JPS606139B2 - Frame synchronization circuit - Google Patents

Frame synchronization circuit

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JPS606139B2
JPS606139B2 JP52083951A JP8395177A JPS606139B2 JP S606139 B2 JPS606139 B2 JP S606139B2 JP 52083951 A JP52083951 A JP 52083951A JP 8395177 A JP8395177 A JP 8395177A JP S606139 B2 JPS606139 B2 JP S606139B2
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JP
Japan
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synchronization
circuit
bit
frame
output
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JP52083951A
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俊二 田中
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04JMULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00Time-division multiplex systems
    • H04J3/02Details
    • H04J3/06Synchronising arrangements

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

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はディジタル伝送回線に用いられる伝送方式の
うち、同期伝送方式において使用されるフレーム同期回
路に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a frame synchronization circuit used in a synchronous transmission method among transmission methods used in digital transmission lines.

同期伝送方式においては、ある一定期間毎にデータの中
に同期ビットが挿入され、受信側において、その同期ビ
ットを検出することによりデータの識別、あるいは再合
成を行うようになっている(データ伝送では並列データ
を直列データに変換して送り出すのが普通であるので受
信側では直列データを並列データに再合成する必要があ
る。
In the synchronous transmission method, a synchronous bit is inserted into the data every certain period of time, and the receiving side identifies or recombines the data by detecting the synchronous bit (data transmission Since parallel data is usually converted into serial data and sent out, it is necessary to recombine the serial data into parallel data on the receiving side.

その際直列データの先頭を検出するための目印となるの
が同期ビットである)。同期ビットから同期ビットまで
の区間のことをフレームと称する。同鰯ビットは通常1
ビット〜数ビットで構成され、受信側で同期ビットであ
ることを確認できるよう送受間の取り決めにより一定の
規則に従っている。例えば1ビットで構成される同期ビ
ットの場合、フレーム毎に必ず反転する(第nフレーム
の同期ビットが「1」であるなら第(n+1)フレーム
では「0」)というような規則を設けておく。フレーム
同期回路には、この同期ビットを確実に速く検出し、ま
た符号誤り時になるべく同期0外れが起きないこと、あ
るいは同期外れとなった場合にも速く復旧することが要
求される。従釆のフレーム同期回路ではフレーム同期毎
に互いに同じ位相関係にある2ビットを比較し、同期ビ
ットであるに必要な条件を満たすならば同期タモードと
し、条件を満たされない場合が一定回数連続すれば同期
外れモードに切り換え「1フレーム毎に1ビット位相を
ずらして調べ、同期ビットの条件を満たすビットがあっ
た場合そのビットを同期ビットとして同期モードに戻る
ように構成さ0れてし、た。
In this case, the synchronization bit serves as a mark to detect the beginning of the serial data.) The section from synchronization bit to synchronization bit is called a frame. The same sardine bit is usually 1
It is made up of bits to several bits, and follows certain rules agreed upon between the transmitter and receiver so that the receiving side can confirm that it is a synchronous bit. For example, in the case of a synchronization bit consisting of one bit, set a rule such that it is always inverted every frame (if the synchronization bit in the nth frame is "1", it is "0" in the (n+1)th frame). . The frame synchronization circuit is required to detect this synchronization bit reliably and quickly, and to prevent synchronization 0 from occurring as much as possible when a code error occurs, or to recover quickly even when synchronization occurs. The secondary frame synchronization circuit compares two bits that have the same phase relationship each other for each frame synchronization, and if the conditions necessary for being a synchronization bit are met, it is set to synchronizer mode, and if the conditions are not met a certain number of times in a row, it is set to synchronizer mode. Switching to out-of-synchronization mode, checking the phase by shifting one bit for each frame, and if there is a bit that satisfies the conditions for a synchronization bit, that bit is configured as a synchronization bit and returning to synchronization mode.

