JP2558269B2 - Frame synchronization method - Google Patents
Frame synchronization methodInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は音声のデイジタル伝送におけるフレーム同期
方式に関するものである。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a frame synchronization system in digital transmission of voice.
従来の装置は、同期引込みに要する時間を短縮するた
めに同期引込過程においては、送信側から、通常のフレ
ーム同期パターンに代えて、そのビツト数を増加したフ
レーム同期パターンを送り、受信側では、このビツト数
の増加したフレーム同期パターンに対して、同期引込み
動作を行う方式が考えられている（特開昭55−161448号
公報）。なお、この種の装置として関連するものには、
特開昭60−87538等がある。The conventional device, in order to reduce the time required for the synchronization pull-in, in the synchronization pull-in process, from the transmission side, instead of the normal frame synchronization pattern, sends a frame synchronization pattern with an increased number of bits, the receiving side, A method has been proposed in which a sync pull-in operation is performed for a frame sync pattern with an increased number of bits (Japanese Patent Laid-Open No. 161448/55). In addition, related to this type of device,
There is JP-A-60-87538.
上記従来知られているフレーム同期方式は、フレーム
同期パターンを、同期状態によつて、切換えるために、
送信側と受信側で、そのための情報信号のやりとりを行
なう必要がある。すなわち、受信側で同期はずれの状態
が生じたことを送信側に伝え、送信側からは、これに対
応してビツト数を増加したフレーム同期パターンを送
り、これを受けて、受信側では、同期引込み動作を開始
する。同期引込み動作が完了すると、そのことを送信側
に知らせる信号を受信側から送信側に送り、これを受け
て送信側では、通常のフレーム同期パターンに戻すこと
になる。以上のように、切換えのための情報信号の受渡
しに要する時間は、受信側に於て同期はずれから、再び
同期確立して、通常の信号に戻るまでの時間（この間は
音声が停止する）の中で回線遅延に起因する分（以後片
道Tlとする）に着目すると、２往復となり合計Tlの４倍
となる。今仮に、衛星通信等遠距離の場合を考えて、Tl
＝0.6秒として計算すると2.4秒となる。以上のように、
回路遅延が大きい場合、従来技術は、わざわざフレーム
同期パターンを切換えて、同期引込時間を短縮したにも
かゝわらず、そのための情報受渡のために要する時間に
よつて、改善効果が相殺されてしまうという問題点があ
つた。The above-mentioned conventionally known frame synchronization method switches the frame synchronization pattern according to the synchronization state,
It is necessary for the transmitting side and the receiving side to exchange information signals therefor. That is, the receiving side notifies the transmitting side that an out-of-synchronization state has occurred, and the transmitting side sends a frame synchronization pattern with an increased number of bits in response to this, and the receiving side receives the synchronization. Start the pull-in operation. When the synchronization pull-in operation is completed, a signal notifying the transmission side is sent from the reception side to the transmission side, and in response to this, the transmission side returns to the normal frame synchronization pattern. As described above, the time required for the transfer of the information signal for switching is the time from the loss of synchronization on the receiving side until the synchronization is established again and the signal returns to the normal signal (the voice is stopped during this period). Focusing on the portion due to the line delay (hereinafter, one-way T l ), the number of round trips is two, which is four times the total T l . Considering the case of long distance such as satellite communication, T l
= 2.4 seconds when calculated as 0.6 seconds. As mentioned above,
When the circuit delay is large, the conventional technique purposely switches the frame synchronization pattern to shorten the synchronization pull-in time, but the improvement time is offset by the time required for information transfer. There was a problem that it would end up.
本発明の目的は、回線遅延時間に関係なく、同期はず
れ時の、再同期引込み時間の短縮を計ることにある。An object of the present invention is to reduce the re-synchronization pull-in time when synchronization is lost regardless of the line delay time.
