JP2675566B2 - フレーム同期検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、特に英国で放送されているPCM音声多重
放送システムにおける受信機に採用して有効であり、フ
レーム同期状態を確立するフレーム同期検出装置に関す
る。

（従来の技術） 英国におけるPCM音声多重システムでは、フレーム（7
28ビット）単位でデータ伝送し同期状態を確立するとと
もに数フレーム（例えば16フレーム）単位でも同期状態
を確立させる方式を採用している。

ここでフレーム単位での同期をフレーム同期と言い、
数フレーム単位での同期をスーパーフレーム同期と言う
ことにする。

第６図は、英国PCM音声多重放送システムで採用され
ているデータ形式を示している。１フレーム（第６図
（ｂ））は728ビットであり、これが繰返して16フレー
ムになると１スーパーフレーム（第６図（ａ））であ
る。１フレームの構成を見ると、例えば最初の８ビット
のブロックにフレーム同期符号（01001110）が割りあて
られており、この直ぐ後の第９ビット目に１ビットのス
ーパーフレーム同期フラッグが割当てられている。残り
のビットは、サービスのためのビットや任意のデータ
（モノラル音声，ステレオ音声等）のデータ（704ビッ
ト）である。

スーパーフレーム同期ブラッグが16ビット（16フレー
ム分）集まるとスーパーフレーム同期符号（1111111100
000000）となる。従って16フレームの内最初の８フレー
ムの各フラッグは“1"、次の８フレームの各フラッグは
“0"である。フレーム同期符号は、受信機でのフレーム
単位でのデータ処理を正確に行なわせるためのものであ
り、スーパフレーム同期符号は16フレーム単位で、同期
状態を示し例えばモノラル，ステレオモードの切換えタ
イミングを得るのに利用される。なお第６図の（ｄ）は
データクロックである。また英国のPCM音声多重システ
ムでは、フレーム同期ブロックを除くデータ部分には、
乱数発生によるスクランブルが施される。

第７図は、英国PCM音声多重システムの概要を示すブ
ロック図である。

第６図で説明したようにフォーマッティングされたデ
ータは、エンコーダの入力端子11を介してインターリー
ブ処理部12に供給され音声データ部のみがインタリーブ
される。インタリーブ処理部12からの出力は、スクラン
ブル部13でスクランブルが施され、QPSK変調部14に入力
され伝送信号となる。

デコーダにおいては、伝送信号はQPSK復調器15で復調
され、ディスクランブル部17とフレーム同期処理部16に
入力される。フレーム同期処理部16では、フレーム同期
ブロックにはスクランブルが施されていないので、第６
図で説明したフレーム同期符号のパターン検出が行われ
る。一方、ディスクランブル部17では、スクランブルの
施された部分をディスクランブル処理し、その出力をス
ーパーフレーム同期処理部18とデインターリーブ処理部
19に供給する。スーパーフレーム同期処理部18では、第
６図で説明したスーパーフレーム同期フラッグを16フレ
ーム分蓄積して所定のパターンであるか否かを検出す
る。そして、フレーム同期符号とスーパーフレーム同期
符号とが検出されたときは、同期確立状態として同期フ
ラッグが信号処理部やモード切換え部（図示せず）に供
給される。デインターリーブ処理部19では、音声データ
のデインターリーブ処理を行ない、その出力をPCMデコ
ーダ20に入力する。

ここで、上記システムの受信側における同期検出動作
の状態遷移を説明する。

第８図、第９図は同期検出動作の状態遷移を示してい
る。第８図において、ステップS1で、フレーム同期符号
の再検出を行ない、フレーム同期符号が検出されない場
合（ステップS2）は、繰返してフレーム同期符号検出を
行なう。フレーム同期符号が２回連続して検出（ステッ
プS3）された場合は、フレーム同期状態（ステップS4）
と判定する。フレーム同期状態では、常にフレーム同期
符号検出（ステップS6）を行い、フレーム同期符号が検
出されなくなり連続して７回連続して検出されない場合
（ステップS7）は、フレーム同期再検出状態（ステップ
S1）に移る。

