JP3046988B2 - データストリームのフレーム同期検出方法及び装置 - Google Patents
データストリームのフレーム同期検出方法及び装置Info
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Description
それ用の装置に関する。
がデータストリーム内のパターン又は情報によって表示
される決定された長さであり、前記フレームは各フレー
ム内の所定位置において固定長のヘッダを含み、該ヘッ
ダは情報ディジット及びチェックディジットを含む線形
システムコード構成を有し、前記チェックディジットは
ヘッダ内のエラー検出とヘッダの修正のためにそれらを
用いる可能性の妥協なしにフレーム同期検出に用いられ
ることを特徴とするデータストリームのフレーム同期検
出方法が提供される。
だがデータストリーム内のパターン又は情報によって表
示される決定された長さであり、前記フレームは各フレ
ーム内の所定位置において固定長のヘッダを含み、該ヘ
ッダは情報ディジット及びチェックディジットを含む線
形システムコード構成を有し、前記チェックディジット
はヘッダの情報ディジットを表す多項式から引き出さ
れ、その係数がガロア域に亘って定義されるコードジェ
ネレータ多項式による多項式除算によって、前記多項式
はガロア域に亘る妥当性係数を有し、最初の入来コード
語がそのコードジェネレータ多項式によって除算される
手段と、次の入来コード語がそのコードジェネレータ多
項式によって除算される手段と、最初の除算の余りが次
の除算の余りと比較される手段と、次の入来コード語が
妥当であることを表示するそれらの所定関係の存在と、
所定数のフレームに対する所定フレーム長毎に順次の妥
当性コード語を受信するのに応答してフレーム同期の相
関付けと表示をする手段とを有することを特徴とするデ
ータストリームのフレーム同期の検出装置が提供され
る。
して説明する。本発明が係るデータストリームは、所定
の又はデータストリームから引き出される現在のフレー
ム長の表示があると、固定長のフレーム又は任意の大き
さのフレーム内に構成されたデータを有する。このフレ
ームはフレーム中の所定位置に固定長のヘッダを含む。
このヘッダは線形システムコード構成を有する。
は以下の構成を有していると考えられる。
フレームを形成し、これは、Lビットの各周期に起こ
り、即ち、データビットストリーム上に伝達されるフレ
ームは連続する。
れ、ヘッダは、n≦Lのビットnの長さで、本体は、j
≦L−nのビットjの長さである。
ム境界から、0≦u≦L−uのビットuオフセットされ
ている。
ち、最初のkビットは情報から成り、後のr=n−kビ
ットはパリティチェックビットであり、(n,k)コード
構成を形成する。パリティチェックビットは情報ビット
を線形システムコードにコード化し、フレームのヘッダ
ビットをエラーから保護する。
リームが伝達されるチャネル内で、検査し、付加的エラ
ーをできるだけ修正する能力を提供する。
も有する。n=Lならば、ヘッダはフレームと同一長に
なり、ヘッダは2進データストリーム上に連続的に現れ
る。n<Lならば、順次ヘッダ間の本体のL−nの任意
ビットが存在する。
ダの情報ビットとの数学的な関係のおかげで、受信機に
おいてフレーム同期のために使用されることが提案され
る。この能力は、コードの付加的エラー検出と修正能力
にとってなんの損害もないことであり、短縮された巡回
コードが使用されなければ、この追加的な特徴に対して
それを使うことによって、線形システムコードの選択が
ほんの少し制限されるだけであり、この場合、線形演算
子が必要される。
ェックビットが、コードジェネレータ多項式g(x)の
除算によるk情報ビットの代表多項式から得られる。例
えば、これは、巡回コードとボーズチャラドハリホッケ
ンハイムコード(Bose Chaudhuri Hocquenghem codes)
に適用できる。多項式除算をする従来のハードウエア機
構は、ジェネレータ多項式g(x)の項の係数に対応す
るよう適用される帰還を有するクロックドシフトレジス
タである。デコーディング機構を適合させることによっ
て、必要なフレーム同期を実行するデコーダハードウエ
アを案出することが可能になる。いったんフレーム同期
が得られると、デコーダは、可能な同期損失を表示する
のと同様に、そのエラー検出と修正の従来の役割を行な
う。
スタと排他的OR演算(2を法とする加算)を介して得ら
れる線形帰還によって実現されうる。そのようなデコー
ダは、コードジェネレータ多項式g(x)により、入来
コード語i(x)の除算を実行する。レジスタは全てゼ
