JP3318937B2 - デジタル同期検出装置 - Google Patents

デジタル同期検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はデジタル同期検出装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、デジタル情報を伝送する
際には、伝送路において生じたエラーを検出し、訂正す
ることが一般的に行なわれる。そして、符号理論によれ
ば、エラー訂正の基本原理は、符号語(記号列)間のハ
ミング距離が離れていることである。
【0003】同一長の2つの記号列u,vの対応する位
置にある記号の対のうち、互いに異なっているものの数
を、記号列u,vのハミング距離と呼び、dH (u,
v)で表わす。以下、単に距離と呼ぶことがある。ま
た、すべての符号語の長さが有限で等しいブロック符号
において、異なる符号語間のハミング距離の最小値を符
号の最小(ハミング)距離と呼び、dmin で表わす。
【0004】図4に示すように、符号語ci ,cj から
距離t以下の記号列の集合は、概念的に、それぞれ
i ,cj を中心とする半径tの球で表わされ、次の条
件が成立する場合には、共通部分を持たない。 dmin ≧ 2t+1
【0005】ブロック符号の符号語ci が送出されたと
き、伝送路においてe(≦t)箇のエラーが生じて、r
が受信されたとすると、eは次式のように表される。 e=dH (ci ,r)≦t このとき、ci 以外の任意の符号語cj に対しては次の
ようになる。 dH (cj ,r)>t
【0006】従って、受信語rに対して、dH (x,
r)≦tとなる符号語xが送出されたと判定すれば、t
箇以下(t重)のエラーはすべて訂正することができ
る。一般的には、dmin が2t2 +1以上の符号は、t
1 重のエラーを訂正できると共に、t1 +t2 重のエラ
ーを検出することができる。
【0007】従来、デジタル信号の磁気記録において
は、電磁変換特性を考慮して、個々の原データが、例え
ば8−10変調,8−14変調など、直流成分や、同極
性のビットの連続がなるべく少ない変調符号に変換され
て記録されている。通常、この変調符号は、所定の変調
規則(ルール)に則り、全ての入力データ列に対応する
サンプルデータが、テーブルとして、ROM(Read Onl
yMemory)に搭載される。
【0008】再生時に、主として磁電変換系で発生する
エラーにより、変調ルールに違反して、ROMテーブル
に含まれないサンプルデータが得られた場合は、このテ
ーブルの全てのサンプルをそれぞれ基準として、違反サ
ンプルとの1対比較により、基準サンプルとのハミング
距離が求められ、違反サンプルは、ハミング距離が最も
近いサンプルに復号される。即ち、最小距離復号法によ
り、エラーが訂正される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、デジタル情
報を伝送する際には、伝送される情報を確実に検出する
ため、例えば図5に示すように、プリアンブルPAに続
いて、所定パターンの同期信号SYNCが適宜の周期で
デジタル情報DATAに挿入される。そして、この同期
信号としては、全てのデジタル変調符号に対してハミン
グ距離の大きい、特別のパターンが選定される。
【0010】例えば、次の表1に示すような変調符号に
対して、ハミング距離が2以上となるように、次のよう
なSYNCパターンCsyが選定される。 Csy=“00111110”
【0011】
【表1】
【0012】ところが、従来、SYNCパターンのエラ
ー訂正は、次のような理由により、行なわれていなかっ
た。SYNCパターンとしては、前述のように、全ての
デジタル変調符号に対してハミング距離の大きい、特別
のパターンが選定されているから、SYNCパターンの
エラーを訂正した場合は、デジタル変調符号に対するハ
ミング距離が小さくなって、エラー訂正は無意味である
というものである。このため、SYNCパターン自体の
エラー発生確率が大きくなってしまうという問題があっ
た。
【0013】また、SYNCパターンのエラー訂正を強
行した場合は、デジタル変調符号に対するハミング距離
が小さくなる分だけ、SYNCとみなされるパターン数
が増えるため、変調符号がエラー発生によりSYNCパ
ターンに変わる確率、即ち、疑似同期信号が発生する確
率が大きくなってしまうという問題があった。この場
合、訂正すべきエラーパターンと変調符号との距離が短
いときに、疑似同期信号発生確率が悪化し易い。
【0014】例えば、前述のようなSYNCパターンC
syが、1ビットエラーにより、次の表2に示すように変
わった場合、この表2の“c”に対応する第3列のエラ
ーパターンCec=“00011110”は、前出表1の
原信号“2”に対応する変調符号Cm2=“000111
00”に対して、#1ビットのみが異なる。また、表2
の“g”に対応する第7列のエラーパターンCeg=“0
