JPS632377B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、衛星通信方式として適するTDMA
（時分割多元接続）通信方式の同期方式に関する。
特に超フレーム同期を確立するための装置に関す
るものである。

従来、複数の局が１つの中継器を時分割的に共
用して相互に通信を行うTDMA衛星通信系にお
いては、同期の基準となる１つの特定の局（以下
「基準局」と呼ぶ。）から送信された同期用基準ワ
ードを他の局（以下「一般局」と呼ぶ。）におい
て正しく受信判別し、これを受信の時間基準とし
て時分割フレームに対して受信同期を確立してい
る。

このような通信系においては、複数の一般局が
衛星中継器の入力における時間軸上で一致するよ
うな時分割フレームタイミングで同時に通信容量
を変更する場合や、特定の時分割フレームの周期
で基準局から制御情報を複数の一般局に送信する
場合に、しばしば複数の連続した時分割フレーム
を周期とする超フレームが定義される。

この超フレームは通常、時分割フレームのＭ分
の１（たたじＭは２以上の整数）の周期を持つて
いる。通信系に参加しようとする一般局は速やか
にこの超フレームの同期を確立すること、および
一度確立された超フレーム同期の監視を連続的に
行うことが必要である。

従来の方式によると、基準局は同期用基準ワー
ドを超フレーム周期の識別のために、その周期で
パターン変調して送信し、一般局ではこれを正し
く受信判別し受信超フレームの時間基準として受
信超フレーム同期の確立を行う。

第１図は、従来例による送信側の説明図であ
る。第１図で、同期用基準ワードRUWは排他的
論理和ゲート１の一方の入力に導かれている。ま
た、クロツク信号ｄが導かれた送信超フレームカ
ウンタ２のあらかじめ定められた初期値信号ｃ
は、デコーダ３に導かれている。このデコーダ出
力ｂは前記排他的論理和ゲート１の他方の入力端
子に導かれている。

第２図は、第１図に×印で示した点の入力ある
いは出力波形を示す動作タイムチヤートである。
第２図で、ＦはＭ時分割フレームで構成された１
超フレームを示す。

第３図は、従来例による受信側の説明図であ
る。ゲート５の出力は検出器６に導かれている。
この検出器６の出力は受信超フレームカウンタ７
に導かれている。この受信超フレームカウンタ７
には初期値設定回路８が接続されている。この受
信超フレームカウンタ７および前記検出器６の出
力は、排他的論理和ゲート９の入力端子にそれぞ
れ導かれている。この排他的論理和ゲート９の出
力は、フリツプフロツプ１０のセツト端子に導か
れている。

このような装置で、まず送信側の動作を説明す
る。基準局において、同期用基準フードRUWの
送信周期を持つクロツク信号ｄにより、計数動作
している送信超フレームカウンタ２の値があらか
じめ定められた初期値になつたとき、これをデコ
ーダ３でデコードする。この出力信号ｂにより、
送信すべき同期用基準ワードRUWの極性を排他
的論理和ゲート１を経て反転して送信する。この
動作により基準局から送信される同期用基準ワー
ドRUWは第２図に示されるように超フレームＦ
に１回の割合で、極性の反転した同期用基準ワー
ド（以下「補の同期用基準ワード」
と呼ぶ。）となり、このタイミングが超フレーム
周期の識別に利用される。

次に、一般局における受信側の動作を説明す
る。一般局において同期用基準ワードRUWまた
は補の同期用基準ワードを含む受信信号系
列ｅは、あらかじめ時分割フレーム中の定められ
た時間位置に発生する基準局アパーチヤーゲート
信号ｆにより制御され、ゲート５によつて同期用
基準ワードRUWまたは補の同期用基準ワード
RUWのみが抽出される。この検出信号ｇは補の
同期用基準ワードのみを検出する検出器６
により検出され、出力信号ｈを得る。この出力信
号ｈにより受信超フレームカウンタ７を基準局に
おいて定められているような初期値にプリセツト
する。このようにして一般局は受信超フレーム同
期を確立する。

また、一般局において超フレーム同期が確立す
ると、受信超フレームカウンタ７からの超フレー
ムタイミング信号ｉと、基準局から送信された超
フレームタイミングを表わす信号ｈが、常に時間
軸上で一致することを監視して、この結果により
超フレーム同期外れを検出することができる。

