JP3386699B2 - フレーム同期回路および通信システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、符号誤りの発生
し易い環境において、フレーム構成を有するデータ伝送
に適したフレーム同期回路、および該フレーム同期回路
を適用した通信システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】情報データを伝送する場合、伝送路での
発生する符号誤りを検出・訂正するため、所定の符号化
規則に従って冗長データを付加したり、伝送するデータ
量を圧縮するため、所定の符号化規則に従って情報デー
タの圧縮が行われることが多い。情報データと冗長デー
タの組はフレームと呼ばれ、受信側ではフレーム単位で
復号が行われる。このため、受信側でフレームを検出で
きるように、フレーム内には、フレーム位置を示すユニ
ークワードを付加する方法が広く用いられている。ユニ
ークワードを付加する位置には特に制限がないが、通常
は回路構成を簡単にするため、フレームの先頭に配置さ
れることが多い。そして、受信側ではユニークワードを
検出することによって、フレーム位置を同定し伝送され
た情報データを復号している。

【０００３】ここで、従来のフレーム同期回路のブロッ
ク図を図１１に示す。入力端子１１を介して受信データ
系列Ｄが、ユニークワード検出回路１２内の入力バッフ
ァ１５に供給されると、受信データ系列Ｄがそこに格納
される。入力バッファ１５は受信データ系列Ｄを１ビッ
トずつ順次ずらしてユニークワード長分のデータを生成
し、これを比較器１６の一方の入力に供給する。比較器
１６の他方の入力にはユニークワード発生器１７から正
しいユニークワードが供給される。比較器１６は、これ
を比較して両者が一致する場合には"１"を不一致の場合
には"０"を同期判定回路１３へ出力する。

【０００４】例えば、図１２（Ａ）に示す受信データ系
列Ｄを受信すると、比較器１６の出力は図１２（Ｂ）に
示すものとなる。なお、この例では、伝送路における符
号誤りはなく、かつ情報データ内にユニークワードと合
致するビットパターンは存在しないものと仮定してい
る。

【０００５】次に、同期判定回路１３の動作を図１３を
参照しつつ説明する。図１３は従来の同期判定回路の状
態遷移図である。最初はフレーム同期が確立されていな
い非同期状態Ｓ１である。ここで、比較器１６から"１"
が出力されると「検出」、"０"が出力されると「非検
出」とする。検出の場合は後方１状態Ｓ２に遷移する。
一方、非検出の場合は非同期状態Ｓ１に留まり、次の比
較器１６の出力を待つ。

【０００６】後方１状態Ｓ２に遷移した後は、固定フレ
ーム長だけ受信データ系列Ｄをスキップして比較器１６
の出力を待ち、検出・非検出を判定する。上記と同様に
検出の場合は、後方２状態Ｓ３に遷移し、さらに検出・
非検出を判定する。そして、後方２状態Ｓ３以降も同様
に判定を繰り返し、検出が連続すれば同期確立状態Ｓ５
に至る。一方、後方１状態Ｓ２から後方Ｎ状態Ｓ４の間
で非検出となった場合には、直ちに非同期状態Ｓ１に戻
る。ここで、後方１状態Ｓ２から後方Ｎ状態Ｓ４まで
は、後方保護と呼ばれるものであって、誤同期を避ける
ために設定される。すなわち、受信データ系列Ｄのユニ
ークワード以外の部分にユニークワードと一致する部分
が偶然存在すると、ユニークワードを誤って検出（誤検
出）することになるが、一致判定をＮ回繰り返すことに
よって、誤検出による誤同期を回避するものである。

【０００７】同期確立状態Ｓ５においても、固定フレー
ム長だけ受信データ系列Ｄをスキップして、比較器１６
の出力によって検出・非検出判定を継続する。検出の場
合は同期確立状態に留まり、非検出の場合は前方１状態
Ｓ６に遷移する。

【０００８】前方１状態Ｓ６に遷移した後は、固定フレ
ーム長だけ受信データ系列Ｄをスキップして比較器１６
の出力を待ち、検出・非検出を判定する。上記と同様に
非検出の場合は、前方２状態Ｓ７に遷移し、さらに検出
・非検出を判定する。そして、前方２状態Ｓ７以降も同
様に判定を繰り返し、非検出が連続すれば非同期確立状
態Ｓ１に至る。一方、前方１状態Ｓ６から前方Ｍ状態Ｓ
８の間で検出となった場合には、直ちに同期確立状態Ｓ
５に戻る。ここで、前方１状態Ｓ６から前方Ｍ状態Ｓ８
までは、前方保護と呼ばれるものであって、同期はずれ
を避けるために設定される。すなわち、符号誤りのため
非検出となることがあっても、一致判定をＭ回繰り返す
ことによって、同期がはずれることを回避しようとする
ものである。