このようなフレーム同期回路では符号誤りに対しては強
いが、検出開始時(同期外れ、あるいはシステム始動時
)から同期モードに入るまでに、符号誤りがなく、同期
ビット以外のビットが同期ビットの条件を偶然満たすと
いうことが夕なかったとしても、最悪、フレーム構成ビ
ット数と同じ数のフレームに相当する時間がかかること
になる。例えば、同期ビット1ビット十データビット7
9ビット、計80ビットで構成されるフレームの場合、
同期がとれるまで80フレームかかることがあり非常に
遅い。本発明の目的はフレーム毎にではなく、ビット毎
に同期ビットであるかどうか検査することによって、同
期がとれるまでの時間を短縮できるフレーム同期回路を
提供することにある。
Although this kind of frame synchronization circuit is robust against code errors, from the time detection starts (out of synchronization or when the system starts) until entering synchronization mode, there are no code errors and bits other than the synchronization bit are Even if the condition were to be met by chance, in the worst case, it would take time equivalent to the same number of frames as the number of frame constituent bits. For example, synchronization bit 1 bit + data bit 7
In the case of a frame consisting of 9 bits, a total of 80 bits,
It can take 80 frames to get synchronized, which is very slow. An object of the present invention is to provide a frame synchronization circuit that can shorten the time until synchronization is achieved by checking whether or not each bit is a synchronization bit, not every frame.

次に図面を用いて更に詳細に説明する。Next, a more detailed explanation will be given using the drawings.

第1図は従来のフレーム同期回路の構成例を示す。フレ
ーム同期回路には入力として直列データと、データのタ
イミングを与えるクロツクの二つが僕V給される。フレ
ームの同期は既知であってフレームの位相のみが未知な
のであるから、同期回路の出力としてはフレームの位相
、即ちフレームの先頭を表わす時刻がわかればよい。直
列データは入力端子100から入りラッチ20および同
期ビット判定回路301こ供給され、クロックは入力端
子200から入りフレーム同期カウンタ10に供給され
フレーム周波数に分周される。フレーム同期カウンター
o‘まフレーム構成するビット数(フレーム長さ)に等
しい数の内部状態を持つので、1フレームに1回だけフ
レーム周期の出力をラツチ20および外部に同期出力と
して送出する。ラツチ2川まカゥンタ10からの信号に
よりフレームごとに1ビットだけ記録し、1フレーム周
期遅らせて同期ビット判定回路301こ送る。同期ビッ
ト判定回路30ではラッチ20からの記憶データと同じ
位相の新しいデータとを比較し、ラッチされたデータが
同期ビットでありそうかそうでないかを判定する。同期
ビット判定回路30の出力によりカウンター1が動作し
、同期ビットでないと判断された回数がある一定値を越
えると同期外れモード3とし、フレーム同期カウンタ1
0の位相を一定方向に1ビットだけずらす。もしそうで
なければ同期モードを続ける。カウンター1は例えば可
逆(up/down)カウンタによって構成されト判定
回路30によって同期ビットらしいと判定されれ3ば十
1を、そうでない時一1を加え、その計数値が一定値(
例えば0)以下の時、同期外れモードとしている。この
ような同期回路ではメモリー容量は少なくて済むが、1
フレームに対して1ビットしか判定しないので、同期外
れが生じると最悪4フレーム長さだけのフレーム数を検
査しないと同期は復旧しない。同期式ディジタル伝送網
においては同期外れは全システムに波及することがある
のでなるべく短時間に復旧することが要求される。第2
図は本発明によるフレーム同期回路の一実施例である。
FIG. 1 shows an example of the configuration of a conventional frame synchronization circuit. The frame synchronization circuit receives two inputs: serial data and a clock that provides timing for the data. Since the frame synchronization is known and only the frame phase is unknown, it is only necessary to know the frame phase, that is, the time representing the beginning of the frame, as the output of the synchronization circuit. Serial data is input from an input terminal 100 and supplied to a latch 20 and a synchronization bit determination circuit 301, and a clock is supplied from an input terminal 200 to a frame synchronization counter 10 and divided into frame frequencies. Since the frame synchronization counter o' has a number of internal states equal to the number of bits constituting the frame (frame length), the frame period output is sent to the latch 20 and the outside as a synchronization output only once per frame. Only one bit is recorded for each frame by the signal from the latch counter 10, and the signal is delayed by one frame period and sent to the synchronization bit determination circuit 301. The synchronous bit determination circuit 30 compares the stored data from the latch 20 with new data having the same phase, and determines whether the latched data is likely to be a synchronous bit or not. Counter 1 is activated by the output of the synchronization bit determination circuit 30, and when the number of times it is determined that the bit is not a synchronization bit exceeds a certain value, the out-of-synchronization mode 3 is set, and frame synchronization counter 1 is activated.
Shifts the phase of 0 by 1 bit in a certain direction. If not, continue in synchronous mode. The counter 1 is constituted by, for example, a reversible (up/down) counter, and if the judgment circuit 30 judges that it is a synchronous bit, it adds 11 if 3, otherwise adds 1, and the counted value becomes a constant value (
For example, when the condition is 0) or less, the out-of-synchronization mode is set. Such a synchronous circuit requires less memory capacity, but 1
Since only one bit is determined for each frame, if synchronization occurs, synchronization will not be restored unless the number of frames equal to the length of four frames is examined in the worst case. In a synchronous digital transmission network, loss of synchronization can affect the entire system, so recovery is required as quickly as possible. Second
The figure shows an embodiment of a frame synchronization circuit according to the present invention.