0111100”は、表1の“2”に対応する変調符号
Cm2に対して、#5ビットのみが異なる。
【0015】
【表2】
【0016】即ち、図6に概念的に示すように、1ビッ
トエラー空間Re1内のエラーパターンCec,Cegと、変
調符号空間Rc内の変調符号Cm2とのハミング距離は
[1]となる。そして、この1ビットエラーパターンC
ec,Cegは、当然ながら、SYNCパターンCsyとのハ
ミング距離も[1]である従って、このエラーパターン
Cec,Cegは、SYNCパターンCsy,変調符号Cm2と
等距離にあって、いずれの確からしさも等しいため、訂
正することができない。そして、訂正を強行した場合
は、疑似同期信号発生確率が悪化することになる。
【0017】かかる点に鑑み、この発明の目的は、デジ
タル信号伝送系において、疑似同期信号発生確率を悪化
させることなく、SYNCパターンの検出能力を格段に
向上させたデジタル同期検出装置を提供するところにあ
る。
【0018】
【課題を解決するための手段】この発明は、所定周期で
一連の入力データ列に挿入され、この入力データ列との
距離がk以上となる特定パターンの同期データ列を、一
連の入力データ列から検出するようにしたデジタル同期
検出装置において、所定周期の検出窓信号Pwを発生す
る検出窓信号発生手段40と、同期データ列のk−1ビ
ットエラーパターンを記録している記録手段31とを備
え、検出窓信号Pwの発生区間で、記録手段31に記録
されたエラーパターンと入力データ列とのビットパター
ンが一致する場合には、入力データ列を同期データ列と
して検出するようにしたデジタル同期検出装置である。
【0019】
【作用】かかる構成によれば、疑似同期信号発生確率が
悪化することなく、SYNCパターンの検出能力が格段
に向上する。
【0020】
【実施例】以下、図1〜図3を参照しながら、この発明
によるデジタル同期検出装置をデジタルVTRに適用し
た一実施例について説明する。
【0021】この発明の一実施例の全体の構成を図2に
示し、要部の構成を図1に示す。図2において、10は
記録系であって、端子11からのアナログビデオ信号等
が、A−D変換器12を介して、データ生成回路13に
供給され、システムフォーマットに則した記録データが
生成される。14はデジタル変調(データ変換)回路で
あって、前出表1に示すような変換コードが格納された
ROMテーブルを備える。生成回路13の出力がデジタ
ル変調回路(ROM)14に供給されて、この変調回路
14から出力されたサンプルデータが、記録増幅器15
を介して、磁気ヘッド1に供給され、磁気テープMTに
直接記録される。
【0022】20は再生系であって、磁気テープMTか
ら磁気ヘッド2によって再生されたRF信号が、再生増
幅器21と波形等化回路22とを介して、2値比較器2
3に供給され、サンプルデータが再生される。また、P
LL回路24には比較器23の出力が供給される。
【0023】30は同期検出回路であって、その詳細構
成は後述する。この同期検出回路30には、比較器23
の出力とPLL回路24の出力とが供給され、同期検出
回路30の出力がデジタル復調回路25に供給されて、
原データに変換され、出力端子26に導出される。
【0024】この実施例の同期検出回路30は、図1に
示すように、ROM31と、3つのアンドゲート32,
33,34;2つのオアゲート35,36;2つのDフ
リップフロップ37,38からなる検出部と、カウンタ
41,Dフリップフロップ42,アンドゲート43から
なる検出窓信号発生回路40とで構成される。
【0025】ROM31には、次の表3に示すような、
8ビット入力,4ビット出力のデータテーブルが搭載さ
れ、4ビット出力のうち、下位2ビットQ0,Q1が複
号データとされると共に、上位2ビットQ2,Q3が同
期ビットないしエラービットとされる。ROM31の4
ビット出力のうち、#1,#3ビットQ1,Q3が、正
相で、3つのアンドゲート32,33,34に共通に供
給されると共に、#2ビットQ2が、反転されて、アン
ドゲート32〜34に共通に供給される。
【0026】アンドゲート32,33の出力が、オアゲ
ート35を介して、一方のフリップフロップ37に供給
され、このフリップフロップ37からSYNCフラグF
syが出力される。ROM31の#2出力ビットQ2と、
アンドゲート34の出力とが、オアゲート36を介し
て、他方のフリップフロップ38に供給され、このフリ
ップフロップ38からエラーフラグFerが出力される。
【0027】フリップフロップ37からのSYNCフラ
グFsyが、検出窓信号発生回路40のカウンタ41に供
給される。このカウンタ41には、SYNCパターンの
繰返し周期からクロック遅延量を減じた値がプリセット
されており、SYNCフラグFsyが供給されるごとに、
繰返し周期に対応するクロックCKを計数して停止す
る。
【0028】カウンタ41の出力はフリップフロップ4
2とアンドゲート43に供給され、フリップフロップ4