上記目的を達成するため、同期状態にかゝわらず送信
フレーム同期パターンは、常に一定として受信側におけ
る同期はずれ時には、受信側に於てのみ同期引込みのた
めの対応を行なう様にしたものである。In order to achieve the above object, the transmission frame synchronization pattern is always constant regardless of the synchronization state, and when the reception side is out of synchronization, only the reception side responds to the synchronization pull-in. .
上記、受信側に於ける対応とは、受信した音声信号の
特定情報ビットをフレーム同期パターンの一部として使
用することである。音声のデイジタル伝送に於て、その
振巾情報を送るための振巾ビツトと呼ばれる領域につい
ては、音声のレベル（振巾）が一定値以下では、固定
（一般的には“0"）であるビツトが存在することに着目
したものである。即ち、上記固定ビツト（固定ビツトの
数は、音声レベルが低い程増加する）については、同期
パターンと見なして、同期引込動作の時に通常のフレー
ム同期パターンに加えて照合することにより、等価的に
フレーム同期パターンのビツト数を増加した効果が得ら
れる様にしたものである。The correspondence on the receiving side is to use the specific information bit of the received audio signal as a part of the frame synchronization pattern. In digital voice transmission, the area called the amplitude bit for transmitting the amplitude information is fixed (generally "0") when the audio level (amplitude) is below a certain value. It focuses on the existence of bits. That is, the fixed bits (the number of fixed bits increases as the voice level decreases) are regarded as a synchronization pattern, and are compared in addition to the normal frame synchronization pattern at the time of the sync pull-in operation, so that they are equivalently equivalent. The effect is obtained by increasing the number of bits of the frame synchronization pattern.
なお、本方式は音声レベルが一定値以下の場合に有効
に働くため、レベル検出回路を設けて、通常動作（通常
のフレーム同期パターンによる同期引込）と音声振巾情
報ビツトを附加した動作の切換えを行なう様にするか、
一定時間経過して同期確立しなかつた場合に、通常動作
に戻す様にすれば良い。Since this method works effectively when the audio level is below a certain level, a level detection circuit is provided to switch between normal operation (synchronization pull-in by a normal frame synchronization pattern) and operation with voice amplitude information bit added. Or do
If the synchronization is not established after a certain period of time, the normal operation may be restored.
以下、本発明を実施例により説明する。第１図は本発
明の一実施例における信号のフレーム構成を示す。第１
図に於て、Tfは１フレーム期間を示す。同じく１は送信
信号の構成を示し、Ｆはフレーム同期パターン（ビツト
数＝３ビツト）、ｓ′は音声信号の振幅情報中の特定ビ
ツト（振巾一定レベル以下では固定となるビツトで、こ
ゝでは、ビツト数＝２ビツトの場合を示す）、ｓは振巾
情報ビツトを除く、音声情報である。同じく２は、受信
側に於ける、同期をとるための通常時の照合パターンの
構成（１のＦに対応）、３は、同じく、同期はずれ時の
照合パターンの構成（１のＦとｓ′に対応）をそれぞれ
示すものである。第２図及び第３図は、受信側に於ける
同期状態とそれに対応して用いられる照合パターンの種
類を示すものである。第２図は、音声レベルが一定のし
きい値以下の場合で、ａは通常の同期確立期間、ｂは同
期引込み期間をそれぞれ示し、期間ａでは、照合パター
ン２を用い、期間ｂでは、照合パターン３を用いること
を示している。第３図は、音声レベルが一定のしきい値
以上の場合で、期間ｂで照合パターン３を用いることが
出来ず、照合パターン２を用いる場合を示すものであ
る。Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. FIG. 1 shows a frame structure of a signal in an embodiment of the present invention. First
In the figure, T f indicates one frame period. Similarly, 1 indicates the structure of the transmission signal, F is a frame synchronization pattern (the number of bits = 3 bits), and s'is a specific bit in the amplitude information of the voice signal (a bit that is fixed when the amplitude is below a certain level. Shows the case where the number of bits = 2 bits), and s is the voice information excluding the amplitude information bit. Similarly, 2 is the structure of the collation pattern in the normal state for synchronization on the receiving side (corresponding to F of 1), 3 is the structure of the collation pattern at the time of loss of synchronization (F of 1 and s ′). Corresponding to) respectively. 2 and 3 show the synchronization state on the receiving side and the types of matching patterns used in correspondence therewith. FIG. 2 shows a case where the voice level is below a certain threshold value, where a is a normal synchronization establishment period and b is a synchronization pull-in period, respectively. It shows that pattern 3 is used. FIG. 3 shows a case where the collation pattern 3 cannot be used in the period b and the collation pattern 2 is used when the voice level is equal to or higher than a certain threshold value.