フレーム同期状態が検出されると，スーパーフレーム
同期符号再検出状態（ステップS8）となる。スーパーフ
レーム同期符号が検出されない場合（ステップS9）は、
続けてスーパーフレーム同期符号再検出状態が維持され
る。スーパーフレーム同期符号が２回連続して検出（ス
テップS10）されると、スーパーフレーム同期状態と判
断（ステップS11）し、システムが完全な同期状態とな
る。同期状態では、常にスーパーフレーム同期符号が検
出（ステップS12）され、これが７回連続して検出され
ないことが判断（ステップS13）されると、ステップS8
のスーパーフレーム同期符号再検出状態に移る。

上記の同期検出装置がハードウエアで構成される場
合、同期状態か否かを表わすために同期状態カウンタを
用いる。

第９図は、フレーム同期状態カウンタの計数値の遷移
状態とスーパーフレーム同期状態カウンタの計数値の遷
移状態を示している。

同期状態であれば、カウンタは常にリセットされ、
“0"を維持する。しかし同期符号が検出されない場合
は、カウンタはカウントアップし、所定値になるとシス
テムは同期符号再検出状態となる。この状態で、同期符
号が検出されるとカウンタ内容は、最大値（例えば７）
よりも１少ない値（６）に強制的にセットされる。この
ように値（６）にセットするのは、同期符号の再検出が
誤検出であるかも知れないので、１回カウント余裕を与
えるためである。従って、計数値（６）の状態から再度
同期符号が検出されたときにカウンタは“0"にリセット
される。つまり第８図で説明したステップS4やS11のよ
うに同期符号を２回連続して検出した時にシステム同期
と判断するようになされている。

このようなカウンタ動作は、フレーム同期状態カウン
タおよびスーパフレーム同期状態カウンタそれぞれにお
いて独立して行われている。

第10図は、第７図に示したシステムの受信側を更に詳
しく示す図である。

受信データは、入力端子31を介してフレーム同期符号
検出部32に供給されるとともにディスクランブル処理部
17に供給される。フレーム同期符号検出部32は、入力端
子33からのデータクロックに同期して入力データを取込
み、所定パターンのフレーム同期符号を検出する。フレ
ーム同期符号検出部32で検出されたフレーム同期符号検
出信号は、カウンタ制御回路34に入力される。一方、入
力端子33のデータクロックは、フレーム内タイミング発
生部37にも供給されている。フレーム内タイミング発生
部37は、ディスクランブル処理部17で使用される乱数発
生器のリセットパルス、カウンタ制御回路34で使用する
フレーム同期検出窓信号、スーパーフレーム同期フラッ
グを取込むためのスーパフレームフラッグラッチ信号，
フレームクロックなどを発生する。これらはフレーム周
期であり、システムが同期状態にあると、第６図で説明
したフォーマットの信号にタイミングが一致する。

カウンタ制御回路34は、フレーム同期検出窓信号とフ
レーム同期符号検出信号が同時に発生すると、フレーム
同期状態カウンタ35をリセットする。フレーム同期検出
窓信号とフレーム同期符号検出信号が同時に発生せず不
一致であると、カウンタ制御回路34は、フレーム同期状
態カウンタ35をイネーブル状態にし、入力端子33からの
データクロックをカウントさせる。したがって、フレー
ム同期検出窓信号とフレーム同期符号検出信号が不一致
であると、フレーム同期状態カウンタ35はデータクロッ
クのレートでカウントアップする。そして、フレーム同
期状態カウンタ35がフルカウント（例えば７）になる
と、このことはカウント値デコーダ36により検出され
る。カウント値デコーダ36は、フルカウントを検出する
とカウンタ制御回路34に対して再検出のための待機信号
（ハイレベル）を与える。カウンタ制御回路34は、待機
信号が存在しかつフレーム同期符号検出信号が入力する
と、フレーム内タイミング発生部37をリセットするとと
もにフレーム同期状態カウンタ35の値をロードし、例え
ばカウント値（６）にセットする。これにより、フレー
ム内タイミング発生部37からのフレーム同期検出窓信号
の発生タイミングと、フレーム同期符号検出部32で検出
されるフレーム同期符号検出信号の出力タイミングが一
致する。この場合は、フレーム同期状態カウンタ35はリ
セットされる。しかし、フレーム同期検出窓信号の発生
タイミングと、フレーム同期符号検出信号の出力タイミ
ングが不一致の場合は、再びカウンタ35のカウント値が
フルカウントになり、待機信号が発生し、再検出状態と
なる。