2の出力が、反転されてアンドゲート43に供給され
る。そして、アンドゲート43の出力が、検出部のアン
ドゲート33に正相で供給されると共に、反転されてア
ンドゲート34に供給される。
【0029】次に、図3をも参照しながら、この発明の
一実施例の要部の動作について説明する。
【0030】この発明では、前述のようなSYNCパタ
ーンの周期性に着目し、所定周期の検出窓信号を形成し
て、この窓信号の区間中にSYNCパターンのエラー訂
正を行なうことにより、疑似同期信号発生確率を悪化さ
せることなく、SYNCパターンの検出能力を格段に向
上させるようにしたものである。
【0031】この実施例では、図3Aに示すように、例
えばmバイトのデータDATAごとに、例えば1バイト
のSYNCパターンが挿入されており、SYNCパター
ンの繰返し周期は、例えばm+1バイトとなる。一方、
ROM31には、次の表3に示すようなデータテーブル
が搭載されており、多様な入力データに応じて、7通り
のデータが出力される。
【0032】
【表3】
【0033】この実施例では、表3に示すように、変調
符号との距離が[2]以上となる6つの1ビットエラー
パターンCea,Ceb;Ced〜Cef;Cehに対して、SY
NCパターンCsyと同一の出力データ“1000”が割
り付けられており、6つのエラーパターンCea〜Ceh
は、同期検出回路30において、いずれもSYNCパタ
ーンCsyと同様に処理される。この6つのエラーパター
ンCea〜Cehは、変調符号よりも、SYNCパターンの
誤りである確率が高いので、6つのエラーパターンCea
〜Cehに対しては、無条件にエラー訂正が施される。
【0034】この場合、ROM31の上位3ビットQ
3,Q2,Q1が“1”,“0”,“0”であり、それ
ぞれアンドゲート32の正相入力端子と2つの反転入力
端子に供給されて、アンドゲート32の出力は“1”と
なり、オアゲート35を介して、一方のフリップフロッ
プ37に供給される。これにより、図3Bに示すような
SYNCフラグFsyがフリップフロップ37から出力さ
れる。
【0035】このSYNCフラグFsyが供給されると、
検出窓信号発生回路40のカウンタ41は、SYNCパ
ターンの繰返し周期からクロック遅延量を減じたプリセ
ット値に対応するクロックを計数して停止し、カウンタ
41の出力は図3Cに示すようになる。このカウンタ4
1の出力が供給されて、Dフリップフロップ42の出力
は図3Dに示すようになる。
【0036】アンドゲート43には、このDフリップフ
ロップ42の出力が反転供給されると共に、カウンタ4
1の出力が供給されて、アンドゲート43の出力は、図
3Eに示すように、カウンタ41の出力と同じタイミン
グとなり、検出窓信号Pwとして、アンドゲート33,
34に供給される。
【0037】変調符号との距離が[1]となる1ビット
エラーパターンCec,Cegのいずれかが入力された場合
は、表3に示すように、ROM31の上位3ビットQ
3,Q2,Q1が“1”,“0”,“1”となり、Q2
のみが反転されて、それぞれアンドゲート33、34に
供給される。一方、検出窓信号Pwが、アンドゲート3
3に正相で供給され、アンドゲート34には反転供給さ
れている。
【0038】従って、検出窓信号Pwが存在するとき
は、アンドゲート33の出力が“1”となり、オアゲー
ト35を介して、フリップフロップ37を駆動し、SY
NCフラグFsyが出力される。換言すれば、この実施例
では、検出窓信号Pwのオン区間に、変調符号との距離
が[1]となる1ビットエラーパターンCec,Cegに対
しても、エラー訂正が施されて、SYNCパターンの検
出能力を格段に向上させることができる。そして、エラ
ー訂正区間を特定しているため、疑似SYNCパターン
が発生することはない。
【0039】また、検出窓信号Pwが存在しないとき
は、アンドゲート34の出力が“1”となり、オアゲー
ト36を介して、フリップフロップ38を駆動し、エラ
ーフラグFerが出力されて、エラーが検出される。
【0040】前述のように、変調符号Cm2に対するハミ
ング距離が[1]であり、SYNCパターンCsyとも
[1]の距離にある1ビットエラーパターンCec,Ceg
は、いずれの確からしさも等しいため、SYNCパター
ンCsyの#1,#5ビットのエラーに対しては訂正がで
きない。このように、エラー訂正できないビットが存在
すると、符号のエラー発生確率は、訂正できないビット
のエラー発生確率にほぼ支配される。例えば、8ビット
のサンプルデータがエラーになる確率をPsとすると、
従来のように、SYNCパターンCsyの#1,#5ビッ
トのエラー訂正ができない場合、符号のエラー発生確率
Pe1は次のようになる。 Pe1 = 2Ps/8
【0041】この実施例では、検出窓信号Pwの区間中
を含めて、SYNCパターンの全てのビットのエラー訂
正が可能となり、8ビットのうち2ビット以上のエラー