次に、上記音声レベルとその振巾ビツトの固定ビツト
数との関係について考察し、本発明をより有効ならしめ
るために、音声の一定レベル以下に於て、より多くの固
定ビツトを得る方法について述べる。第４図は、μ−25
5PCM標準のコーデイングルールを示すものである。同図
に於て、横軸はアナログ入力信号レベル（相対値）に対
応し、縦軸は、デイジタル変換されたコードバリユー及
び入力レベルに対応する固定ビツト数を示すものであ
る。同図より明らかなごとく、入力レベル上限が479で
は、固定ビツト数１ビツト、同様に入力レベル上限が95
では、２ビツト、同様に入力レベル上限31では３ビツト
となり、入力レベルが低い程固定ビツトの数は増加す
る。ここで入力信号は、音声信号であるが、実際には、
背景雑音も含まれるため、利用する固定ビツト数を多く
取りすぎると、動作可能な信号上限が低くなり、使用室
内環境によつては背景雑音レベルの方が大きくなる可能
性があり、実際には、音声信号がない場合に於ても、同
期引込み期間で有効に動作しないケースが考えられる。
第５図は、この様なケースを出来るだけ減少させるため
第４図に示したコーデイングルールの曲線を下方に平行
移動したものである。こうすることにより、固定ビツト
数1,2,3に対応する、入力上限レベルは、2015,479,223
となり第４図の479,95,31に対し４〜７倍と拡大され
る。さらに、同図に於いて入力レベル95以下はカツトさ
れるため、このレベル以下の雑音もカツトされるため、
S/N（信号対雑音の比）も改善される。一方低レベルが
カツトされることによる音質劣化（波形歪による）が懸
念されるが実施例の場合、最大振巾に対して、１％程度
のカツトに相当し、伝送系全体の劣化量に比べ問題のな
いレベルである。Next, the relationship between the voice level and the number of fixed bits of the amplitude bit will be considered, and in order to make the present invention more effective, a method for obtaining more fixed bits at a certain level of the voice or lower. Describe. Fig. 4 shows μ-25
This shows the coding rules of the 5PCM standard. In the figure, the horizontal axis represents the analog input signal level (relative value), and the vertical axis represents the digitally converted code value and the fixed bit number corresponding to the input level. As is clear from the figure, when the input level upper limit is 479, the fixed bit number is 1 bit, and similarly, the input level upper limit is 95 bits.
In the case of 2 bits, similarly, the upper limit of the input level 31 becomes 3 bits, and the number of fixed bits increases as the input level becomes lower. Here, the input signal is a voice signal, but in reality,
Since the background noise is also included, if too many fixed bits are used, the upper limit of the operable signal becomes low, and the background noise level may be higher depending on the indoor environment in use. , Even if there is no audio signal, it is possible that it does not operate effectively during the sync pull-in period.
FIG. 5 is a diagram in which the curve of the coding rule shown in FIG. 4 is translated downward in order to reduce such cases as much as possible. By doing this, the input upper limit level corresponding to fixed bit numbers 1, 2, and 3 is 2015, 479, 223.
It is 4 to 7 times larger than 479,95,31 in Fig.4. Furthermore, since input levels below 95 are cut in the figure, noise below this level is also cut.
The S / N (Signal to Noise Ratio) is also improved. On the other hand, sound quality deterioration (due to waveform distortion) due to cutting at a low level is concerned, but in the case of the embodiment, it corresponds to a cut of about 1% with respect to the maximum amplitude, which is less than the deterioration amount of the entire transmission system. There is no problem.