またフレーム同期状態カウンタ35が（０）〜（１）の
間はフレーム同期状態として判断し、カウント値デコー
ダ36から同期フラッグが出力され、オア回路38を介して
出力端子39に導出される。

一方、スーパーフレーム同期処理部18も上記したフレ
ーム同期処理部16と同様な構成である。

しかし、スーパーフレーム同期処理部18では、スーパ
ーフレーム同期フラッグを抽出するために、スーパーフ
レーム同期符号検出部42に対しては、フレーム内タイミ
ング発生器37からのスーパーフレームフラッグラッチ信
号が供給される。スーパーフレーム同期フラッグがスー
パーフレーム同期符号検出部42で16フレーム分蓄積され
ると、スーパーフレーム同期符号検出信号が得られカウ
ンタ制御部44に入力されるとともにスーパーフレーム内
タイミング発生部47のリセット端子に入力される。スー
パーフレーム内タイミング発生部47は、フレームクロッ
クにより駆動され、スーパーフレーム同期検出窓信号を
発生する。スーパーフレーム同期検出窓信号の発生タイ
ミングとスーパーフレーム同期符号検出信号の出力タイ
ミングが一致すると、カウンタ制御部44は、スーパーフ
レーム同期状態カウンタ45をリセットする。このとき
は、スーパーフレームが同期しているものと判断され、
カウント値デコーダ46を介して同期フラッグを得ること
ができる。

カウンタ制御部44、スーパーフレーム同期状態カウン
タ45、カウント値デコーダ46による動作は、先のカウン
タ制御部34、フレーム同期状態カウンタ35、カウント値
デコーダ36による動作と同じである。

上記の構成により、第８図、第９図で説明した動作過
程を得るシステムとなる。

（発明が解決しようとする課題） 上記したように、従来のフレーム同期検出装置は、フ
レーム同期検出と、スーパーフレーム同期検出とを独立
して行っている。

ところが、英国PCM音声多重放送のデータ伝送におい
ては、スペクトル拡散のために各フレーム毎に同一の乱
数系列を発生してスクランブルを施している。

このために、例えば音声データのエリア内がすべて
“0"（無音）の状態が暫く続いたような場合、あるいは
一定周波数のサインカーブ信号が暫く続いたような場合
に第11図に示すように、本来の位置とは異なる位置にフ
レーム同期符号と同じ符号（偽フレーム同期符号）があ
らわれ、しかも１フレーム内に２箇所現れる場合もあ
る。第11図は音声データがオイル“0"でスクランブルを
施した場合の１フレーム分を示している。このような状
態が生じた場合、フレーム同期処理部16は、偽フレーム
同期符号を検出し、しかもこれが各フレームで現れるた
めにシステムを偽フレーム同期状態にしてしまう可能性
がある。

フレーム同期が正確でないと、音声データの正確な抜
取りができず、出力は雑音になってしまう。

第12図は偽フレーム同期符号が１フレームの中に複数
あらわれた場合のフレーム同期符号検出信号の発生状況
を示している。この場合フレーム同期検出窓信号が真の
フレーム同期符号の位置で発生すればよいが、偽のフレ
ーム同期符号に一致して発生すると、システムは偽りの
同期ブラッグを発生していしまい、意味を成さない音声
データを復調することになる。

そこでこの発明は、フレーム同期検出が必ず真のフレ
ーム同期符号を検出できるようにし正確な同期確立を得
られるフレーム同期検出装置を提供することを目的とす
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明では、所定のビットから成る１フレームの繰
返しであり，該１フレームのうち所定の位置にある複数
ビットで所定パターンを示すフレーム同期符号を有し、
さらにこのフレーム内の所定の位置にあるビットが、複
数フレーム分でモード切換え同期信号を示すスーパフレ
ーム同期ビットを有し、残りのビットに任意のデータブ
ロックを有する伝送信号を処理する同期検出装置におい
て、フレーム同期処理部で前記フレーム同期ブロックの
フレーム同期符号を検出し、スーパーフレーム同期処理
部でスーパーフレーム同期符号を検出する構成とし、ス
ーパーフレーム同期処理部でスーパーフレーム同期符号
が検出されない場合には、たとえフレーム同期処理部が
フレーム同期符号を検出した状態であっても該フレーム
同期処理部が再度フレーム同期符号を検出しなおすよう
に該フレーム同期処理部を待機状態にするフィードバッ
ク手段を設けるものである。

