JPH0795252A - フレーム同期方式 - Google Patents

フレーム同期方式

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JPH0795252A
JPH0795252A JP19665793A JP19665793A JPH0795252A JP H0795252 A JPH0795252 A JP H0795252A JP 19665793 A JP19665793 A JP 19665793A JP 19665793 A JP19665793 A JP 19665793A JP H0795252 A JPH0795252 A JP H0795252A
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    • H04L7/00—Arrangements for synchronising receiver with transmitter
    • H04L7/0054—Detection of the synchronisation error by features other than the received signal transition
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  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Synchronisation In Digital Transmission Systems (AREA)
  • Digital Transmission Methods That Use Modulated Carrier Waves (AREA)
  • Time-Division Multiplex Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は伝送線路上でブロッキングが生じる
移動体衛星通信においてユニークワード検出を基にフレ
ーム同期を保持するフレーム同期方式に関し、シャドー
イングが生じる伝送環境下でも安定なフレーム同期を保
持することを目的とする。 【構成】 復調器１の出力信号に基づき、信号検出手段
９は復調器１に受信信号が入力されているかどうか検出
する。選択回路５は復調器１からの復調信号と固定デー
タが入力され、信号検出手段９により受信信号が入力さ
れていると検出されたときは復調信号を選択し、受信信
号が入力されていないと検出されたときは固定データを
選択する。従って、受信信号が入力されていないとき
は、ユニークワード検出回路６には固定データが入力さ
れるため、無信号時のユニークワード誤検出を防止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はフレーム同期方式に係
り、特に伝送路上でブロッキングが生じる移動体衛星通
信においてユニークワード検出を基にフレーム同期を保
持する方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】衛星通信システムにおいては、所要電力
の低減あるいはアンテナの小型化を図るために、高い符
号化利得を有する誤り訂正符号や高能率音声符号化技術
を導入することが行われる。また、この衛星通信システ
ムは、極めて低い信号対雑音電力比（Ｃ／Ｎ）の下で運
用される。従って、高利得誤り訂正符号や高能率符号化
技術が適用される衛星通信システムでは、低Ｃ／Ｎ条件
下においても安定にフレーム同期を保つ必要がある。
【０００３】フレーム同期は、バースト信号の先頭部に
付加されるプリアンブル中のユニークワード、あるいは
フレーム内に周期的に配置されているユニークワードを
用いて、回線網への接続上、受信フレーム基準の設定や
送信フレームタイミングの生成などを行う重要な役割を
果たす。また、フレーム同期に使用されるユニークワー
ドは、場合によって位相不確定性の除去、回線の識別に
も使用される。かかるフレーム同期方式は、従来より種
々提案されている（例えば特開昭６２−１８０６３４号
公報など）が、そのうちフレーム同期過程でユニークワ
ード検出範囲を可変してフレーム同期を確立するフレー