したがつて、第５図に示した改良型のコーデイングル
ールによれば、固定ビツトとして、２ビツトを使用した
場合、動作可能な信号レベル上限は同図より479とな
り、標準レベル（最大値の70％とする）に対して、約−
22dB（通常の背景雑音レベルはこれより低い）であり、
十分実用上の効果が期待出来る。Therefore, according to the improved coding rule shown in FIG. 5, when 2 bits are used as fixed bits, the operable signal level upper limit is 479 from the figure and the standard level (maximum value 70%) and about −
22 dB (normal background noise level is lower than this),
Expected to have sufficient practical effects.
次に、本発明のフレーム同期方式を実施する音声伝送
システムの実施例について説明する。なお、音声伝送シ
ステムの送信側は一定のフレーム同期パターンと振巾情
報を含む音声情報信号をフレーム信号として送り続ける
のみで、フレーム同期動作は受信側単独で行なうので、
受信側の回路系統図のみ第６図に示す。同図に於て、４
は通常のフレーム同期パターンの入力ライン、５はフレ
ーム同期パターンの合成及びタイミング調整回路、６は
入力信号のフレーム同期パターンと受信回路のフレーム
同期パターンの照合回路、７は入力信号のシリアルパタ
ーンを8bitのパラレルパターンに変換するシフトレジス
ター、８は受信信号入力ライン、９は同じく出力ライ
ン、10は同期モード即ち、同期確立期間、同期引込み期
間等を判別するモードカウンター、11は系全体の動作を
コントロールする制御回路、12は音声の振巾情報ビツト
の固定パターン発生回路をそれぞれ示すものである。Next, an embodiment of a voice transmission system that implements the frame synchronization method of the present invention will be described. It should be noted that the transmitting side of the audio transmission system only continues to send an audio information signal including a constant frame synchronization pattern and amplitude information as a frame signal, and the frame synchronizing operation is performed by the receiving side alone.
Only the circuit diagram of the receiving side is shown in FIG. In the figure, 4
Is a normal frame sync pattern input line, 5 is a frame sync pattern synthesizing and timing adjusting circuit, 6 is a matching circuit of the frame sync pattern of the input signal and the frame sync pattern of the receiving circuit, and 7 is a serial pattern of the input signal of 8 bits. Shift register for converting to a parallel pattern, 8 is a received signal input line, 9 is an output line, 10 is a mode counter for determining a synchronization mode, that is, a synchronization establishment period, a synchronization pull-in period, and the like, 11 controls the operation of the entire system The reference numeral 12 designates a fixed pattern generating circuit for the voice amplitude information bit.
まず、同期引込み期間の動作から説明すると、第６図
４のフレーム同期パターン入力信号は、第１図Ｆで示さ
れた部分のフレーム同期パターンであり、第６図12音声
ビツト固定パターン発生回路からは、第１図ｓ′に対応
する固定パターンを出力し、両者は第６図５パターン合
成及びタイミング回路に於て、第１図３同期引込み期間
の照合用フレーム時期パターンが合成され、８ビツトパ
ラレル信号として、第６図６パターン照合回路に送られ
る。一方、第６図８受信信号入力は、第１図１の信号構
成をしており、第６図７シフトレジスターにより８ビツ
トパラレル信号に変換され、同図６パターン照合回路に
送られる、同図６パターン照合回路において、受信信号
と照合用フレーム同期パターンが照合されて、一致する
まで同図５タイミング回路により、位相調整される。一
致すると、その情報が同図10モードカウンターに伝えら
れ、同期確立期間として、同図11制御回路にモード切換
情報を出力する。同図11制御回路はこの情報により、同
期確立期間に対応する照合用フレーム同期パターン（第
１図２）に切換えるための情報を第６図12音声ビツト固
定パターン発生回路に送る。同回路は、上記情報を受取
る第１図ｓ′の音声の振巾情報ビツト固定パターンの出
力を停止する。これにより照合用フレーム同期パターン
は第１図２で示される通常のフレーム同期パターンＦに
切換わる。なお、音声信号（背景雑音）レベルが高く、
音声振巾情報ビツトが固定パターンとならない場合の対
応のために、第６図10モードカウンタ内に同期引込期間
をカウントするタイマーを内蔵し、一定時間を越えた場
合、通常のフレーム同期パターン（第１図２のＦ）によ
る照合に切換える様にしている。First, the operation during the sync pull-in period will be described. The frame sync pattern input signal of FIG. 6 is the frame sync pattern of the portion shown in FIG. 1F. Outputs a fixed pattern corresponding to that shown in FIG. 1s', and both of them are combined in the pattern combining and timing circuit shown in FIG. It is sent to the pattern matching circuit in FIG. 6 as a parallel signal. On the other hand, the received signal input of FIG. 6 has the signal configuration of FIG. 1 and is converted into an 8-bit parallel signal by the shift register of FIG. 