フレーム同期カウンタ10は第1図と同じく、クロツク
をフレーム長さに分周するカウンタで最終的には同期出
力を発生し出力端子300‘こ送出する。データ入力端
子100から入ったデー外ま1フレーム全てのデータが
記憶回路20′に記憶され1フレーム前の同じ位相のビ
ットがビット毎に同期ビットの条件を満たすかどうか同
期ビット判定回路30′により判定される。そのビット
ごとの評価点数が付加記憶回路21に記憶され、その点
数は、同期ビット判定回路30′の出力に従って更新回
路11′によりビットごとに増減され、付加記憶回路2
1にビットごとに更新される。更新回路11′の出力は
点数評価回路40‘こも同時に加えられ、フレーム同期
カウンタ10の出力により同期ビットと見なされている
ビット評価点数が一定値より低い、すなわち過去一定フ
レ−ム数にわたって同期ビットらしくないと判断される
と同期外れモードに入り、点数評価回路40の出力のう
ち、評価点数がある点数を越えているビットの発生時点
時に初期値発生回路50が動作しフレーム同期カウンタ
10の初期値に設定することによって同期モードとなる
。従って第2図の構成によれば同期外れモード}こ入っ
てから同期が回復するまで1フレームで済む。現実には
、同期が外れてから同期外れモードに入るまでの時間、
すなわち同期ビットと見なされているビットの評価点数
が一定値以下に下がるまでの数フレームは必要であるが
、この時間は従来の構成すなわち第1図においても同様
である。また、同期が外れてから同期外れモードに入る
までの時間を短くするために評価点数の下限を上げるこ
とは可能であるが、同期ビットに符号誤りが発生した場
合、同期は外れていないのに同期外れモードに入ってし
まう事故も生じ易く不安定となるので、符号誤り率を考
慮して評価点数の下限は決められる。第2図中フレーム
同期カウンター0と初期値発生回路50とで瞬時に任意
の位相に変化できるカウンタ回路を実現していることに
なる。更新回路11′は第3図に示す構成により容易に
実現できる。
The frame synchronization counter 10, as in FIG. 1, is a counter that divides the frequency of the clock into the frame length, and ultimately generates a synchronization output and sends it to the output terminal 300'. All the data of one frame except the data input from the data input terminal 100 is stored in the storage circuit 20', and the synchronous bit judgment circuit 30' determines whether the bits of the same phase one frame before satisfy the synchronous bit condition for each bit. It will be judged. The evaluation score for each bit is stored in the additional storage circuit 21, and the score is increased or decreased for each bit by the update circuit 11' according to the output of the synchronous bit determination circuit 30'.
1 bit by bit. The output of the update circuit 11' is also applied to the score evaluation circuit 40' at the same time, and the output of the frame synchronization counter 10 indicates that the evaluation score of bits that are considered to be synchronous bits is lower than a certain value, that is, synchronous bits have been detected for a certain number of frames in the past. If it is determined that the frame synchronization counter 10 is not the same, the out-of-synchronization mode is entered, and the initial value generation circuit 50 operates when a bit whose evaluation score exceeds a certain number of points is generated among the outputs of the score evaluation circuit 40, and the initialization of the frame synchronization counter 10 is performed. By setting it to a value, it becomes synchronous mode. Therefore, according to the configuration shown in FIG. 2, it takes only one frame from entering the out-of-synchronization mode to recovering synchronization. In reality, the time from when it goes out of sync until it enters out-of-sync mode,
That is, several frames are required until the evaluation score of the bit considered as a synchronization bit falls below a certain value, but this time is the same in the conventional configuration, that is, in FIG. Additionally, it is possible to raise the lower limit of evaluation points in order to shorten the time from when synchronization is lost until entering synchronization-out mode, but if a code error occurs in the synchronization bit, even though synchronization has not been lost, Since accidents such as entering the out-of-synchronization mode are likely to occur, resulting in instability, the lower limit of the evaluation score is determined in consideration of the bit error rate. In FIG. 2, the frame synchronization counter 0 and the initial value generation circuit 50 realize a counter circuit that can instantaneously change to any phase. The update circuit 11' can be easily realized by the configuration shown in FIG.