ム同期方式が従来より知られている。
【０００４】図７は従来のフレーム同期方式の一例のブ
ロック図を示す。同図において、受信変調波は復調器１
に供給されて復調され、ベースバンドの復調信号とされ
る。この復調信号はユニークワード検出回路６に供給さ
れ、ここでユニークワードが検出される。フレーム同期
回路７は、検出ユニークワードをもとに予め決められた
フレーム形式から受信フレームタイミングを設定する。
アパーチャ生成回路８はフレーム同期回路７の出力信号
に基づきユニークワード検出回路６の検出範囲、すなわ
ち、アパーチャの大きさを制御する。
【０００５】上記のユニークワード検出回路６、フレー
ム同期回路７及びフレーム同期回路７は、図８のフロー
チャートに示す手順でフレーム同期を確立する。フレー
ム同期過程では、まず、ユニークワード検出回路６は復
調信号から、時間軸上の位置を限定しない（ワイドアパ
ーチャ）でユニークワード（ＵＷ）を検出するまで探索
を続ける（ステップ１０１、１０２）。
【０００６】このユニークワード検出回路６の構成方法
の例としては、各種の文献に記載されている（例えば、
山本平一他著、「ＴＤＭＡ通信」、電子情報通信学会、
１９８９年や、Ｗ．Ｗ．Ｗｕ著、「Ｅｌｅｍｅｎｔｓ
ｏｆ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓａｔｅｌｌｉｔｅ Ｃｏｍｍ
ｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｖｏｌｕｍｅ １」、ＣＯＭＰＵ
ＴＥＲ ＳＣＩＥＮＣＥ ＰＲＥＳＳ、１９８４年）。
【０００７】ユニークワードが検出されると、フレーム
同期回路７はそれをもとに予め決められたフレーム形式
から受信フレームタイミングを設定し、またユニークワ
ードの検出範囲を狭く限定（ナローアパーチャ）してユ
ニークワードを検出するように、アパーチャ生成回路８
を介してユニークワード検出回路６を制御する（ステッ
プ１０３）。
【０００８】受信フレームタイミングは、受信フレーム
周期を計数するフレーム同期回路７の受信フレームカウ
ンタをユニークワードの検出信号でリセットすることに
より生成される。受信フレームカウンタの計数値は、受
信フレームに同期した各種機能の時間基準として利用さ
れる。
【０００９】ユニークワードを検出する限定範囲（アパ
ーチャ）は、受信フレームタイミングから次に検出され
るユニークワードの時間軸上の位置を推定して、その位
置に応じてアパーチャ信号をアパーチャ生成回路８で生
成し、アパーチャ信号内でのみユニークワードの検出を
許可する。
【００１０】続いて、このナローアパーチャのもとでユ
ニークワードが連続してＩ回検出されたかどうか判断す
る（ステップ１０４）。ユニークワード誤検出によるフ
レーム誤同期を低く抑えるためである。従って、ユニー
クワードが連続してＩ回検出されないときは、再び前記
ステップ１０１に戻り、ワイドアパーチャのもとで最初
からやり直す。ユニークワードが連続してＩ回検出され
たときは、フレーム同期を確立する（ステップ１０
５）。
【００１１】そして、フレーム同期確立後もユニークワ
ードの検出を続行し（ステップ１０６）、ユニークワー
ドの連続不検出回数がＪ回未満のときはそのまま同期確
立とし、Ｊ回以上不検出のときに初めて同期外れと見做
して、再び最初のステップ１０１のワイドアパーチャに
よるユニークワード検出からやり直す（ステップ１０
７）。これは、フレーム同期確立後、回線品質の劣化に
よりユニークワードの不検出回数が増加しても、１回の
不検出では同期外れと見做さず、Ｊ回の連続不検出をも
って同期外れとし、その場合にはすみやかに同期の復帰
を図るためである。
【００１２】このように、従来のフレーム同期方式で
は、ユニークワードを検出し、その連続検出回数又は連
続不検出回数に基づいてフレーム同期を取るようにして
いる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、自動車、船
舶、航空機等の移動体を対象とする移動体衛星通信で
は、固定局間の衛星通信とは伝送路上の条件が異なり、
地球局の移動により絶えず伝送環境が変動し、特に陸上
の移動地球局と通信衛星間で建物やその他遮蔽物により