6 and sent to the pattern matching circuit of FIG. In the 6-pattern matching circuit, the received signal and the matching frame synchronization pattern are matched, and the phase is adjusted by the timing circuit in FIG. 5 until they match. When they match, the information is transmitted to the mode counter in FIG. 10, and the mode switching information is output to the control circuit in FIG. 11 as the synchronization establishment period. Based on this information, the control circuit of FIG. 11 sends information for switching to the verification frame synchronization pattern (FIG. 1 and 2) corresponding to the synchronization establishment period to the voice bit fixed pattern generation circuit of FIG. The circuit stops the output of the amplitude information bit fixed pattern of the voice of FIG. 1's which receives the above information. As a result, the matching frame synchronization pattern is switched to the normal frame synchronization pattern F shown in FIG. In addition, the voice signal (background noise) level is high,
In order to deal with the case where the voice amplitude information bit does not become a fixed pattern, a timer for counting the sync pull-in period is built in the mode counter of FIG. 6 and when a certain time is exceeded, a normal frame sync pattern ( (1) It is arranged to switch to the collation according to F) in FIG.
本発明によれば、同期はずれを生じた場合の同期引込
み動作の期間短縮のために、受信側のみで等価的にフレ
ーム同期パターンのビツト数増加の切換えと同期引込み
動作を行なうために、以下の様な効果がある。第１に、
受信側における同期はずれ情報及び同期引込み動作終了
情報等を送信側と交換する必要がないために、装置のハ
ード量及びソフト量共に簡略化出来、装置の小形化なら
びに経済化が計れる。第２に、同様の理由により、動作
切換のための情報交換に要する回線遅延時間及び送受間
のタイミングのずれに基因する時間遅れが全くないた
め、それだけ、受信側における同期はずれから、同期が
確立して、音出しまでの時間が短縮される。一例とし
て、ある条件下における、同期はずれ時から再同期確立
し音声出力までの所要時間を計算により求めると、回線
遅延時間Tl＝5m secでは、本発明の場合回線遅延時間に
無関係に約270m sec、従来例の場合約260m secとほゞ同
等であるが、Tlが600m secでは、従来例の場合約2.66m
sec（0.26＋４×0.6）となり、本発明の場合、従来例に
対して約1/10に短縮される。According to the present invention, in order to shorten the period of the sync pull-in operation in the case of out-of-sync, the following steps are equivalently performed to switch the bit number increase of the frame sync pattern and the sync pull-in operation only on the receiving side. There are similar effects. First,
Since it is not necessary to exchange out-of-sync information and synchronization pull-in operation end information on the receiving side with the transmitting side, both the hardware amount and the software amount of the device can be simplified, and the device can be made compact and economical. Secondly, due to the same reason, there is no time delay due to the line delay time required for information exchange for operation switching and the timing difference between transmission and reception, so that synchronization is established from the synchronization loss on the receiving side. Then, the time until the sound is output is shortened. As an example, under a certain condition, when the time required from the loss of synchronization to the resynchronization establishment and the voice output is calculated, when the line delay time T l = 5 msec, in the case of the present invention, it is about 270 m regardless of the line delay time. sec, which is approximately equivalent to about 260 m sec in the case of the conventional example, but about 2.66 m in the case of the conventional example when T l is 600 m sec.
sec (0.26 + 4 × 0.6), which is shortened to about 1/10 of the conventional example in the case of the present invention.