同期ビット判定回路30′の出力は端子140から導か
れ定数切換器12を制御し正定数14か負定数15かど
ちらかの定数を選択させ、加算器13の一入力に送る。
加算器13の他の入力には付加記憶回路21の出力すな
わち評価点数が端子150より与えられ更新される。更
新出力は端子151から付加記憶回路21および点数評
価回路40へ送られる。第2図では同期ビットが1ビッ
トである場合を想定したが、この他の場合すなわち複数
のビットを用いる(例えば同期キャラクタ)場合には第
4図に示すように同期ビット判定回路30′を構成する
ことにより実現できる。
The output of the synchronization bit determination circuit 30' is led from a terminal 140 to control the constant switch 12 to select either a positive constant 14 or a negative constant 15, and sends it to one input of an adder 13.
The output of the additional storage circuit 21, that is, the evaluation score, is applied to the other input of the adder 13 from a terminal 150 and updated. The updated output is sent from the terminal 151 to the additional storage circuit 21 and the score evaluation circuit 40. In FIG. 2, it is assumed that the synchronization bit is one bit, but in other cases, that is, when multiple bits are used (for example, a synchronization character), the synchronization bit determination circuit 30' is configured as shown in FIG. This can be achieved by doing this.

第4図において端子Z160はデータ入力端子100に
接続され、信号は直列入力−並列出力シフトレジスタ3
2に導かれ、ビット同期毎に右方へシフトされる。シフ
トレジスタ出力各段のデータは各々排他的調理和回路に
導かれ、同期キャラクタ発生回路33の出力Zとビット
毎に判定される。各排他的論理和回路の出力は検出回路
31に導かれ、全てのビットが同期キャラクタに一致す
るかどうか検出される。検出回路31は、入力が全て零
であることを検出すればよいのでNOR回路にて容易に
実現できる。2検出回路31の出力は端子140からビ
ット同期毎に更新回路11′に送られる。
In FIG. 4, the terminal Z160 is connected to the data input terminal 100, and the signal is transmitted to the serial input-parallel output shift register 3.
2 and shifted to the right at every bit synchronization. The data at each stage of the shift register output is led to an exclusive sum circuit and judged bit by bit against the output Z of the synchronization character generation circuit 33. The output of each exclusive OR circuit is led to a detection circuit 31, which detects whether all bits match the synchronization character. Since the detection circuit 31 only needs to detect that all inputs are zero, it can be easily realized with a NOR circuit. The output of the 2-detection circuit 31 is sent from a terminal 140 to the update circuit 11' every bit synchronization.

記憶回路20′は定まった長さのメモリーを順次講出し
、書込みを行なうため、必ずしもランダムアクセスメモ
リ(RAM)でなくてもシフトレジスタでも実現できる
Since the memory circuit 20' sequentially stores and writes data into a memory of a predetermined length, it is not necessarily a random access memory (RAM) but can be realized by a shift register.