【０００９】ところで、動画像の符号化においてはデー
タ量を圧縮するため、可変長符号化が用いられることが
ある。この場合には、フレーム長が可変であるので、一
旦ユニークワードを検出しフレーム位置を同定できたと
しても、その次のユニークワードの位置を予測すること
ができない。このため、上述したような固定フレーム長
のような方法を用いることができず、全てのフレームに
対して受信データ系列Ｄを順次１ビット進めて、検出と
なるまで一致判定を繰り返す。したがって、図１３に示
すような同期保護を適用することができない。この場合
には、特にユニークワードの誤検出が最も破局的な結果
をもたらす。すなわち、受信データ系列Ｄ中に偶然ユニ
ークワードと一致するビットパターンが存在すると、そ
こを正しいフレーム位置と判断するため、無意味なデー
タを取り出して復号することになるからである。

【００１０】これを避ける方法として、データ系列に対
して予め「スタッフィング」という操作を行うことがあ
る。これは、送信すべきデータを調べ、ユニークワード
と一致する部分に対して予め定めたダミービットを挿入
することにより、ユニークワードの誤検出を避けるもの
であり、ＭＰＥＧ等の画像符号化国際標準等で広く用い
られている。例えば、ユニークワードが"11111111"であ
るとすれば、送信すべきデータに"１"が連続して８ビッ
ト以上ある部分に対して、第８ビット目にダミービット
として"０"を挿入するというものである。これにより、
ユニークワードと送信データ系列の間の最小ハミング距
離を１以上にすることができ、誤検出が避けられる。

【００１１】また、フレーム内の情報データに対する符
号化規則を用いてより強力なフレーム同期を得ようとす
る方法も提案されている（実開昭５７−６４８１５
号）。この誤り検出訂正装置では、上述のユニークワー
ドの検出法に加えて、受信データ系列Ｄに対し符号化違
反の数を監視して、違反数が一定の閾値以下であればフ
レーム同期位置であると判定する方法を併用してしてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上述べた
固定長フレーム、可変長フレームいずれの場合も、同期
符号としてユニークワードを使用していたため、伝送路
において符号誤りが生じた場合には、ユニークワードが
非検出あるいは誤検出となり、同期はずれや誤同期とい
った問題が生じてていた。一方、これを改善しようとす
れば、ユニークワード長を大きくすることによって、受
信データ系列Ｄとのハミング距離を大きくする必要があ
り、冗長となっていた。

【００１３】また、非検出や誤検出の確率が高い場合に
は、図１３に示す状態遷移図における前方保護（Ｓ２〜
Ｓ４）、後方保護（Ｓ６〜Ｓ８）の段数を大きくするこ
とにより、同期はずれや誤同期を避けるように工夫され
てきた。しかし、これには、同期確立までに要する時間
が長く、また一旦誤同期に陥ると脱出するまでの所要時
間が長い、などの欠点があった。

【００１４】また、可変長フレームの場合に、上述した
スタッフィングを行うと、ダミーデータを付加する必要
があるため、フレーム同期のためだけに送信データに冗
長性を与える必要がある。しかも、符号誤りによる非検
出を避けるために、一致判定において一定ビット数の不
一致を許容するという方法を適用しようとすれば、挿入
するダミービットを増やして、より大きなハミング距離
を確保しなければならず、さらに冗長となるといった欠
点があった。

【００１５】また、上述した実開昭５７−６４８１５号
に記載されている方法は、伝送される全ての情報データ
が同一の符号化規則によって符号化されている場合を想
定しており、現在広く知られている高能率なデジタル信
号伝送方法であるＰＤＣ（財団法人・電波システム開発
センター「現在、社団法人・産業会に改名」規格２７第
５章音声符号化）のように情報データの一部のみに符号
化が施されている場合には適用できないか、あるいは適
用すると大幅なフレーム同期性能劣化が生じる。

【００１６】すなわち、符号化されていない部分の情報
データはランダム系列であることが一般的であり、この
ような部分に対して符号化違反検出を行うと、上述のユ
ニークワード検出の場合と同様に誤検出が頻発しどれ
が、正しいフレーム同期位置かわからなくなってしま
う。特に、伝送路において符号誤りが発生することが多
い無線伝送路等に適用する場合には、非検出を避けるた
めには検出閾値を甘く設定するため、誤検出はさらに高
い頻度で生じてしまう。

【００１７】また、符号誤りが存在する場合には、通
常、符号化規則違反で得られた補償信号よりもユニーク
ワードの方が信頼度が高い。このため、ユニークワード
を用いて得られたフレーム同期位置を、符号化規則違反
を用いて得られたフレーム同期位置で補償すると、かえ
ってフレーム同期の信頼度を損なう恐れがある。一方、
これを避けるために、上述した実開昭５７−６４８１５
号には、複数フレームに亘る検出方法が記載されている
が、これではフレーム同期確立までの所要時間が長くな
る。したがって、この方法には、最初のフレーム同期確
立時間やフレーム同期はずれからの回復時間が長くなる
といった欠点があった。