が発生した場合のみがエラーとなる。従って、この実施
例のエラー発生確率Pe2は次のようになり、Ps≦10
-2の場合、従来に比べて格段に向上する。 Pe2 = 8 2 ・Ps2 = 28Ps2
【0042】通常のSYNC検出は、SYNCツーSY
NCで行なわれることが多く、図3B〜Eに破線で示す
ように、SYNCパターンが検出されないことがあって
も、例えば、3回に1回の割合で検出することができれ
ばよい場合、上述のような数値例によれば、従来のエラ
ー発生確率Pt1と、この実施例のエラー発生確率Pt2
は、それぞれ次のようになり、この実施例のエラー発生
確率が飛躍的に向上することが判る。 Pt1 = Pe13 = 1.6×10-11 Pt2 = Pe23 = 2.2×10-15
【0043】なお、同期乱れの場合には、SYNCパタ
ーンから1ビットずれたエラーパターンのうちで、変調
符号とのハミング距離dH がk(k≧3)以上であるも
のをSYNCパターンとみなして、エラーを訂正するす
ることができる。また、トラックの先頭やEDITギャ
ップの直後には、例えば、プリアンブルが2回連続して
検出されるような検出窓信号を形成し、このプリアンブ
ルが連続して検出された後に、上述のようなSYNC検
出窓を開くようにすればよい。
【0044】上述の実施例では、簡単のために、変調符
号とのハミング距離が2以上であるSYNCパターンか
ら1ビットずれたエラーパターンを検出窓区間に訂正す
るようにしたが、一般的には、変調符号とのハミング距
離がk以上であるSYNCパターンのk−1ビットエラ
ーを検出窓区間に訂正することができる。また、上述の
実施例では、簡単のために、4−8変換を例示して説明
したが、その他の8−10変調,8−14変調などに
も、同様にこの発明を適用することができる。
【0045】以上詳述のように、この発明によれば、デ
ジタル変調符号とのハミング距離がk以上で、所定周期
のSYNCパターンに対して、検出窓信号発生手段によ
り、所定周期の検出区間を設定し、且つ、SYNCパタ
ーンのk−1ビットエラーパターンを記録手段に記録
し、この検出区間内で、記録手段に記録されたエラーパ
ターンとビットパターンが一致する入力データ列をSY
NCパターンとして検出するようにしたので、デジタル
信号伝送系において、疑似同期信号発生確率を悪化させ
ることなく、SYNCパターンの検出能力を格段に向上
させたデジタル同期検出装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるデジタル同期検出装置をデジタ
ルVTRに適用した一実施例の要部の構成を示すブロッ
ク図
【図2】この発明の一実施例の全体の構成を示すブロッ
ク図
【図3】この発明の一実施例の動作を説明するためのタ
イムチャート
【図4】この発明を説明するための概念図
【図5】この発明を説明するための概念図
【図6】この発明を説明するための概念図
【符号の説明】
14 デジタル変調回路 25 デジタル復調回路 30 同期検出回路 31 ROM 40 検出窓信号発生回路 Pw 検出窓信号

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定周期で一連の入力データ列に挿入さ
    れ、この入力データ列との距離がk以上となる特定パタ
    ーンの同期データ列を、上記一連の入力データ列から検
    出するようにしたデジタル同期検出装置において、 上記所定周期の検出窓信号を発生する検出窓信号発生手
    段と、上記同期データ列のk−1ビットエラーパターンを記録
    している記録手段とを備え、 上記検出窓信号の発生区間で、上記記録手段に記録され
    たエラーパターンと上記入力データ列とのビットパター
    ンが一致する場合には、上記入力データ列を同期データ
    列として検出する ことを特徴とするデジタル同期検出装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7178092B2 (en) 2002-02-26 2007-02-13 Kabushiki Kaisha Toshiba Method and apparatus for turbo coding and decoding in read and write channel of disk drive
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US7257172B2 (en) 2002-10-17 2007-08-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Signal processing device utilizing partial response maximum likelihood detection

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