JPH0795189A - ディジタル通信用フレーム同期方式 - Google Patents

ディジタル通信用フレーム同期方式

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JPH0795189A
JPH0795189A JP5238094A JP23809493A JPH0795189A JP H0795189 A JPH0795189 A JP H0795189A JP 5238094 A JP5238094 A JP 5238094A JP 23809493 A JP23809493 A JP 23809493A JP H0795189 A JPH0795189 A JP H0795189A
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JP
Japan
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code sequence
data
frame synchronization
code
digital communication
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JP5238094A
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Gun You
軍 楊
Kiyoshi Tanaka
喜好 田中
Katsuhiko Otsuji
克彦 尾辻
Kazuo Maeda
和男 前田
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Uniden Corp
Original Assignee
Uniden Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/02Details
    • H04J3/06Synchronising arrangements
    • H04J3/0602Systems characterised by the synchronising information used
    • H04J3/0605Special codes used as synchronising signal
    • H04J3/0611PN codes

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な構成の制御データによりディジタル通
信のフレーム同期を効率よく安定にとり得るようにする
ために、 【構成】 自己相関が少なくて誤り訂正が容易な擬似ノ
イズ(PN)などの符号系列の組合わせにより構成した
プリアンブルデータをビット同期とフレーム同期とに兼
用し、 【効果】 ディジタル通信のフレーム同期を著しく確実
容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報データ系列をフレ
ーム毎に区切って制御用データとともにフレーム単位で
伝送するディジタル通信において単位のフレームを確立
するためのフレーム同期方式に関し、特に、フレーム同
期の制御を効率よく行ない得るようにしたものである。
【0002】
【従来の技術】フレーム同期は、ディジタル通信一般に
共通の問題であるが、従来、ディジタル通信においてフ
レーム単位で送信するデータは、ディジタル伝送制御用
のプリアンブルデータおよびユニークワードと伝送目的
の情報データとで構成されており、情報データの伝送に
必要な制御用データのうち、プリアンブルデータは、デ
ィジタルデータの受信に必要なクロックパルスの再生を
制御するビット同期に用いるものであり、ユニークワー
ドは、制御用データと情報データとを区分して単位のフ
レームを確立するフレーム同期に用いるものである。
【0003】しかして、従来のフレーム同期は、特定パ
ターンのビット配列を有するユニークワードの受信側に
記憶した参照データとの一致検出によって行なわれが、
ノイズがユニークワードに混入してフレーム同期を検出
し得ない場合や特定パターンに類似のパターンを有する
データの場合にはフレーム同期の誤検出が行なわれ、正
常なデータ伝送が乱されることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ユニークワードを用い
たフレーム同期の検出に上述のような誤検出が生ずるの
を避けるためには、ユニークワードのビット長をなるべ
く長くして、ノイズの混入などによる誤検出の確率を小
さくするのが相当である。しかしながら、情報データに
付加する制御用データのビット長が増大すれば、フレー
ム単位のディジタルデータ中における冗長ビットの割合
が増大することになり、情報データの伝送効率が低下す
る、という問題が生ずることになる。さらに、ユニーク
ワードを用いたフレーム同期方式では、ユニークワード
にビット誤りが生じた場合にはフレーム同期が行なわれ
ず、したがって、情報の伝送が達成されない、という問
題もあった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、上述し
た従来の課題を解決し、従来のユニークワードの代わり
