたか否かを判定する(ステップＳ４０)。

ステートマシン３５Ａは、累積ハミング距離ＡＨＤが１以上、かつ、閾値ＴＨＤを超えた場合に(ステップＳ４０肯定)、同期判定をＯＯＦに遷移すべく、ステップＳ３１に移行する。ステートマシン３５Ａは、累積ハミング距離ＡＨＤが１以上、かつ、閾値ＴＨＤを超えなかった場合に(ステップＳ４０否定)、フレームタイミングのビット列のハミング距離ＨＤが０であるか否かを判定すべく、ステップＳ３７に移行する。

ステートマシン３５Ａは、ハミング距離ＨＤが０でない場合(ステップＳ３３否定)、又は、フレームタイミングのビット列のハミング距離ＨＤが０でない場合(ステップＳ３５否定)、同期判定をＯＯＦに遷移すべく、ステップＳ３１に移行する。

第２の同期監視処理を実行するステートマシン３５Ａは、同期引き込み時にフレームタイミングのビット列のハミング距離ＨＤが０の場合、同期パターンの検出と判定し、連続して同期パターンを検出した場合に同期判定をＩＦに遷移する。その結果、伝送装置２は、同期判定としてＯＯＦをＩＦに引き込むことができる。

ステートマシン３５Ａは、フレームタイミングのビット列のハミング距離ＨＤが０でない場合、そのハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに順次累積し、その累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えたか否かを判定する。ステートマシン３５Ａは、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えた場合に同期状態をＯＯＦに遷移する。その結果、伝送装置２は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超える場合は実際にＯＯＦが発生している第２のケースの虞が大であるため、ＯＯＦを早期に検出できる。

ステートマシン３５Ａは、その累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えなかった場合に、同期判定としてＩＦを継続する。その結果、伝送装置２は、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えていない場合は軽微なビットエラーの第３のケースに過ぎず、無暗にＯＯＦに遷移させることなく、同期判定としてＩＦを継続することで、ＯＯＦの誤検出を防止できる。

第２の同期判定部２４Ａは、第２のケースの場合、受信フレーム内の同期パターンのビット列と期待値との間で確率的に半分のビットが不一致となるため、そのハミング距離を累積ハミング距離ＡＨＤに累積する。第２の同期判定部２４Ａは、例えば、ＯＴＮ規格では同期パターンのビット数が２４ビットであるため、その半分の１２ビット相当のハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積し、その累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤ(７回)を超える。その結果、第２の同期判定部２４Ａは、直ぐに同期判定をＯＯＦに遷移し、同期引き込み動作を開始できる。

第２の同期判定部２４Ａは、第３のケースの場合、受信フレーム内の同期パターンの内、軽微なビットエラー、例えば、１ビットのエラーが確率的に支配的であるため、そのハミング距離“１”を累積ハミング距離ＡＨＤに累積する。第２の同期判定部２４Ａは、累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを簡単に超えないため、無暗に同期判定をＯＯＦに遷移せず、ＩＦを継続する。その結果、第３のケースの場合、フレーム毎に累積するハミング距離ＨＤが１程度で容易に閾値ＴＨＤを超えないため、ＯＯＦの誤検出を防止できる。

図１２は、実施例２の同期引き込み時の第２の同期判定部２４Ａ内の各信号の一例を示すタイミングチャートである。第１の距離算出部３６Ａは、受信フレーム内の同期パターンのビット列と期待値との間のハミング距離ＨＤを算出し、そのハミング距離ＨＤをシンクカウンタ３３、累積部３７及びステートマシン３５Ａに出力する。その際、ステートマシン３５Ａは、ハミング距離ＨＤが“０”の場合、同期判定のステートをＯＯＦに遷移し、ロード信号Ｌ２１をシンクカウンタ３３及びフレームカウンタ３４に出力する。

フレームカウンタ３４は、ロード信号Ｌ２１に応じてフレームタイミングのカウント動作を開始する。更に、シンクカウンタ３３は、ハミング距離ＨＤが“０”の場合、同期パターン０ｘ１をカウントする。

ステートマシン３５Ａは、次のハミング距離ＨＤが“０”の場合、ロード信号Ｌ２２を出力する。更に、シンクカウンタ３３は、ハミング距離ＨＤが“０”の場合、同期パターン０ｘ２をカウントし、ハミング距離ＨＤが“０”のタイミングを１クロック遅延する。更に、シンクカウンタ３３は、そのタイミングとフレームカウンタ３４のフレームタイミングＦ２１とが一致した場合に同期信号Ｓ２１をステートマシン３５Ａに出力する。

その結果、ステートマシン３５Ａは、同期信号Ｓ２１に応じて同期判定をＯＯＦからＩＦに遷移する。そして、同期引き込み処理が完了したことになる。

実施例２の伝送装置２は、フレームタイミングのビット列のハミング距離ＨＤを算出し、そのハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに順次累積し、その累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えた場合に同期判定をＯＯＦに遷移する。その結果、伝送装置２は、実際にＯＯＦが発生している虞が大であるため、ＯＯＦを早期に検出できる。