（作用） 上記の手段により、フレーム同期処理部が偽のフレー
ム同期符号を検出している状態では、スーパーフレーム
同期処理部はスーパーフレーム同期符号を検出すること
ができないのでフィードバック手段を介してフレーム同
期処理部を待機状態に制御することができ、必ずフレー
ム同期処理部は真のフレーム同期符号検出状態に引込ま
れることになる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図はこの発明の一実施例であり、第10図とほぼ同
一部分に同じ符号を付している。フレーム同期処理部16
には端子31を介してQPSK復調出力が供給される。ここに
入力するデータは、例えば先に説明した英国PCM音声多
重信号である。端子31の信号は、フレーム同期符号検出
部32及びディスクランブル処理部17に入力される。フレ
ーム同期処理部16は、フレーム同期符号検出部32,カウ
ンタ制御部34,フレーム同期状態カウンタ35及びカウン
ト値デコーダ36により構成されその基本的な動作は、第
10図で説明した場合と同じである。

但し、本実施例では、スーパーフレーム同期処理部18
のカウント値デコード46で発生する待機信号が、フィー
ドバック手段50を介してこのフレーム同期処理部16のカ
ウンタ制御部34にも供給されるように構成される。

スーパーフレーム同期処理部18も、基本的には、スー
パーフレーム同期符号検出部42,カウンタ制御部44、ス
ーパフレーム同期状態カウンタ45及びカウント値デコー
ダ46等で構成され，動作も第10図で説明した回路とほぼ
同様である。

但し本実施例では、スーパフレーム同期状態カウンタ
45は、カウンタ制御部44からのロードパルスにより
（６）にセットされる他に、フレーム同期処理部16のカ
ウント値デコーダ36からの待機信号により（８）にセッ
トされる。

第２図、第３図は上記の回路の同期検出動作の状態遷
移を示している。この状態遷移も先に説明した第８図、
第９図の場合に似ているが、フィードバック手段50が追
加されたことにより、第８図のものに比べてステップS1
4が増えている。

即ち、ステップS5のフレーム同期状態は、偽フレーム
同期符号を検出して誤同期している場合も含む。フレー
ム同期処理部16が偽フレーム同期検出状態に有ると、ス
ーパーフレーム同期符号は検出できないので、ステップ
S8のスーパーフレーム再検出状態になる。このとき本実
施例では、第３図にも示すように、フレーム同期再検出
状態に移行することができる。更にこのとき、フレーム
同期状態カウンタ35は、強制的にカウント値（６）にセ
ットされる。またスーパーフレーム同期状態カウンタ45
も強制的に（６）にセットされる。そして、フレーム同
期符号が検出されると、フレーム同期状態カウンタ35
は、カウンタ制御部34によりリセットされる。このこと
は、この直前に検出していた同期符号とは異なるタイミ
ングの同期符号を検出できることになる。このときの同
期符号が真のフレーム同期符号であれば、スーパーフレ
ーム同期符号も検出される筈であり、もし誤同期検出状
態であれば先のステップS8に移り、フィードバック動作
が得られフレーム同期符号の再検出状態（待機状態）に
なる。このように、本回路は先ずフレーム同期処理部16
が真のフレーム同期符号を検出するように動作する。