このように従来の方式によると、一般局は最初
に受信超フレーム同期を確立する場合に、基準局
によつて定義された超フレームタイミングを検出
するまで受信超フレームカウンタ７をプリセツト
することができず、最悪の場合には１超フレーム
の期間にわたり超フレームタイミング検出を待た
ねばならない。また、超フレーム同期が確立して
いることを監視する場合に、判定が超フレームに
１度の割合でしかできないため、超フレーム同期
外れに対して速やかに再引きこみ動作を開始する
ことができない等の欠点を有する。

本発明はこの点を改良するもので、一般局にお
いて超フレーム中のいかなる位相のタイミングを
受信したとしてもその位相にかかわらず、また特
別に超フレーム中の位相情報を送信データに付加
することなく超フレームの周期に対して十分短い
時間で受信超フレーム同期を確立することがで
き、超フレーム同期確立後は同期用基準ワード
RUWを送信する周期でその同期状態を判定しう
る超フレーム同期装置を提供することを目的とす
る。

本発明は、同期の基準となるバースト信号を送
信する１個の基準局と、この基準局の送信する信
号に同期して割当てられたタイミングにバースト
信号の送信を行う複数の一般局とを含み、前記基
準局とこの一般局との送信する信号が超フレーム
を構成する時分割多元接続方式の超フレーム同期
方式において、前記基準局に、超フレーム周期以
上の周期の位相を判別することができこの超フレ
ーム周期でリセツトされる符号系列を発生する手
段と、前記同期の基準となるバースト信号に含ま
れるユニークワードを前記手段の発生する符号系
列により正補変調する手段とを備え、前記一般局
に、前記基準局から受信した前記ユニークワード
の正補に変調された状態を検出する手段と、この
手段により検出された正補に変調された状態を示
すパターンから超フレームの位相を決定しその位
相に受信超フレームカウンタを同期させる手段と
を備えたことを特徴とする また、正補に変調された状態を検出する手段
に、受信されたユニークワードと基準局から送信
された正変調のユニークワードとのハミング距離
を求める手段と、受信されたユニークワードと記
憶された標準のユニークワードとを比較し全ビツ
トが一致する場合と全ビツトが不一致の場合との
間に定められた値をしきい値として一致するビツ
ト数がこのしきい値より大きいか小さいかによつ
て受信されたユニークワードの正補に変調された
状態を判定する手段とを含むことが好ましい。

また、一般局に、正補に変調された状態を判定
する手段の判定の結果と、ハミング距離とを同期
用基準バーストが受信される周期で連続的に記憶
する記憶手段と、ハミング距離を積算することに
より正補変調された状態のパターンの確からしさ
を演算する手段と、この手段により演算された確
からしさが所定の値以上であるときに決定された
位相を有効とする手段とを備えることが好まし
い。

本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第４図および第５図は、本発明一実施例の要部ブ
ロツク構成図である。

第４図は、送信側装置の要部ブロツク構成図で
ある。第１図で示した従来例と比較すると、符号
系列発生器１２を設け、同期基準ワードRUWを
この符号系列発生器１２の出力により正補変調す
るところに特徴がある。

すなわち、クロツク信号は符号系列発生器１２
にも与えられ、この符号系列発生器１２のプリセ
ツト端子PSには前記デコーダ３の出力が導かれ
る。また、初期パターン発生回路１３がこの符号
系列発生器１２に接続される。この符号系列発生
器１２の出力は前記排他的論理和ゲート１の一方
の入力端子に導かれる。この排他的論理和ゲート
１の他の入力には同期基準ワードRUWが導かれ
ている。

他の点は第１図に示した従来例と同様である。

第５図は、受信側装置の要部ブロツク構成図で
ある。ゲート１５の出力はシフトレジスタ１６に
導かれている。このシフトレジスタ１６の読出内
容は比較器１７の一方に導かれている。この比較
器１７の他の入力には既知の同期基準ワード
RUWパターンｍが導かれている。この比較器１
７の出力は比較器１８の被比較値端子に導かれて
いる。この比較器１８の比較基準値端子にはしき
い値ｏが導かれている。この比較器１８の出力は
Ｎ段のシフトレジスタ１９に導かれている。この
シフトレジスタ１９のクロツク端子には受信フレ
ームクロツク信号ｑが導かれている。このシフト
レジスタ１９の読出内容は比較器２０の一方の入
力端子に導かれている。