実施例２の伝送装置２は、実施例１の第１の比較部３２及び距離算出部３６を１個の第１の距離算出部３６Ａで代用できるため、その回路規模を小さくできる。

図１３は、ＦＥＣ訂正前のＢＥＲとＯＯＦ発生間隔との関係の一例を示す説明図である。例えば、ITU-T G.975.1 I7に規定されているＦＥＣ符号において、ＦＥＣ訂正前のＢＥＲ (Input Bit Error Rate)とＦＥＣ訂正後のＢＥＲ(Output BER)との関係は、Input BER = 1.30 x 10^-3及びOutput BER = 1 x 10^-15である。ＯＴＵ２フレーム(約10Gbps)での伝送を想定した場合、ビットエラーが発生する平均時間間隔は1 x 10⁵[秒]である。これに対して、ITU-T G.798で規定されている従来のＯＴＮの同期判定は、同じInput BERの環境下で、第３のケースでＯＯＦの誤検出の平均発生間隔は4.4 x 10²[秒]となる。この際、ＢＥＲが高い環境下では、第３のケースのＯＯＦの誤検出の方がＦＥＣ訂正後のビットエラーよりも高い頻度で発生する。例えば、Input BER = 1.30 x 10^-3、閾値ＴＨＤを“７”に設定した場合、第３のケースのＯＯＦの平均発生間隔は5 x 10⁵[秒]であって、ＦＥＣ訂正後のエラーの発生間隔(平均発生間隔：1 x 10⁵[秒])よりも長くできる。つまり、本願の第３のケースのＯＯＦの平均発生間隔は、従来の第３のＯＯＦの平均発生間隔やＢＥＲ訂正後のＯＯＦの平均発生間隔よりも長くなるため、第３のケースでのＯＯＦの遷移の頻度を小さくできる。

尚、上記実施例のＮＷＩＦ１２は、ＯＴＮと通信接続するため、フレーム生成部２１、ＦＥＣエンコード部２２、スクランブル部２３、第１の同期判定部２４、デスクランブル部２５、ＦＥＣデコード部２６及びフレーム処理部２７を内蔵した。しかしながら、ＣＬＩＦ１１においても、ＯＴＮと通信接続する場合には、フレーム生成部２１、ＦＥＣエンコード部２２、スクランブル部２３、第１の同期判定部２４、デスクランブル部２５、ＦＥＣデコード部２６及びフレーム処理部２７を内蔵するものとする。

図６に示す第１の同期監視処理のステップＳ１８では、同期判定をＩＦとし、ハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積した。しかしながら、ステップＳ１８にてハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積し、ステップＳ１９にて累積ハミング距離ＡＨＤが１以上、かつ、閾値ＴＨＤを超えなかった場合に同期判定をＩＦにしてステップＳ１６に移行するようにしても良い。

図１１に示す第２の同期監視処理のステップＳ３９では、同期判定をＩＦとし、ハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積した。しかしながら、ステップＳ３９にてハミング距離ＨＤを累積ハミング距離ＡＨＤに累積し、ステップＳ４０にて累積ハミング距離ＡＨＤが１以上、かつ、閾値ＴＨＤを超えなかった場合に同期判定をＩＦにしてステップＳ３７に移行するようにしても良い。

上記実施例では、ＯＴＮ及びＳＯＮＥＴ／ＳＤＨのフレームを想定したが、これらの通信網に限定されるものではなく、受信フレームの同期パターンを使用して同期外れを検出する方式の伝送装置２に適用可能である。

上記実施例では、第２の比較部３８にて累積ハミング距離ＡＨＤが閾値ＴＨＤを超えなかった場合に、その比較結果を出力しないとしたが、その比較結果をステータスマシン３５に出力しても良い。

また、図示した各部の各構成要素は、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

更に、各装置で行われる各種処理機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。また、各種処理機能は、ＣＰＵ等で解析実行するプログラム上、又はワイヤードロジックによるハードウェア上で、その全部又は任意の一部を実行するようにしても良い。

各種情報を記憶する領域は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）や、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）やＮＶＲＡＭ（Non Volatile Random Access Memory）等のＲＡＭ（Random Access Memory）で構成しても良い。

２伝送装置
２４第１の同期判定部
２４Ａ第２の同期判定部
３２第１の比較部
３５ステートマシン
３５Ａステートマシン
３６距離算出部
３６Ａ第１の距離算出部
３７累積部
３８第２の比較部

Claims

受信フレームのビット列と期待ビット列との間の不一致ビット数を算出し、その不一致ビット数を累積して累積数を得る算出部と、
前記累積数が所定閾値を超えたか否かを判定する判定部と、
前記累積数が所定閾値を超えた場合に、前記受信フレームの同期外れ状態と判定する制御部と
を有することを特徴とする受信装置。
前記算出部は、
前記受信フレームのビット列と期待ビット列との間の不一致ビット数が０の場合に前記累積数をリセットすることを特徴とする請求項１に記載の受信装置。
前記制御部は、
前記受信フレームの同期外れ状態と判定されると、前記受信フレームのビット列内の同期パターンに基づき、受信フレームの同期を確立することを特徴とする請求項１又は２に記載の受信装置。
前記算出部は、
前記受信フレーム内の同期パターンのビット列と当該同期パターンの期待ビット列との間で不一致ビット数を算出することを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の受信装置。
受信フレームを受信する受信装置が、
前記受信フレームのビット列と期待ビット列との間の不一致ビット数を算出し、その不一致ビット数を累積して累積数を取得し、
前記累積数が所定閾値を超えたか否かを判定し、
前記累積数が所定閾値を超えた場合に、前記受信フレームの同期外れ状態と判定する
処理を実行することを特徴とする同期検出方法。