第４図は第１図の回路を更に詳しく示している。第１
図に対応する部分には第１図と同じ符号を付している。

フレーム同期符号検出部32は、例えばシフトレジスタ
321とその出力を論理演算する演算回路322を有する。

カウンタ制御部34は、アンド回路341,342,343,インバ
ータ344,345,346により構成される。アンド回路341は、
フレーム同期符号検出信号と、フレーム同期検出窓信号
とが同時に入力したときにその出力でフレーム同期状態
カウンタ35をオール“0"にリセットする。アンド回路34
2は、フレーム同期符号検出信号が得られず、かつ待機
信号もないときにフレーム同期検出窓信号が発生する
と、その出力でフレーム同期状態がカウンタ35をイネー
ブル状態にする。このような場合は、フレーム内タイミ
ング発生部37のタイミング信号発生動作が、外部から到
来するデータに非同期状態であるときに発生する。この
ときは、フレーム同期状態カウンタ35は、入力端子33か
らのデータクロックを計数しカウントアップする。この
動作が数フレーム分連続して行われると、カウンタ35は
フルカウントになり、このことはカウント値デコーダ36
により検出される。カウント値デコーダ36は、アンド回
路361と362により構成され、アンド回路361はフレーム
同期状態カウンタ35のオール“1"を検出して待機信号を
出力する。

この待機信号は、フィードバック手段50を介して、カ
ウンタ制御部34のアンド回路343の一方に供給される。
この状態で、フレーム同期符号検出信号が得られるとア
ンド回路343は、ロードパルスを出力し、カウンタ35を
強制的に値（６）にセットするとともに、フレーム内タ
イミング発生部37をリセットする。なおアンド回路362
は、カウンタ35のカウント値が０〜５の間はフレーム同
期状態と見なして同期フラッグ“0"を出力しオア回路38
を介して出力端子39に導出する。

一方、スーパーフレーム同期処理部18には、ディスク
ランブル部17でディスクランブルされたデータが入力さ
れる。本回路では、ディスクランブル部17の一部、つま
り排他的論理和回路172を示している。ディスクランブ
ルされたデータは、スーパーフレーム同期処理部18のス
ーパーフレーム同期符号検出部42を構成するシフトレジ
スタ421に入力される。シフトレジスタ421は、フレーム
内タイミング発生部37からのスーパーフレームフラッグ
ラッチ信号により駆動されている。シフトレジスタ421
にはフレーム毎に１ビットのフラッグが取込まれ、その
16回分が“1111111100000000"であればスーパーフレー
ム同期符号として演算回路422により検出され、検出信
号を得ることができる。

検出信号は、カウンタ制御部44のアンド回路441に供
給されるとともに、インバータ445で反転されてアンド
回路442に供給される。カウンタ制御部44は、更にアン
ド回路443及びインバータ444を有する。アンド回路441
は、検出信号とスーパーフレーム同期検出窓信号が同時
に発生すると、スーパーフレーム同期状態カウンタ45を
オール“0"にリセットする。アンド回路442は、検出信
号が存在せず、かつ待機信号も存在しない時に、スーパ
ーフレーム同期検出窓信号が発生するとその出力により
スーパーフレーム同期状態カウンタ45をイネーブル状態
にする。このときはカウンタ45は、フレーム毎に得られ
るフレームクロックを計数する。カウンタ45の計数値が
例えばフルカントあるいは最上位ビットが“1"になると
これをカウント値デコーダ46が検出して、再検出のため
に待機信号を出力する。待機信号は、アンド回路443に
供給される。アンド回路443は、待機信号が存在した状
態で、フレーム同期処理部16のアンド回路343からロー
ドパルスが得られると、スーパーフレーム同期状態カウ
ンタ45をカウント値（６）にロードする。つまり、スー
パーフレーム同期状態カウンタ45は、フレーム同期処理
部16でフレーム同期符号が再検出されたときにロードさ
れることになる。

特に、本実施例では、スーパーフレーム同期処理部18
で待機信号が発生（スーパーフレーム同期が得られない
ことを意味する。）したときは、この待機信号は、フィ
ードバック手段50を介してフレーム同期処理部16に帰還
され、フレーム同期処理部16をフレーム同期符号を検出
するための待機状態にする。よって、フレーム同期が偽
のフレーム同期符号により得られたとしても、スーパー
フレーム同期が得られないので、上記したフィードバッ
ク動作が得られ、必ず真のフレーム同期符号検出状態に
なるように引込み動作を得ることができる。