受信信号の減衰（シャドーイング）が起こるため、この
ような伝送環境下では、上記の従来のフレーム同期方式
では次のような問題が生じる。
【００１４】すなわち、上記の従来方式は、受信信号の
有無に拘らず、ユニークワードの検出を基にフレーム同
期を行うため、受信信号が遮断された無信号状態で復調
器１から出力された、正しくない復調信号により誤って
ユニークワードを検出する場合がある。この場合には、
誤検出したユニークワードの情報から受信フレームタイ
ミングを誤って設定してしまう。
【００１５】特に、移動体衛星通信においてシャドーイ
ングが想定され、変調クロック誤差が大きい場合、その
変調クロック誤差によるシャドーイング後でのフレーム
タイミングのずれに対処するためユニークワードの検出
アパーチャ幅を広くすると、その広くした検出アパーチ
ャ幅分だけユニークワードの誤検出割合が高くなり、本
来の正しいフレームタイミングを誤ったフレームタイミ
ングへ変えてしまう。
【００１６】一旦、誤ったフレームタイミングを設定す
ると、たとえ信号が復帰し、復調器１で受信信号を再生
したとしても、デスクランブラのようなフレームに同期
した信号処理系では正しい信号が得られない。更に、フ
レームタイミングの誤設定でアパーチャ信号内で本来の
ユニークワードが検出されず、フレーム同期が外れ、フ
レーム同期を初めからやり直さなければならない場合も
起こり得る。また、ユニークワードによって位相不確定
を除去している場合には、誤ったユニークワード検出時
の情報で位相を補正してしまうため、正しいデータが再
生されない。
【００１７】以上の問題のため、シャドーイングの生じ
るような伝送環境下では、従来のフレーム同期方式では
回線の信頼性が著しく損なわれる。
【００１８】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
受信信号を検出したときのみユニークワードを検出する
ことにより、上記の課題を解決したフレーム同期方式を
提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、ユニークワードにデータが多重されたフレ
ームフォーマットのディジタル信号で搬送波をディジタ
ル位相変調して得られた被変調波を受信する装置に設け
られたフレーム同期方式において、受信された前記被変
調波を復調する復調器と、受信信号入力の有無を検出す
る信号検出手段と、信号検出手段の出力検出信号に基づ
いて、前記復調器の出力復調信号及びユニークワードと
異なる固定データの一方を選択する選択回路と、ユニー
クワード検出回路、フレーム同期回路及びアパーチャ生
成回路とを有する構成としたものである。
【００２０】ここで、上記ユニークワード検出回路は選
択回路の出力信号から前記ユニークワードを検出する。
また、上記フレーム同期回路はユニークワード検出回路
の出力信号に基づきフレーム同期状態か非同期状態かを
判定し、フレームタイミングの設定とフレーム同期保持
及びフレーム同期復帰の制御を行う。更に上記アパーチ
ャ生成回路は、フレーム同期回路の出力フレームタイミ
ングから前記ユニークワード検出回路におけるユニーク
ワード検出範囲を生成する。
【００２１】
【作用】本発明では、前記信号検出手段により前記受信
信号が入力されているか否か検出され、受信信号の断
（入力無し）が検出されたときは、前記選択回路により
前記固定データを選択させ、また受信信号が入力されて
いると検出されたときは、選択回路により前記復調信号
を選択させる。従って、本発明では受信信号が入力され
ていないときは、ユニークワード検出回路には固定デー
タが入力され、ユニークワード検出回路を実質的に非作
動とすることができる。
【００２２】
【実施例】図１は本発明の一実施例のブロック図を示
す。同図中、図７と同一構成部分には同一符号を付して
ある。図１に示す実施例は、前記移動体衛星通信の移動
地球局に適用した例で、受信信号が復調器１により復調
される。この受信信号は所定フレームフォーマットのデ
ィジタル信号で、搬送波を例えば位相変調（ＰＳＫ：Ｐ
ｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔ Ｋｅｙｉｎｇ）して得られた被
変調波であり、復調器１により例えば図２に示す如きフ