また、フレームナンバーカウンタ２１のクロツ
ク端子には高速クロツクｖが導かれている。この
フレームナンバーカウンタ２１の出力はパターン
発生器２２に導かれている。このパターン発生器
２２の出力は前記比較器２０の他の入力端子に導
かれている。このフレームナンバカウンタ２１の
出力は受信超フレームカウンタ２３にプリセツト
値として導かれている。この受信超フレームカウ
ンタ２３には受信フレームクロツク信号ｑが導か
れている。この受信フレームカウンタ２３の出力
は信号発生器２４に導かれている。

この信号発生器２４の出力および前記比較器１
８の出力は排他的論理和ゲート２５の入力端子に
それぞれ導かれている。この排他的論理和ゲート
２５の出力はフリツプフロツプ２６のリセツト端
子に導かれている。このフリツプフロツプ２６の
出力はゲート２７の一方の入力端子に導かれてい
る。このゲート２７の他の入力端子には前記比較
器２０の出力が導かれている。このゲート２７の
出力は前記フレームナンバーカウンタ２１に導か
れるとともにモノマルチバイブレータ回路２８に
導かれている。このモノマルチバイブレータ回路
２８の出力は前記受信超フレームカウンタ２３の
プリセツト端子および前記フリツプフロツプ２６
のセツト端子にそれぞれ導かれている。

このような装置の動作をまず送信側について第
４図を用いて説明する。基準局において、同期基
準ワードPUW送信の周期を持つクロツク信号ｄ
により、あらかじめ定められた周期（超フレーム
の周期に相当する。）で計数動作している基準局
の送信超フレームカウンタ２の値が、あらかじめ
設定された初期値（通常は「０」）になると、こ
の出力をデコーダ３がデコードする。この出力信
号ｂによつて符号系列発生器１２のあらかじめ定
められた初期パターンがプリセツトされ、超フレ
ームの周期以上の周期を持つ位相を判別しうる符
号系列（たとえばＭ系列）の符号を発生する。こ
の符号系列出力により排他的論理和ゲート１を経
て送信する同期基準ワードRUWの極性が正補変
調され送信される。

したがつて、この符号系列発生器１２の、符号
系列出力が「１」の時は正の同期基準ワード
RUWが、「０」の時は補の同期基準ワード
が出力信号ａとしてえられる。

次に、受信側の動作を第５図によつて説明す
る。一般局において、同期基準ワードRUWまた
は補の同期基準ワードを含んだ受信信号ｊ
はフレーム中のあらかじめ定められた時間位置の
基準局アパーチヤーゲート信号ｋにより制御され
るゲート１５により、同期基準ワードRUWを構
成するビツト数を長さに持つシフトレジスタ１６
にサンプリングされ、直並列変換が行われて並列
パターン信号ｅが得られる。この並列パターン信
号ｅは、あらかじめ定められている送信されたは
ずの同期基準ワードRUWのパターン信号ｍと比
較器１７で比較され、その比較結果がバイナリー
出力ｎで得られる。この出力ｎをハミング距離情
報と定義する。さらに、その出力信号ｎが同期基
準ワードRUWのビツト数の1/2の値を持つしき
い値信号ｏと比較器１８で比較される。しきい値
ｏより大きい場合には同期基準ワードRUWを受
信したとして「１」を得、小さい場合には補の同
期基準ワードを受信したとして「０」を得
る。この受信同期基準ワードRUWの判定信号ｐ
は同期基準ワードRUWの送信周期を持つ受信フ
レームクロツクｑにより、超フレーム中の位相を
判定するのに十分な回数Ｎ回にわたり正補パター
ン判定のためのＮ段シフトレジスタ１９に取込ま
れる。このシフトレジスタ１９により信号ｐが直
並列変換され、正補パターンｒが得られる。この
パターン信号ｒは、１同期基準ワードRUWの送
信周期の間に超フレームを構成する時分割フレー
ム数を計数させる高速クロツクｖで計数動作する
フレームナンバーカウンタ２１の出力ｓによつて
定められる、既知の送信変調パターンを発生する
パターン発生器１２のパターン出力ｔと比較器２
０において比較される。すなわち、このパターン
出力ｔはフレームナンバー信号ｓに一対一で対応
する。

一致が成立したときに出力信号ｕが出力され、
フレームナンバーカウンタ２１をその時の状態が
保持されるように停止させる。それと同時に、同
期基準ワードRUW送信の周期を持つ受信フレー
ムクロツクｑで計数動作をしている受信超フレー
ムカウンタ２３に、前記のようにして得られたフ
レームナンバ信号ｓを強制的にプリセツトすると
ともに、超フレーム同期正常を示すフリツプフロ
ツプ１６をセツトし、比較器２０の一致出力Ｕを
禁止する。このようにしてＮ回の同期基準ワード
RUWまたは補の同期基準ワードを受信す
ることにより超フレーム同期を確立する。