に、実現が簡明であり、符号誤りが生じた場合にも訂正
が容易なディジタル通信用の新たなフレーム同期方式を
提供することにある。
【0006】すなわち、本発明ディジタル通信用フレー
ム同期方式は、自己相関特性におけるサイドローブの最
大値が主軸値の半分以下となるそれぞれ所定個数の第1
および第2の符号系列の組合わせにより構成してビット
同期に用いるプリアンブルデータと、そのプリアンブル
データに引続く情報データとによりディジタル通信用デ
ータを構成し、そのディジタル通信用データの受信に際
して、それぞれ所定個数の前記第1および前記第2の符
号系列の検出に基づいて当該ディジタル通信用データの
フレーム同期を行ない、最後尾の前記符号系列の検出に
引続いて情報データの受信を開始することを特徴とする
ものである。
【0007】
【作用】したがって、本発明ディジタル通信用フレーム
同期方式においては、自己相関の少ない擬似ノイズ符号
信号など複数種類の符号系列の組合わせよりなるプリア
ンブルデータにより、ビット同期とともにフレーム同期
も行なっており、プリアンブルデータの誤り訂正能力が
大きいので、フレーム同期が取れない確率が極めて低く
なり、プリアンブルデータが長いほど誤り訂正能力が効
率よく増大するので、格別顕著な実用上の効果を期待す
ることができる。
【0008】
【実施例】以下に図面を参照して実施例につき本発明を
詳細に説明する。前述したような従来のユニークワード
によるフレーム同期の誤検出や検出不能の問題を解決し
て安定確実にフレーム同期を検出し得るようにするため
に、本発明のフレーム同期方式においては、フレーム同
期の確実性に問題がある従来のユニークワードの使用を
廃止して、従来ビット同期に用いていたプリアンブルデ
ータと情報データとによってフレーム単位のディジタル
通信データを構成し、本発明により特定するプリアンプ
ルデータをビット同期のみならず、フレーム同期のため
にも使用する。
【0009】かかるビット同期・フレーム同期に兼用可
能であって、符号誤りの検出が容易な符号系列として
は、互いに直交するビット長Mずつの2組の符号系列、
すなわち、例えば(a1,a2,---,am )および(b1,b
2,---,bm )であって、ai ,bi (i=1, 2,---,m) の
いずれかが“0”のときには、そのビットを“−1”と
読み換えて求めた
【数1】 が0となる直交符号系列が最適である。かかる構成の符
号系列は、符号列中における符号配列の周期性の有無・
大小を示す自己相関特性が、図1に示すように、サイド
ローブ零の状態になる性質を有しており、したがって、
符号系列の識別検出および符号誤りの検出訂正が確実容
易という利点を有している。
【0010】しかしながら、本発明のフレーム同期方式
においては、かかる最適の直交符号系列の代わりに、自
己相関特性のサイドローブの最大値が主軸値の半分以下
となる範囲で、周知慣用の擬似ノイズ(PN)符号系列
を2種類選定し、実用に適した形態のプリアンブル・デ
ータを用いるのが好適である。
【0011】すなわち、例えば、周知慣用の擬似ノイズ
3e375096を用いた符号系列PN1をn1 個連続
させるとともに、擬似ノイズ84b3e374を用いた
符号系列PN2をn2 個連続させてプリアンブルデータ
を構成する。なお、PN符号系列の連続個数n1 とn2
とは、実施に際して適切に設定することができ、例え
ば、後述するように、2個のPN符号系列PN1と1個
のPN符号系列PN2とを順次に配列してプリアンブル
データとすることができる。
【0012】かかる構成のプリアンブルデータを用いて
フレーム同期を検出する際には、まず、受信したプリア
ンブルデータ中の符号系列PN1を、受信側に予め記憶
してある参照用符号系列に対し、1ビットずつシフトさ
せながら順次に比較して相関関数を求める。符号系列P
N1全体について受信符号と参照符号との一致が確認さ
れるまでは、符号系列PN1の自己相関特性に基づいて
得られる相関関数ρは0であり、符号系列PN1全体に
ついて一致が確認されると相関関数ρは1となる。PN
符号系列の自己相関特性におけるサイドローブは、直交
符号系列について図1に示したような零ではないので、
PN符号系列全体について、一致が得られない状態でも
相関関数ρは0とはならず、また、一致が得られた場合
にも、実際には符号誤りなどがあるため1とはならな
い。したがって、実際には0<δ<1の範囲で適切な閾
値δを選定し、相関関数ρがρ<δの状態ではそのPN
符号系列は未検出と判断し、ρ≧δの状態になったとき
にそのPN符号系列が検出された、と判断するのが好適
である。
【0013】本発明方式のディジタル通信データについ
て最先に受信される筈のプリアンブルデータ中最先に受
信されるべき符号系列PN1が上述のようにして検出さ
れると、引続くビット長Mの符号系列を参照用符号系列
PN1およびPN2とそれぞれ同時に比較してそれぞれ
の相関関数ρを求める。その際得られた相関関数ρが、
符号系列PN1についてρ≧δ、符号系列PN2につい
てρ<δであれば、その引続くビット長Mの符号系列は
PN1符号系列であると判断し、逆に、符号系列PN1
についてρ<δ、符号系列PN2についてρ≧δであれ
ば、その引続くビット長Mの符号系列はPN2符号系列