カウント値デコーダ46は、同期フラッグを得るために
アンド回路461,462を有し、カウンタ45が０〜５の値で
は同期フラッグを出力するように構成されている。さら
に本実施例では、フレーム同期処理部16で待機信号が発
生した場合に、スーパーフレーム同期状態カウンタ45を
最大値（８）にロードするようにしている。これは、フ
レーム同期が得られない時は、必ずスーパーフレーム同
期も得られないのであるから、同期フラッグ“0"を誤っ
て出力しないようにするためである。

第５図は、上記の回路がフレーム同期符号を検出し、
この状態で16フレーム分の時間が経過しスーパーフレー
ム同期符号を検出した状態を示すタイミングチャートで
ある。第５図（ａ）は入力データストリームであり，同
図（ｂ）はデータクロックである。この例は、フレーム
同期符号検出信号（同図（ｃ））とフレーム同期検出窓
信号（同図（ｅ））とが同一のタイミングで発生してい
る。この場合は、フレーム同期状態カウンタ35は“0"に
リセットされる（同図（ｅ））。第５図（ｆ）は、スー
パーフラッグラッチ信号を示している。同図（ｇ）は、
スーパーフレームフラッグを各フレームでラッチするた
めのラッチ信号列を示しており、同図（ｈ）は到来する
スーパーフレーム同期フラッグを示している。この例で
は、16フレーム毎にスーパーフレーム同期符号検出信号
（同図（ｉ））とスーパーフレーム同期検出窓信号（同
図（ｊ））が同一タイミングで発生しているので、スー
パーフレーム同期状態カウンタ45は“0"にリセットされ
る（同図（ｌ））。（同図（ｈ））はフレームクロック
である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によると、スーパーフ
レーム同期が得られないときはその情報を、フレーム同
期処理部にフィードバックする構成にし、必ずフレーム
同期処理部が真のフレーム同期符号に同期するようにし
ている。このために偽のフレーム同期符号によって同期
フラッグを発生することがなく、不要なモード切換え等
を行なうことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す回路図、第２図及び
第３図は第１図の回路の動作を説明するために示した状
態遷移図、第４図は第１図の回路を更に具体的に示す回
路図、第５図は第４図の回路の動作を説明するために示
したタイミングチャート、第６図は英国PCM音声多重放
送システムで扱われるデータ形式の説明図、第７図は英
国PCM音声多重放送システムの概要を示す説明図、第８
図及び第９図は従来の同期検出回路の動作遷移図、第10
図は従来のフレーム同期検出回路を示す回路図、第11図
は１フレーム内に偽のフレーム同期符号が発生する例を
説明するために示した説明図、第12図は偽のフレーム同
期符号が存在したときの検出パルスの発生例を示す説明
図である。 16……フレーム同期処理部、17……ディスクランブル
部、18……スーパーフレーム同期処理部、32……フレー
ム同期符号検出部、34……カウンタ制御部、35……カウ
ント値デコーダ、37……フレーム内タイミング発生部、
42……スーパーフレーム同期符号検出部、43……カウン
タ制御部、45……スーパーフレーム同期状態カウンタ、
46……カウント値デコーダ、47……スーパーフレーム内
タイミング発生部、50……フィードバック手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定のビット数から成る１フレームの繰り
   返しであり、前記１フレーム内の所定の位置に複数ビッ
   トで所定パターンを示すフレーム同期情報を有し、さら
   にこのフレーム内の所定の位置に複数フレーム分でモー
   ド切り替え同期信号を示すスーパーフレーム同期情報を
   有し、残りのビットに少なくとも任意のデータブロック
   を有する伝送信号が供給されるフレーム同期検出装置で
   あって、 前記フレーム同期情報を検出保護してフレーム同期を確
   立するフレーム同期処理部と、 前記フレーム同期が確立された後で、複数フレーム分の
   前記スーパーフレーム同期情報から成るスーパーフレー
   ム同期情報を検出保護してスーパーフレーム同期を確立
   するスーパーフレーム同期処理部と、 前記スーパーフレーム同期処理部で前記スーパーフレー
   ム同期が確立された後で前記スーパーフレーム同期の状
   態が非同期となった場合には、前記フレーム同期処理部
   をフレーム同期が確立する前の状態に戻す手段と、 を備えたことを特徴とするフレーム同期検出装置。