レームフォーマットのディジタル信号が復調される。
【００２３】図２において、１フレームはＵＷｍ（ただ
し、ｍは１〜４のいずれか）で示すユニークワードとＤ
ｍで示すデータが時分割多重された２４０シンボルで、
これら４フレーム、９６０シンボル単位で伝送される。
伝送速度は例えば２４０シンボルが６０ｍｓで伝送され
る４０００ボーである。また、上記のユニークワードＵ
Ｗ１〜ＵＷ４はユニークワード前後やユニークワード自
身の相関、ハミング距離により決められ、例えば上記被
変調波がＱＰＳＫ（４相ＰＳＫ）の場合は、Ｉ信号では
「０００１ ０１１１０１１０１」、Ｑ信号では「００
１１ ０１０００１１０」の計２４ビットであり、また
ＤＰＳＫ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｃｉａｌＰＳＫ）では例え
ば「０１００ １０００ ０１０１ ０１１１ ０１１
０００１１ １１１０ ０１１０」なる３２ビットの固
定パターンである。
【００２４】図１において、復調器１の出力復調信号
は、電力算出回路２及び選択回路５にそれぞれ供給され
る。電力算出回路２は、後続の低域フィルタ３及び判定
回路４と共に信号検出手段９を構成している。電力算出
回路２は例えば図３に示す如く、第１の乗算器２１、第
２の乗算器２２及び加算回路２３よりなる回路構成とさ
れている。
【００２５】ここで第１の乗算器２１は復調器１の復調
信号の同相成分ｒIを２乗する回路で、第２の乗算器２
２は復調信号の直交成分ｒQを２乗する回路である。ま
た、加算回路２３はこれら乗算器２１及び２３の各出力
信号を加算して、（ｒ2 I＋ｒ2 Q）で表される加算信号を
出力する。この加算信号は、信号電力（実際には信号電
力と雑音電力の和）に応じたレベルを示す。
【００２６】低域フィルタ３は例えば図４に示す如く、
第１の乗算器３１、加算回路３２、遅延回路３３及び第
２の乗算器３４よりなる回路構成とされている。同図に
おいて、第１の乗算器３１は入力信号に定数αを乗じ
る。加算回路３２は乗算器３１及び３４の各出力信号を
加算する。遅延回路３３は入力信号の１サンプル周期遅
延する。第２の乗算器３４は遅延回路３３よりの１サン
プル周期前の信号に、定数（１−α）倍する。
【００２７】かかる構成によれば、第１の乗算器３１の
出力信号をｆ（ｔ）とし、加算回路３２の出力信号をｇ
（ｔ）、定数（１−α）＝ｋとすると、入出力の関係は ｇ（ｘ）＝ｆ（ｔ）＋ｋ・ｇ（ｔ−Ｔ） となり、これをフーリエ変換して伝達関数を求めると、
伝達関数Ｇ（ω）は次式で表される。
【００２８】 Ｇ（ω）＝１／｛１−ｋ・ｅｘｐ（−ｊωＴ）｝ これは低域フィルタ特性を示す。
【００２９】また、図１の判定回路４は図５に示すよう
に比較器４１よりなり、端子４２より入力される信号と
端子４３より入力される比較値（スレッシュホルド）と
を比較し、入力信号レベルがスレッシュホルド以上のと
きは第１の論理レベル（例えばハイレベル）、スレッシ
ュホルド未満のときは第２の論理レベル（例えばローレ
ベル）を出力する構成である。ただし、ここでは判定回
路はアナログ回路ではなく、上記と同様の動作を行うデ
ィジタル回路で構成される。
【００３０】再び図１に戻って説明するに、選択回路５
は復調器１からの復調信号と、固定データ（ここでは接
地によるオール”０”のデータ）とが入力され、これら
の入力信号の一方を、上記図５に示す構成の判定回路４
の出力信号に基づき選択して、次段のユニークワード検
出回路６に出力する。
【００３１】次に、図１に示す本実施例の動作につい
て、図６のタイムチャートと共に説明する。いま、復調
器１に図６（Ａ）に模式的に示す如く、時刻ｔ1〜ｔ3、
時刻ｔ5以降受信信号が入力されたものとする。この場
合、低域フィルタ３の出力信号レベルが図６（Ｂ）に実
線で示す如く、受信信号入力時刻ｔ1から上昇してい
き、時刻ｔ2で判定回路４の前記スレッシュホルド（図
６（Ｂ）に破線で示す）以上となる。これにより、判定
回路４は図６（Ｃ）に示す如く例えばハイレベルの受信
信号検出信号を出力する。
【００３２】選択回路５はこの受信信号検出信号が入力
された時刻ｔ2から図６（Ｄ）に模式的に示す如く、復
調器１の出力復調信号を選択してユニークワード検出回
路６へ出力する。