であると判断する。
【0014】以上のようにして、プリアンブルデータ中
順次のビット長Mの符号系列について順次に相関関数ρ
を求め、その結果として、n個のPN1符号系列の検出
に引続きm個のPN2符号系列が検出された時点で本発
明方式のプリアンブルデータによるフレーム同期が確実
に検出されたことになる。したがって、プリアンブルデ
ータ中最後尾のPN2符号系列検出に引続いて受信され
るディジタル通信データは確実に情報データである、と
判断し、情報伝送を達成することができる。
【0015】スペクトラム拡散(SS)方式、すなわ
ち、情報データの1ビットをmチップに拡散して送信
し、受信側では逆拡散を施して情報データを復元するデ
ィジタル通信方式を適用したコードレス電話における親
機と子機との間のディジタル通信に本発明フレーム同期
方式を適用する場合の実施例について具体的に説明する
と、ディジタルデータ“0”,“1”における“0”を
PN0符号系列で拡散し、“1”をPN1符号系列で拡
散するとともに、ビット同期・フレーム同期に兼用のプ
リアンブルデータを2個連続したPN1符号系列と1個
のPN2符号系列とによって構成する。したがって、各
フレームのディジタルデータ中には符号系列PN2はそ
れぞれ1回しか顕われない。さらに、PN0符号系列と
しては周知慣用の擬似ノイズ符号系列ea12cf8c
を用い、PN1符号系列としては、前述したように、周
知慣用の擬似ノイズ符号系列3e375096を用い、
また、PN2符号系列としても、前述したように、周知
慣用の擬似ノイズ符号系列84b3e374を用いる
が、かかる符号系列PN0,PN1およびPN2は、い
ずれもビット周期31の、それぞれ最長周期符号系列お
よびその符号系列をシフトして後に“0”を付加したも
のとなる。
【0016】なお、かかる擬似ノイズ符号系列PN1の
自己相関特性を、直交符号系列の自己相関特性を示した
図1におけるように主軸値を1に正規化することなく、
実際に得られる値のままの
【数2】 について図2に示す。このPN符号系列の自己相関特性
において、サイドロープの最大値は、主軸値32に対し
て高々4に過ぎず、その半分以下である。したがって、
本発明フレーム同期方式におけるビット同期・フレーム
同期兼用のプリアンブルデータに実用する擬似ノイズ符
号系列の自己相関特性は、直交符号系列について図1に
示した理想的な形態の自己相関特性とは、図2に示した
程度に相違しており、符号誤り訂正能力は理想形の場合
より多少低下はするが、本発明方式を適用して確実容易
にフレーム同期を検出することができる。
【0017】本発明フレーム同期方式によるフレーム単
位のディジタル通信データのプリアンブルデータを参照
用PN1符号系列と比較して相関関数ρを求める相関性
検出の態様の例を図3に示す。受信したディジタル通信
データ中のプリアンブルデータについて、PN1符号系
列を検出した状態においては、図2に示した自己相関特
性に従い、相関関数ρはρ=32になるが、PN1符号
系列を検出しない状態においては、図2に示した自己相
関特性に従い、相関関数ρは−4≦ρ<4となる。した
がって、符号誤りを考慮した判別閾値δをδ=20とし
て、相関関数ρがρ<20のときにはPN1符号系列を
検出していないと判断し、また、相関関数ρがρ≧20
のときにPN1符号系列を検出したと判断し、以下同様
にして本発明方式のプリアンブルデータにより確実容易
にフレーム同期を取ることができる。なお、かかる閾値
判別により、ビット長32のPN符号系列における誤り
訂正能力は6ビットとなる。
【0018】上述したようにしてPN1符号系列を検出
したと判断した時点に引続くビット長Mの符号系列が同
じくPN1符号系列である場合に、参照用PN1符号系
列との相関関数ρは、符号誤りが7ビット以下であれ
ば、ρ≧18となり、参照用PN2符号系列との相関関
数ρは、PN1符号系列とPN2符号系列とが直交符号
系列の関係にあるから、符号誤りが7ビット以下であれ
ば、ρ<18となる。
【0019】一方、引続くビット長Mの符号系列がPN
2符号系列である場合に、参照用PN1符号系列との相
関関数ρは、符号誤りが7ビット以下であれば、ρ<1
8となり、参照用PN2符号系列との相関関数ρは、符
号誤りが7ビット以下であれば、ρ≧18となり、誤り
訂正能力は7ビットとなる。もし、自己相関関数ρが図
1のようになる理想的な符号系列であれば、つねに閾値
δ=18として誤り訂正能力はつねに7ビットとなる。
【0020】以上のようにして受信したフレーム単位の
ディジタル通信データにおけるプリアンブルデータ中最
後尾のPN2符号系列を検出した時点において、本発明
方式のプリアンブルデータによるフレーム同期を検出し
たと判断し、引続いて受信したディジタルデータを所要
の情報データとして確実容易に処理することができる。
【0021】以上のようにして本発明フレーム同期方式
により一般的なフレーム単位のディジタルデータ通信を
行なう際に用いる送信側回路装置の構成例を図4(a)
に示し、受信側回路装置の構成例を図4(b)に示す。
また、SS方式のディジタル・データ通信における送信
側回路装置の構成例を図5(a)に示し、受信側回路装
置の構成例を図5(b)に示す。
【0022】図4(a)に示す一般的な送信側回路装置