次に、超フレームの同期状態を監視する動作に
ついて説明する。前記の超フレーム同期回路は、
同期基準ワードRUWの送信周期で常に動作し、
その周期毎に新たな同期基準ワードRUWの極性
を示す信号ｐが得られる。一方、超フレーム同期
の確立した受信超フレームカウンタ２３の計数出
力ωの値に基づき、あらかじめ定められた正補状
態を示す極性信号を発生する信号発生器２４によ
りその時の同期基準ワードRUWの極性を示す信
号ｘを得る。正常同期状態ではこの信号ｘと受信
同期基準ワードRUWの極性信号ｐは常に一致し
ているはずである。したがつて、これらの２つの
信号を排他的論理和ゲート２５にて比較し、この
比較結果を示す信号ｙを得て、これが不一致のと
きには同期外れが発生したとして再びフリツプフ
ロツプ２６をリセツトし同期確立動作を再開させ
る。

このようにして本発明によると、常に超フレー
ム同期状態を監視することが可能であり、従来の
方法に比べ著しく短時間に再同期ひきこみ動作を
行うことができる。

第６図は、本発明第二実施例の要部ブロツク構
成図である。第５図に示した第一実施例が受信さ
れた同期基準ワードRUWの正補状態を一定のし
きい値により判定して、その結果得られた正補連
続状態に基ずき超フレームにおける位相を判別す
ることを特徴とするのに対して、この第二実施例
は正補パターンの確からしさを定量的に判定する
手段を備えたことを特徴とする。

すなわち、第６図でゲート１５の出力はシフト
レジスタ１６に導かれている。このシフトレジス
タ１６の読出内容は比較器１７の一方に導かれて
いる。この比較器１７の他の入力には既知の同期
基準ワードRUWパターンｍが導かれている。こ
の比較器１７の出力はデータ反転回路３０に導か
れるとともに比較器１８の一方の入力端子に導か
れている。この比較器１８の他の入力端子にはし
きい値ｏが導かれている。この比較器１８の出力
はデータ反転回路３０およびシフトレジスタ３１
にそれぞれ導かれている。

データ反転回路３０の出力は記憶回路３２に導
かれている。この記憶回路３２の出力は加算器３
３に導かれている。この加算器３３の出力は比較
器３４の一方の入力端子に導かれている。この比
較器３４の出力はゲート３５の一方の入力端子に
導かれている。このゲート３５の他の入力端子に
は前記レジスタ３１の出力が導かれている。この
ゲート３５の出力は比較器３６に導かれている。
また、前記記憶回路３２およびシフトレジスタ３
１にはクロツク信号βがそれぞれ導かれている。

このような回路構成で、同期基準ワードRUW
または補の同期基準ワードを含む受信信号
系列ｊから同期基準ワードRUWまたは補の同期
基準ワードの並列パターンｅを得て、これ
を既知の同期基準ワードRUWパターン信号ｍと
比較し、ハミング距離情報ｎを得る。これをしき
い値ｏと比較し正補状態信号ｐを得るまでの過程
は第一実施例と全く同様である。

ハミング距離情報ｎとしきい値ｏとの比較の結
果は、正の同期基準ワードRUWパターンが受信
されたと判定された場合には、データ反転回路３
０は動作せず、ハミング距離情報ｎがそのままデ
ータ反転回路３０の出力αとして得られる。また
補の同期基準ワードが受信されたと判定さ
れた場合には、データ反転回路３０によりハミン
グ距離情報ｎが反転して、出力信号αとして補の
同期基準ワードに対するハミング距離情報
が得られる。毎回、同期基準ワードRUWまたは
補の同期基準ワードを受信するたびに、こ
れらの信号αおよびｐが得られハミング距離情報
αは記憶回路３２に、同期基準ワードRUWの極
性を示す信号ｐは超フレーム中の位相を判別する
のに十分なＮの段数を持つシフトレジスタ３１に
それぞれ同期基準ワードRUW送信の周期を持つ
クロツク信号βに同期して取込まれる。ここで、
記憶回路３２はシフトレジスタ３１と同様にＮ語
の記憶容量を持ち常に最新のＮ語のデータが記憶
されるようになつている。