ロにプリセットされ、シフトレジスタの内容は、コード
語の各々の入来ビットに対する一つの位置だけシフトさ
れる。nがそのようなシフトをした後、ゼロの残りが、
妥当性コード語全てのエラーなしを表示する。
ダ構成においては、通常、余り計算が実行される前に、
シフトレジスタは全てゼロにリセットされなければなら
ない。もしリセットされなければ、ジェネレータ多項式
により、問題のコード語とレジスタの古い内容であるコ
ード語に先行するビットを除したことに相当する余りを
含む。もし、次のnビットが、妥当性コード語をジェネ
レータ多項式と共にその要素として形成すれば、除算後
に同一の余りが、シフト操作に先立って含まれた程度ま
で、シフトレジスタに残ることとなる。コード語はジェ
ネレータ多項式によって完全に割り切れるので、コード
語内でシフトした後、最初の余りには何の追加的な効果
も生じない。nビットシーケンスのシフトの直前及び直
後の余りを比較することによって、これらの余りが等し
ければ、nビットは妥当性コード語を形成する。誤りの
コードのほんとうの余りは、これらの余りの2を法とす
る加算によって得られ、フレーム同期と同様の通常のエ
ラー検出及び可能な更なる修正を許容する。この演算に
先立ってリセットされていないなら、妥当な又は誤った
コード語を検出する線形システムコードデコーダ回路の
能力にはなんの影響も与えないということが数学的に証
明される。
る。
する。
ータシーケンスにおける代表多項式である。即ち、長さ
nのi(x)のコード語からできていて、 i(x)=xn-kd(x)r(x) であり、 xn-kd(x)=q(x)g(x)r(x) で、d(x)はk−1又はそれより小さい度であり、r
(x)は、余りであり、n−k−1又はそれより小さい
度であり、i(x)はn−1又はそれより小さい度であ
る。
項式として選択されなければならない。ここでは、2よ
り大きいハミング距離を保証し、コードからの最適エラ
ー性能を確約する。故に、 xn1=h(x)g(x), となる。ここで、h(x)はk度のコードに対するパリ
ティチェック多項式である。g(x)は、xn1原始多
項式なので、 〜∃m:xm1=f(x)g(x),∀m<n となり、妥当性コード語であって時間内の任意の瞬間で
デコーダが残差余り多項式s(x)のいくつかを含んで
いる場合、i(x)はシフトされるべき次のデータシー
ケンスであり、余りs(x)は、n位置によってシフト
され又はxnによって乗された付加的な多項式と同等であ
り、即ち、 i′(x)=xns(x)i(x) が、新しく形成されたコード語であり、これに基づいて
デコーダが動作する。分割過程は以下の結果を生じる。
る商であり、 =(xn1)s(x)s(x)q(x)g(x) 2を法とする加算を使うことによって、 =〔h(x)s(x)q(x)〕g(x)s
(x) ここで、s(x)は、n−k−1又はそれより小さい度
であり、 =q′(x)g(x)s(x) ここで、q′(x)はn-1又はそれより小さい度であ
り、s(x)は最初の余りである。余りs(x)は、デ
コーダレジスタ内に残った結果であり、これは妥当性コ
ード語i(x)内でシフトされることによっては変化し
ない。
うにチャネル内に持ち込まれたある付加的エラー多項式
であるとする。
はそれより小さい度の誤りのコード語の商の部分であ
り、er(x)は余りでn−k−1又はそれより小さい度
である。
するデータシーケンスであるように、再度余りs(x)
がデコーダレジスタ内にあるとする。そのまえに、 i″(x)=xns(x)i′(x) ジェネレータ多項式g(x)によって除算すると、 i′(x)=xns(x)q′(x)g(x)er(x) =(xn1)s(x)s(x)q′(x)g(x)er(x) =〔h(x)s(x)q′(x)〕g(x)s(x)er(x) =q″(x)g(x)s′(x) ここに、 s′(x)=s(x)er(x) であって、n−k−1又はそれより小さい度の新しい余
りである。このように、誤りのコード語のシンドローム
er(x)は新旧余りを加算することによって回復され、 er(x)=s(x)s′(x) そして、検出可能なエラーの存在中で、 er(x)≠0である。
に対して、 であるので、デコーダを入来妥当性コード語と同期させ
ることは、上加算を継続的に実行することによって達成
できる。
は、(n,k)線形システムコード内で使用する場合、r
=n−kとすると、2k妥当性コード語は2nの可能性があ
るので、2-rとなる。適度のrに対して、これはおそら
く小さい。
継続的にモニタする機能を実行するハードウエア機構の