においては、符号系列(PN1)信号源1、符号系列
(PN2)信号源2および情報(DATA)信号源3か
らの各信号を切換えスイッチ4の各入力端子に並列に供
給し、制御器5の制御のもとにスイッチ4を切換えて、
例えば図3に示したような本発明方式によるフレーム単
位のディジタル通信データを構成し、変調器(MOD)
6を介し、送信機(TX)7に供給して搬送波を変調
し、送信アンテナ8から放出する。
【0023】一方、図4(b)に示す一般的な受信側回
路装置においては、受信アンテナ9からの搬送波信号を
受信機(RX)10を介し、復調器(DEM)11に供
給して復調した上述のフレーム単位のディジタル伝送デ
ータをPN1検出器12、PN2検出器13およびビッ
ト同期再生器14に並列に供給するとともに開閉スイッ
チ16にも供給し、前述したようにして検出したPN1
符号系列およびPN2符号系列並びに周知慣用のとおり
に再生したビットクロックを並列に供給した制御器15
の制御のもとにスイッチ16を適切に開閉し、例えば図
3に示したような本発明方式のディジタル通信データに
おけるフレーム単位の情報(DATA)信号のみを選択
的に取出して受信情報出力とする。
【0024】また、図5(a)に示すSS方式の送信側
回路装置においては、符号系列(PN1)信号源1およ
び符号系列(PN2)信号源2からの符号信号を切換え
スイッチ4bの各入力端子に並列に供給し、制御器5の
制御のもとにスイッチ4bおよび4cを切換えてプリア
ンブルデータを構成した後に、スイッチ4cを切換えて
スイッチ4aが作動し得るようにし、スイッチ4aの各
入力端子に符号系列(PN0)信号源0および符号系列
(PN1)信号源1からの符号系列を並列に供給し、ス
ペクトラムを拡散する前の情報データにおける“0”,
“1”に応じてスイッチ4aを切換える。
【0025】一方、図5(b)に示すSS方式の受信側
回路装置においては、プリアンブルデータ中の符号系列
(PN2)の検出に続き、符号系列(PN0)および
(PN1)の検出に応じて切換えスイッチ17を制御
し、逆拡散を施して復元した情報データを出力する。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、自己相関が少なく、誤り訂正能力の優れた擬
似ノイズなどの符号系列の組合わせにより構成したプリ
アンブルデータをフレーム単位のディジタル通信データ
におけるビット同期とフレーム同期とに兼用し、ディジ
タル通信データ受信時のフレーム同期を確実に行ない得
る、という格別顕著な効果を挙げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】直交符号系列の自己相関特性を示す線図であ
る。
【図2】擬似ノイズ符号系列PN1の自己相関特性の例
を示す線図である。
【図3】本発明方式によるフレーム同期検出の態様の例
を示す線図である。
【図4】(a)は、本発明フレーム同期方式によるディ
ジタル通信における送信側回路装置の構成例、(b)
は、同じく本発明フレーム同期方式による受信側回路装
置の構成例をそれぞれ示すブロック線図である。
【図5】(a)は、本発明フレーム同期方式によるSS
方式のディジタル通信における送信側回路装置の構成
例、(b)は、同じく本発明フレーム同期方式によるS
S方式の受信側回路装置をそれぞれ示すブロック線図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前田 和男 東京都中央区八丁堀2−10−9 ユニデン 株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自己相関特性におけるサイドローブの最
    大値が主軸値の半分以下となるそれぞれ所定個数の第1
    および第2の符号系列の組合わせにより構成してビット
    同期に用いるプリアンブルデータと、そのプリアンブル
    データに引続く情報データとによりディジタル通信用デ
    ータを構成し、そのディジタル通信用データの受信に際
    して、それぞれ所定個数の前記第1および前記第2の符
    号系列の検出に基づいて当該ディジタル通信用データの
    フレーム同期を行ない、前記プリアンブルデータにおけ
    る最後尾の前記符号系列の検出に引続いて情報データの
    受信を開始することを特徴とするディジタル通信用フレ
    ーム同期方式。
  2. 【請求項2】 前記情報データの“0”,“1”を符号
    系列によりそれぞれ拡散して伝送する場合に、前記プリ
    アンブルデータにおける最後尾の符号系列を当該情報デ
    ータを拡散する符号系列とは異ならせることを特徴とす
    る請求項1記載のディジタル通信用フレーム同期方式。
JP5238094A 1993-09-24 1993-09-24 ディジタル通信用フレーム同期方式 Pending JPH0795189A (ja)

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Cited By (5)

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Effective date: 20020402