さらに更新回路11′の与える評価点数は例えば同期ビ
ットらしい時十Qを、そうでない時−8を加えることに
より実現できるが、この場合のQ、8は必ずしも整数で
ある必要はないので、更新回路11′はアナログ積分器
で、また付加記憶回路21はアナログレジスタで、また
点数評価回路40はアナログ比較器で実現することもで
きる。過去数フレームにわたって同期ビット条件を満た
していたかどうかを知るために評価点数のための付加記
憶回路も1フレーム構成ビット分分持ち同期外れの場合
に遠く同期回復ができるように構成される。
Furthermore, the evaluation score given by the update circuit 11' can be achieved by adding, for example, 10Q when it seems to be a synchronous bit, and -8 when it is not, but in this case Q and 8 do not necessarily have to be integers, so the update circuit Reference numeral 11' may be an analog integrator, the additional storage circuit 21 may be an analog register, and the score evaluation circuit 40 may be an analog comparator. In order to know whether the synchronization bit conditions have been satisfied over the past several frames, an additional storage circuit for storing evaluation points is also configured to have one frame's worth of bits, so that synchronization can be recovered in the event of loss of synchronization.

前述の従来型フレーム同期回路の例と比較すると、本発
明によるフレーム同期回路は同期回復に1フレームあれ
ば充分であるから、フレーム構成ビット数倍、すなわち
8坊昔のスピードが得られることになる。
Compared to the example of the conventional frame synchronization circuit described above, the frame synchronization circuit according to the present invention requires only one frame to recover synchronization, so the speed can be increased by twice the number of frame configuration bits, that is, eight times faster than before. .

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のフレーム同期回路の一例を示し、第2図
は本発明の一実施例を示し、第3図は第2図における更
新回路11′の一例を示し、第4図は複数の同期ビット
(同期キヤラクタ)を用いた時の同期ビット判定回路の
構成例を示す。 loo・・.・・・データ入力端子、200・・・・・
・クロツク入力端子、300・・・・・・同期出力端子
、10…・・・フレーム同期カウンタ、20・・…・記
憶回路、21・・・・・・付加記憶回路、30,30′
・・・・・・同期ビット判定回路、11・・・・・・可
逆カウンタ、11′・・・・・・更新回路、40…・・
・点数評価回路、50・・・・・・初期値発生回路。劣
1図 第2図 弟3図 系4図
FIG. 1 shows an example of a conventional frame synchronization circuit, FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, FIG. 3 shows an example of the update circuit 11' in FIG. 2, and FIG. An example of the configuration of a synchronous bit determination circuit when using a synchronous bit (synchronous character) is shown. Loo... ...Data input terminal, 200...
・Clock input terminal, 300... Synchronization output terminal, 10... Frame synchronization counter, 20... Memory circuit, 21... Additional memory circuit, 30, 30'
...Synchronization bit determination circuit, 11...Reversible counter, 11'...Update circuit, 40...
・Score evaluation circuit, 50...Initial value generation circuit. Inferior figure 1 figure 2 younger brother figure 3 lineage 4 figure

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 1フレームを構成する全ビツトを記憶することでき
る第一の記憶回路と、同期ビツト判定回路と、位相可変
なフレーム同期カウンタと、前記同期ビツト判定回路の
出力により評価点数を増減させる更新回路と、フレーム
構成ビツト全てに対する評価点数を記憶する容量を有す
る第二の記憶回路とを備え、前記同期ビツト判定回路に
より、受信データと、前記第一の記憶回路から供給され
る1フレーム前のデータとがビツト毎に判定され、判定
結果によつて前記付加記憶回路に記憶されているビツト
毎の評価点数が前記更新回路において更新され、前記更
新回路の出力により前記フレーム同期カウンタの位相を
制御するようにしたことを特徴とするフレーム同期回路
1. A first storage circuit capable of storing all bits constituting one frame, a synchronization bit determination circuit, a phase-variable frame synchronization counter, and an update circuit that increases or decreases the evaluation score based on the output of the synchronization bit determination circuit. , a second memory circuit having a capacity to store evaluation scores for all frame constituent bits, and the synchronization bit determination circuit distinguishes received data from one frame previous data supplied from the first memory circuit. is determined for each bit, and based on the determination result, the evaluation score for each bit stored in the additional storage circuit is updated in the update circuit, and the phase of the frame synchronization counter is controlled by the output of the update circuit. A frame synchronization circuit characterized by:
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