【００３３】その後時刻ｔ3からｔ5の期間、復調器１の
入力受信信号が前記シャドーイングなどにより減衰する
と、時刻ｔ3から低域フィルタ３の出力信号レベルが低
下し始め、時刻ｔ4で判定回路４のスレッシュホルド未
満に達する。すると、判定回路４は図６（Ｃ）に示すよ
うに、ローレベルの受信信号断検出信号を出力する。
【００３４】これにより、選択回路５は図６（Ｄ）に模
式的に示すように、時刻ｔ4から固定データを選択して
ユニークワード検出回路６へ出力する。この固定データ
は、前記したように、例えばオール”０”のような、ユ
ニークワードとは無関係なパターンに選ばれている。
【００３５】その後時刻ｔ5で再び受信信号が復調器１
に入力されると、上記の説明からわかるように、時刻ｔ
6で選択回路５は図６（Ｄ）に模式的に示す如く、復調
信号を再度選択する。以下、上記と同様の動作が繰り返
される。
【００３６】ユニークワード検出回路６は従来と同様
に、入力信号から固定パターンのユニークワードを検出
し、アパーチャ生成回路８で生成されたアパーチャ信号
で許可されているアパーチャ信号内で検出したときの
み、ユニークワード検出信号をフレーム同期回路７へ出
力する。
【００３７】フレーム同期回路７はこのユニークワード
検出信号に基づき、前記した従来方式と同様のアルゴリ
ズムで、フレームタイミングの設定、次に検出されるユ
ニークワードの時間軸上の位置の推定、同期保持及び同
期復帰の制御を行う。アパーチャ生成回路８は上記のユ
ニークワードの推定位置を基にしたタイミングで、アパ
ーチャ信号を生成し出力する。
【００３８】ここで、本実施例によれば、判定回路４に
より受信信号入力中と判定されたときには、選択回路５
から復調信号が出力されるため、上気した動作によりフ
レーム同期が維持される。これに対し、受信信号が遮断
され、受信信号が検出されないような無信号時あるいは
信号電力が低く、復調器１での再生が不可能なときに
は、判定回路４から入力断検出信号が出力されることに
より、選択回路５から固定データがユニークワード検出
回路６に入力される。
【００３９】この固定データはユニークワードとは無関
係なパターンに選ばれているから、ユニークワード検出
回路６が固定データを誤ってユニークワードとして検出
することはなく、よって、本来ユニークワードが検出さ
れない場合でのユニークワードの誤検出を防止すること
ができる。
【００４０】これにより、本実施例によれば、ユニーク
ワードの検出を基に設定するフレームタイミングの誤設
定を最小に抑え、回線の信頼性を高めることができる。
また、ユニークワードによって位相不確定性を除去して
いる場合には、上記のユニークワードの誤検出防止に伴
い、誤った位相補正を同時に防止することができる。
【００４１】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば受信信号はＯＰＱＳＫ方式などの
他のディジタル位相変調された信号を受信する装置にも
適用することができるものである。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信信号が実質的に入力されていないときは、ユニーク
ワード検出回路には固定データが入力され、ユニークワ
ード検出回路を実質的に非作動とすることができるた
め、 本来ユニークワードが検出されない場合でのユニ
ークワードの誤検出を防止することができ、従ってユニ
ークワードの検出を基に設定するフレームタイミングの
誤設定を最小に抑え、フレーム同期を安定に保持するこ
とができ、回線の信頼性向上に寄与するところ大である
という特長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のブロック図である。
【図２】フレームフォーマットの一例を示す図である。
【図３】図１中の電力算出回路の一例の構成図である。
【図４】図１中の低域フィルタの一例の構成図である。
【図５】図１中の判定回路の一例の構成図である。
【図６】図１の動作説明用タイムチャートである。
【図７】従来方式の一例のブロック図である。
【図８】図７の動作説明用フローチャートである。
【符号の説明】