例を添付図面に示す。それは、改良されたCRCデコーダ
と考えられる。
遅延素子が、同じ値、即ち、同じ余りにリセットされる
必要があるのだが、全ての遅延素子Dはゼロを含むよう
にリセットされる。2進データストリームi(x)は左
から入る。点o(x)はi(x)と同じ情報ストリーム
であるが、nビット期間だけ遅延される。点e(x)
は、ストリームi(x)内の妥当性コード語が検出され
た時にはいつでも2進法の1ディジットを含む2進デー
タストリームである。妥当性コード語の最初のビットは
遅延素子Xnで利用される。
コーダ(11)はi(x)ストリームで動作し、他方のデ
コーダ(12)はo(x)ストリームで動作する。デコー
ダは継続的に入来データをコードジェネレータ多項式に
より除算する。gi′(1≦i≦n−k−1)で表示し
た丸は、ジェネレータ多項式g(x)の係数であり、結
合に対応する1又は開回路に対応する0である。第2の
デコーダ12は、遅延線路10よりnビット期間だけ遅延さ
れ入来データを受け、第1のデコーダ11の余りを各シフ
トされたビットに対して忠実に再生する。全ての遅延素
子は同期してクロックされる。
他入力論理NOR機能によって形成されたrビットの広い
比較器によって、各ビットシフトで比較される。
するために使用される。i(x)の任意のビットシーケ
ンスが妥当性コード語を形成する2-rの機会がある。こ
のように、e(x)はフレームヘッダの検出以外に時々
1となりうる。(従来の手法によりフレーム同期シーケ
ンスを模倣するデータと異ならない)。e(x)ストリ
ームにおける妥当性1は、Lビット毎に、即ち、フレー
ム長毎に繰り返されると定義される。
ーム同期方法を使用してもよい。固定の又は可変フレー
ム長に対するフレーム相関技術をフレーム同期を決定す
る出力ストリームe(x)に用いてもよいことは当業者
には理解しえよう。特に、出力e(x)は、Lビット毎
に妥当性コード語の発生を検出するためリセットカウン
タと比較器(図示しない)に印加されうる。これらは、
フレームヘッダに対応する。スプリアス出力は、次の妥
当性コード語が検出された時、“L"を含まないカウンタ
によって、フィルタされる。もし、Lビット毎の発生
が、連続フレームの既に定義した数(m)に対して繰り
返される場合、同期は達成される。周期的でない場合、
かかる発生はスプリアス出力であり、新しい位置は妥当
性コード語の次の発生を待つことによってサーチされ
る。いったん、ヘッダ同期が達成されると、フレーム開
始は、この点からuオフセットされる。
コード語の巡回シフトは他の妥当性コード語である。真
の同期位置から丁度1ビット期間が経つと、損失ビット
がヘッダコード語に隣接する1ビットだけ正しく模倣さ
れる確率は(理想状態で)50%である。けれども、全て
のゼロコード語を含まない巡回コードの剰余系を使用す
ることによって、この分解能の問題は有効に除去されう
る。
の全ての妥当性コード語にゼロではない既知の多項式c
(x)を追加することによって、剰余系は形成される。
コード語の巡回シフトが複号されると、追加された多項
式はディテクタのエラーとなり、隣接ビットによるコー
ド語模倣の確率を減少させる。
なるよう常に構成される。c(x)の前又は以後に類似
の分析を使うと、ジェネレータ多項式g(x)で除算で
きなくなり、デコーダにおける最終結果は、次のように
なる。
りの加算とより、新しい余りを用いて、以下のように回
復される。
おける剰余系多項式の係数ci′(0≦i≦n−k−
1)を導入することによって、剰余系コードもデコード
できる。そのコードの剰余系が常に配置され、それが、
(n−k−1)より小さい度の多項式c(x)をコード
語の最低オーダーのビットに加算することによって形成
され、即ち、ジェネレータ多項式g(x)により除算で
きないので、このことは常に可能である。もし、2つの
余りが剰余系多項式c(x)によって異なれば、妥当性
コード語はまさに検出されたことになる。
フレーム同期パターンを検出するためのより一層の機能
を提供する線形システムコード用デコーダの使用を記述
した。デコーダはフレーム同期獲得と同期エラー検出の
ために使用してもよい。本目的のためにその使用を許容
するデコーダの特徴は、コード語間でデコーダをリセッ
トする必要性の除去とこれにより受信された2進データ
ストリームを継続的にモニタする能力である。このこと
は、速く、そして、空間的効率の解決をする。
CRCエンコードされたヘッダを使用することによって達
成される。改良されたCRC検出器は、2進データストリ
ームのフレームのヘッダを検出するのに使用され、ま