第１図は、本発明の一実施例の信号及び照合パターンの
構成図、第２図及び第３図は、同期状態と対応する照合
パターンの時間関係を示す図、第４図及び第５図は、実
施例に使用されるコーダーのコーテイングルールを示す
図、第６図は本発明における受信側の回路系統図であ
る。 Ｆ……フレーム同期パターン、ｓ……同期用固定パター
ンとして使用する音声ビツト以外の音声ビツト、ｓ′…
…同期用固定パターンとして使用する音声ビツト、ａ…
…同期確立期間、ｂ……同期引込み期間、４……フレー
ム同期パターン入力、５……パターン合成及びタイミン
グ回路、６……パターン照合回路、７……シフトレジス
タ、８……受信信号入力、９……受信信号出力、10……
モードカウンタ、11……制御回路、12……音声ビツト固
定パターン発生回路。FIG. 1 is a configuration diagram of signals and matching patterns according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are diagrams showing a time relationship between matching states and matching patterns, FIG. 4 and FIG. Is a diagram showing a coating rule of a coder used in the embodiment, and FIG. 6 is a circuit system diagram of a receiving side in the present invention. F ... Frame sync pattern, s ... Voice bit other than voice bit used as fixed pattern for synchronization, s' ...
... a voice bit used as a fixed pattern for synchronization, a ...
... Synchronization establishment period, b ... Synchronization pull-in period, 4 ... Frame synchronization pattern input, 5 ... Pattern synthesis and timing circuit, 6 ... Pattern matching circuit, 7 ... Shift register, 8 ... Reception signal input, 9 …… Received signal output, 10 ……
Mode counter, 11 ... Control circuit, 12 ... Voice bit fixed pattern generation circuit.
Claims (2)
ーム同期方式において、同期引込み過程で、受信側にお
いて、音声信号の振幅情報ビットの上位ビットをフレー
ム同期パターンの一部として使用することを特徴とする
フレーム同期方式。1. A frame synchronization method for a digital transmission device that handles a voice signal, characterized in that, in the synchronization pull-in process, the upper bit of the amplitude information bit of the voice signal is used as a part of a frame synchronization pattern on the receiving side. Frame synchronization method.
情報ビットを含む音声情報信号をフレーム信号として送
信する送信部と、上記フレーム信号を受信し、フレーム
同期パターン及び上記音声の振幅情報ビットの上位ビッ
トを使用してフレーム同期を行い、フレーム同期が確立
した期間では上記フレーム同期パターンを使用してフレ
ーム同期を行うフレーム同期手段をもつ受信部とからな
ることを特徴とする音声信号伝送システム。2. A transmission unit for transmitting a voice information signal including a constant frame synchronization pattern and amplitude information bits of voice as a frame signal, and a frame synchronization pattern and a higher order of the voice amplitude information bits, receiving the frame signal. An audio signal transmission system comprising: a receiving unit having frame synchronization means for performing frame synchronization using bits and for performing frame synchronization using the frame synchronization pattern in a period in which frame synchronization is established.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62016051A JP2558269B2 (en) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | Frame synchronization method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62016051A JP2558269B2 (en) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | Frame synchronization method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63185248A JPS63185248A (en) | 1988-07-30 |
| JP2558269B2 true JP2558269B2 (en) | 1996-11-27 |
Family
ID=11905779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62016051A Expired - Lifetime JP2558269B2 (en) | 1987-01-28 | 1987-01-28 | Frame synchronization method |
Country Status (1)
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (5)
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| JPS576308B2 (en) * | 1974-12-09 | 1982-02-04 | ||
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1987
- 1987-01-28 JP JP62016051A patent/JP2558269B2/en not_active Expired - Lifetime
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