１ 復調器 ２ 電力算出回路 ３ 低域フィルタ ４ 判定回路 ５ 選択回路 ６ ユニークワード検出回路 ７ フレーム同期回路 ８ アパーチャ生成回路 ９ 信号検出手段 ２１、３１ 第１の乗算器 ２２、３４ 第２の乗算器 ２３、３２ 加算回路 ３３ 遅延回路 ４１ 比較器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年１１月２２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２３】 図２において、１フレームはＵＷｍ（た
だし、ｍは１〜４のいずれか）で示すユニークワードと
Ｄｍで示すデータが時分割多重された２４０シンボル
で、これら４フレーム、９６０シンボル単位で伝送され
る。伝送速度は例えば２４０シンボルが６０ｍｓで伝送
される４０００ボーである。また、上記のユニークワー
ドＵＷ１〜ＵＷ４はユニークワード前後やユニークワー
ド自身の相関、ハミング距離により決められる。例えば
上記被変調波がＱＰＳＫ（４相ＰＳＫ）の場合に２４ビ
ットのユニークワードを用いる例として、Ｉチャンネル
に「０００１ ０１１１０１１０１」、Ｑチャンネルに
「００１１ ０１００ ０１１０」のようなパターンで
構成する。また、ＢＰＳＫ（Ｂｉｎａｒｙ ＰＳＫ）で
３２ビットのユニークワードを用いる例として「０１０
０ １０００ ０１０１０１１１ ０１１０ ００１１
１１１０ ０１１０」のような固定パターンが用いら
れる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】 ここで、本実施例によれば、判定回路４
により受信信号入力中と判定されたときには、選択回路
５から復調信号が出力されるため、上記した動作により
フレーム同期が維持される。これに対し、受信信号が遮
断され、受信信号が検出されないような無信号時あるい
は信号電力が低く、復調器１での再生が不可能なときに
は、判定回路４から入力断検出信号が出力されることに
より、選択回路５から固定データがユニークワード検出
回路６に入力される。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ユニークワードにデータが多重されたフ
    レームフォーマットのディジタル信号で搬送波をディジ
    タル位相変調して得られた被変調波を受信する装置に設
    けられたフレーム同期方式において、 受信された前記被変調波を復調する復調器と、 受信信号入力の有無を検出する信号検出手段と、 該信号検出手段の出力検出信号に基づいて、前記復調器
    の出力復調信号及び前記ユニークワードと異なる固定デ
    ータの一方を選択する選択回路と、 該選択回路の出力信号から前記ユニークワードを検出す
    るユニークワード検出回路と、 該ユニークワード検出回路の出力信号に基づきフレーム
    同期状態か非同期状態かを判定し、フレームタイミング
    の設定とフレーム同期保持及びフレーム同期復帰の制御
    を行うフレーム同期回路と、 該フレーム同期回路の出力フレームタイミングから前記
    ユニークワード検出回路におけるユニークワード検出範
    囲を生成するアパーチャ生成回路とを有し、前記信号検
    出手段により前記受信信号の断が検出されたときは、前
    記選択回路により前記固定データを選択させることを特
    徴とするフレーム同期方式。
  2. 【請求項２】 前記信号検出手段は、前記復調器の出力
    復調信号から電力を算出する電力算出回路と、該電力算
    出回路で算出された電力を平均化する低域フィルタと、
    該低域フィルタの出力信号を設定比較値と比較して受信
    信号入力の有無を判定する判定回路とからなることを特
    徴とする請求項１記載のフレーム同期方式。
  3. 【請求項３】 前記電力算出回路は、前記復調器の出力
    復調信号の同相成分を２乗する第１の乗算器と、該出力
    復調信号の直交成分を２乗する第２の乗算器と、該第１
    及び第２の乗算器の出力信号をそれぞれ加算して電力を
    示す信号を出力する加算回路とよりなることを特徴とす
    る請求項１記載のフレーム同期方式。
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