た、受信機におけるフレーム同期は、更なる冗長度や同
期パターンを必要とせずに行なわれる。
示し、ジェネレータ多項式g(x)はxn+1の原始多項
式である。短縮化された巡回コードにおいては、そのコ
ード語の長さns=n−iは、巡回コードよりもiビット
だけ短く、選択されたg(x)が、その巡回コードに対
してジェネレータ多項式となっている。短縮された巡回
コードは、それが巡回コードの準コードを形成し、すべ
てのコード語iがゼロドビットだけ進んでいるために、
もはや真の巡回ではなくなっている。
で以下のような方法で動作するよう改良される。遅延線
は、長さにおいてi段だけ長さnsに縮小されなければな
らず、これによりそれは短縮されたコード語の長さを表
す。デコーダをリセットしないことによって形成される
コード語は次の通りである。
新しい余りが形成される。もし、i(x)が妥当性コー
ド語であれば、概念的にコード語に従うiゼロスがある
から、最初の余りs(x)が更にi回デコーダの自律ク
ロックによって、数学的に再生される。しかし、g
(x)による除算はレジスタの各シフトに対するデコー
ダの内容の行列乗法と均等である。このように、iのよ
うなシフトは、パワーiに上げられたこの行列による乗
法と均等であり、s(x)を単一クロックサイクル内に
再生する。デコーダレジスタ内の対応する段の排他的OR
として、余りの各々のビットを生成するために、この行
列の各列のゼロでない要素は、ハードウエアにおいて実
現されうる。かくて、この行列は比較器の丁度前の破線
で示すボックス15(又は第2のデコーダの上のその逆)
により示された第1のデコーダについて線形演算として
実現される。
トリームの継続的なモニタリングを可能にするよう実行
されなければならない。しかし、ある量だけ遅延線を短
くし、レジスタのその量を部分的結果を貯蔵するための
線形演算に挿入することによって、それはパイプライン
でつながれる。
セットしない方法は、任意の並列シンボル幅の並列実行
に等しく適用される。行列演算は一つのシンボル寿命で
一つのシンボルについて実行される。他のシリアルデコ
ーダ実行もまた当業者によって理解されるように等しく
適用可能である。
た。しかし、本発明は、当業者の理解できることに限定
されるものではない。ヘッダは、情報ビットとチェック
ビットを含む線形システムコード構成を有し、一般的な
場合にそのチェックビット(ディジット)はヘッダの情
報ビット(ディジット)を表す多項式から引き出され、
その係数がガロア域に亘って定義されるコードジェネレ
ータ多項式によるそれらの多項式分割によって、その多
項式はガロア域に亘って妥当性係数を有することを要求
される。一般的な場合、「2を法とする」演算は、「Q
を法とする」演算となり、ここで、Qはコードのジェネ
レータ多項式妥当性係数を表す。
る。 11、12……デコーダ、13……排他的OR素子、14……多入
力NOR機能。
Claims (14)
- 【請求項1】各フレームは所定位置に固定ヘッダ長のヘ
ッダを有し、上記ヘッダは符号生成多項式による上記ヘ
ッダの情報ディジットの多項式表現の商を表わす上記ヘ
ッダのパリティ検査ディジットを含む線形システマティ
ック符号構造を有し、Lディジットの固定フレーム長の
フレームを有する受信データストリーム内でフレーム同
期を検出する方法であって、 上記符号生成多項式によって除算された上記受信データ
ストリームから得られる候補ヘッダの多項式表現が所定
の剰余を生ずるかどうかを判定するため、上記データス
トリームを操作する段階と、 上記符号生成多項式によって除算された上記受信データ
ストリームから得られる上記候補ヘッダの多項式表現が
上記所定の剰余を生じない場合に、上記受信データスト
リームの次の位置からの新しい候補ヘッダを用いて上記
データストリームを操作する段階を繰り返す段階と、 上記符号生成多項式によって除算された上記受信データ
ストリームから得られる上記候補ヘッダの多項式表現が
上記所定の剰余を生じる場合に、上記候補ヘッダを有効
ヘッダとして扱い、次の段階に進む段階と、 上記符号生成多項式によって除算された上記受信データ
ストリームから得られ、上記固定フレーム長Lに一致し
た上記有効ヘッダの先頭から1ディジット分オフセット
した位置から始まる更なる候補ヘッダの多項式表現が所
定の剰余を生ずるかどうかを判定するため、上記データ
ストリームを操作する更なる操作段階と、 上記符号生成多項式によって除算された上記受信データ
ストリームから得られる上記更なる候補ヘッダの多項式
表現が上記所定の剰余を生じない場合に、カウンタを初
期値に設定し、上記受信データストリームの次の位置か