このようにして、新しい同期基準ワードRUW
が受信される度に受信正補パターンγが送出され
るが、その受信正補パターンγが超フレーム中の
位相判別に使用できる程度に確かであるかどうか
の判定は、加算器３３を用いて行われる。すなわ
ち、この加算器３３は毎回Ｎ語にわたりハミング
距離情報を加算する。この加算器３３の加算結果
εは、現在得られている正補パターンγの確から
しさを定量的に示すものであり、この値εはあら
かじめ定められたしきい値と比較器３４にて比較
され、これがしきい値以上の場合にのみ正補パタ
ーンγが超フレームの位相を判別するために使用
される。これはゲート３５の制御により行われ
る。

ここで、第６図における比較器３６は、第５図
に示されている第一実施例の比較器２０に相当す
る。

以下、超フレーム同期確立までの過程は、前記
第一実施例と同様である。

以上説明したように本発明によれば、超フレー
ムの位相を超フレーム周期の中で速やかに判別す
ることができ、しかも超フレームの同期状態監視
を連続的に行うことができるので長い周期の超フ
レーム構造を持つ通信系においても、その通信系
に参加しようとしている一般局は超フレーム同期
確立までに要する時間を短かくすることができ
る。また、超フレーム同期が外れた場合でも、次
の超フレーム周期を待たずに短い時間で、正しく
これを検出し、再同期を設定することが可能とな
る等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の送信側要部ブロツク構成図。
第２図は第１図に×印で示した点の入力あるい
は、出力波形を示す動作タイムチヤート。第３図
は従来例の受信側要部ブロツク構成図。第４図は
本発明第一実施例の送信側要部ブロツク構成図。
第５図は本発明第一実施例の受信側要部ブロツク
構成図。第６図は本発明第二実施例の要部ブロツ
ク構成図。 １，９，２５……排他的論理和ゲート、２……
送信超フレームカウンタ、３……デコーダ、５，
１５，２７……ゲート、６……検出器、７，２３
……受信超フレームカウンタ、８……初期値設定
回路、１０……フリツプフロツプ、１２……符号
系列発生器、１３……初期パターン発出回路、１
６，１９，３１……シフトレジスタ、１７，１
８，２０，３４，３６……比較器、２１……フレ
ームナンバカウンタ、２２……パターン発生器、
２４……信号発生器、２８……モノマルチバイブ
レータ、３０……データ反転回路、３２……記憶
回路、３３……加算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同期の基準となるバースト信号を送信する１
   個の基準局と、この基準局の送信する信号に同期
   して割当てられたタイミングにバースト信号の送
   信を行う複数の一般局とを含み、前記基準局とこ
   の一般局との送信する信号が超フレームを構成す
   る時分割多元接続方式の超フレーム同期方式にお
   いて、前記基準局に、超フレーム周期以上の周期
   の位相を判別することができこの超フレーム周期
   でリセツトされる符号系列を発生する手段と、前
   記同期の基準となるバースト信号に含まれるユニ
   ークワードを前記手段の発生する符号系列により
   正補変調する手段とを備え、前記一般局に、前記
   基準局から受信した前記ユニークワードの正補に
   変調された状態を検出する手段と、この手段によ
   り検出された正補に変調された状態を示すパター
   ンから超フレームの位相を決定しその位相に受信
   超フレームカウンタを同期させる手段とを備えた
   ことを特徴とする超フレーム同期方式。 ２ 正補に変調された状態を検出する手段に、受
   信されたユニークワードと基準局から送信された
   正変調のユニークワードとのハミング距離を求め
   る手段と、受信されたユニークワードと記憶され
   た表示のユニークワードとを比較し全ビツトが一
   致する場合と全ビツトが不一致の場合との間に定
   められた値をしきい値として一致するビツト数が
   このしきい値より大きいか小さいかによつて受信
   されたユニークワードの正補に変調された状態を
   判定する手段とを含む特許請求の範囲第１項記載
   の超フレーム同期方式。 ３ 一般局に、正補に変調された状態を判定する
   手段の判定の結果と、ハミング距離とを同期用基
   準バーストが受信される周期で連続的に記憶する
   記憶手段と、ハミング距離を積算することにより
   正補変調された状態のパターンの確からしさを演
   算する手段と、この手段により演算された確から
   しさが所定の値以上であるときに決定された位相
   を有効とする手段とを備えた特許請求の範囲第２
   項記載の超フレーム同期方式。