らの新しい候補ヘッダを用いて上記データストリームを
操作する上記更なる操作段階を繰り返す段階と、 上記符号生成多項式によって除算された上記受信データ
ストリームから得られる上記更なる候補ヘッダの多項式
表現が上記所定の剰余を生じる場合に、上記更なる候補
ヘッダを有効ヘッダとして扱い、上記更なる有効ヘッダ
をカウントするように上記カウンタを調整し、上記更な
る操作段階に戻る段階と、 上記カウンタが所定数の更なる有効ヘッダを示す場合
に、フレーム同期が実現されたと判定する段階とを有す
る方法。 - 【請求項2】上記各ヘッダは上記パリティ検査ディジッ
トの多項式表現に追加された剰余類多項式により構成さ
れる請求項1記載の方法。 - 【請求項3】上記データストリームを操作する段階は剰
余類多項式を減算する段階を含み、上記更なる操作段階
は剰余多項式を減算する段階を含む、請求項2記載の方
法。 - 【請求項4】上記剰余類多項式はヘッダの上記パリティ
検査ディジットの多項式表現の次数以下の次数を有す
る、請求項3記載の方法。 - 【請求項5】上記データストリームを操作する段階を繰
り返す段階における上記新しい候補ヘッダは、上記候補
ヘッダから1ディジット分ずつオフセットしている、請
求項4記載の方法。 - 【請求項6】上記データストリームを操作する更なる段
階を繰り返す段階における上記新しい候補ヘッダは、上
記更なる候補ヘッダから1ディジット分ずつオフセット
している、請求項4記載の方法。 - 【請求項7】上記ディジットはビットに対応している請
求項6記載の方法。 - 【請求項8】上記所定の剰余は零である請求項7記載の
方法。 - 【請求項9】上記フレーム同期が実現されたと判定され
た段階の後に、上記パリティ検査ディジットをディジッ
ト誤り検出に利用する段階を更に有する請求項8記載の
方法。 - 【請求項10】各フレームは所定位置に固定ヘッダ長の
ヘッダを有し、上記ヘッダは符号生成多項式による上記
ヘッダの情報ディジットの多項式表現の商を表わす上記
ヘッダのパリティ検査ディジットを含む線形システマテ
ィック符号構造を有し、Lディジットの固定フレーム長
のフレームを有する受信データストリーム内でフレーム
同期を検出する装置であって、 上記符号生成多項式によって除算された上記受信データ
ストリームから得られる候補ヘッダの多項式表現が所定
の剰余を生ずるかどうかを判定するため、上記データス
トリームを操作する手段と、 初期値を用いて初期化されるカウンタと、 上記データストリームを操作する手段により上記生成多
項式によって除算された所与の候補ヘッダに対する多項
式表現が所定の剰余を生じたと判定され、上記データス
トリームを操作する手段により上記生成多項式によって
除算された上記所与の候補ヘッダよりもLディジット分
だけ先行している更なる候補ヘッダに対する多項式表現
が上記所定の剰余を生じたと判定される都度にカウント
するため上記カウンタを調整する手段と、 上記データストリームを操作する手段により上記生成多
項式によって除算された所与の候補ヘッダに対する多項
式表現が上記所定の剰余以外の剰余を生じたと判定さ
れ、上記データストリームを操作する手段により上記生
成多項式によって除算された上記所与の候補ヘッダより
もLディジット分だけ先行している更なる候補ヘッダに
対する多項式表現が上記所定の剰余を生じたと判定され
たときに、上記カウンタを上記初期値にリセットする手
段と、 上記カウンタが所定のm回だけカウントされたときに、
同期が得られたことを示す手段とを有する装置。 - 【請求項11】上記各ヘッダは上記パリティ検査ディジ
ットの多項式表現に追加された剰余類多項式により構成
される請求項10記載の装置。 - 【請求項12】上記データストリームを操作する手段は
剰余類多項式を減算する手段を含む請求項11記載の装
置。 - 【請求項13】上記剰余類多項式はヘッダの上記パリテ
ィ検査ディジットの多項式表現の次数以下の次数を有す
る、請求項12記載の装置。 - 【請求項14】上記所定の剰余は零である請求項13記載
の装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB8910255.2 | 1989-05-04 | ||
GB898910255A GB8910255D0 (en) | 1989-05-04 | 1989-05-04 | Data stream frame synchronisation |
Publications (2)
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