【００１８】本発明は上述した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、符号誤りの多い伝送路において
も、フレーム同期のために必要な冗長性の増加がなく、
かつ同期はずれや誤同期に陥る主たる原因であるフレー
ム同期タイミングの非検出・誤検出確率が低く、同期確
立に至るまでの所要時間や同期はずれからの回復時間が
短い、等の特徴を有するフレーム同期回路を提供するこ
とにある。

【００１９】また、その基本的着想は、以下の事実と特
性を巧みに利用することから生まれてきている。すなわ
ち、 符号誤りの多い伝送路においてデータ伝送を行う場合
には、データを保護するためにデータに対して誤り検出
符号や誤り訂正符号を適用したり、多数回送信すること
が広く行われていること。この場合、全体の冗長度を抑
えるため、情報データの符号誤り感度等に応じて、冗長
度や符号化規則が互いに異なる複数の誤り検出・訂正符
号が用いられていることが多いこと。 誤り検出符号、誤り訂正符号、または多数回送信に必
要な冗長データの符号化規則は、正しいフレーム位置か
らデータを取り出した場合にのみ、符号化規則違反なく
復号できること。また、符号化規則違反が生じる原因
は、フレーム同期位置の誤り以外に、伝送路における符
号誤りがあること。 符号化規則違反の検出は、ユニークワードのハミング
距離や誤り訂正符号の尤度を用いて行うことができる
が、これらの値とフレーム同期タイミングの非検出・誤
検出確率、すなわちフレーム同期タイミングの信頼度と
の関係は、符号化規則や伝送路誤りの性質に依存して変
化すること。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１記載の発明にあっては、フレーム内の情報デー
タの一部または全部に対してＭ（２≦Ｍ）個の符号化規
則が施されたデータ系列を受信する場合に用いられるフ
レーム同期回路において、受信データ系列に対して、前
記Ｍ個の符号化規則のうちＮ（２≦Ｎ≦Ｍ）個の符号化
規則に対応する尤度を各々演算するＮ個の尤度演算手段
と、前記尤度演算回路の出力に対し、係数を各々乗算す
るＮ個の重み付け手段と、前記重み付け手段の各々の出
力を加算する加算手段と、前記加算手段の出力を閾値と
比較し、比較結果に基づいてフレーム同期位置を判定す
る判定手段とを備えることを特徴とする。

【００２１】また、請求項２記載の発明にあっては、前
記尤度演算手段は、受信データ系列と、予め定められ
た、フレーム位置を示すユニークワードとのハミング距
離を演算するハミング距離演算手段と、受信データ系列
のＧｏｌａｙ（２３，１２）誤り訂正符号化によって符
号化された部分における誤り訂正復号したときの誤り数
を演算する誤り数演算手段とを具備することを特徴とす
る。

【００２２】また、請求項３記載の発明にあっては、フ
レーム内の情報データの一部または全部に対してＭ（２
≦Ｍ）個の符号化規則を施す際に、当該規則のうちの一
つはフレーム位置を示すユニークワードを付加したデー
タ系列を受信する場合に用いられるフレーム同期回路に
おいて、受信データ系列と前記ユニークワードとのハミ
ング距離を検出する検出手段と、前記ハミング距離と予
め定められた閾値を比較し、当該閾値を下回った場合に
真となる検出信号を生成する生成手段と、受信データ系
列に対して、前記Ｍ個の符号化規則のうちＮ（２≦Ｎ≦
Ｍ）個の符号化規則に対応する尤度を各々演算するＮ個
の尤度演算手段と、前記尤度演算回路の出力に対し、係
数を各々乗算するＮ個の重み付け手段と、前記各重み付
け手段の出力を加算する加算手段と、前記加算手段の出
力を閾値と比較し、比較結果に基づいてフレーム同期位
置を判定する判定手段とを備え、前記検出信号が真とな
ったタイミングで、前記尤度演算手段、前記重み付け手
段、前記加算手段、および前記判定手段を動作させるこ
とを特徴とする。

【００２３】また、請求項４記載の発明にあっては、前
記受信データ系列に係わる伝送チャンネルの状態に応じ
て、前記重み付け手段の係数、または前記判定手段の閾
値のうち少なくとも一方を制御する第１の制御手段を備
えたことを特徴とする。

【００２４】また、請求項５記載の発明にあっては、フ
レーム同期状態を検出する同期状態検出手段と、前記同
期状態検出手段によって検出された過去のフレーム同期
状態に基づいて、前記重み付け手段の係数、または前記
判定手段の閾値のうち少なくとも一方を制御する第２の
制御手段とを備えたことを特徴とする。

【００２５】また、請求項６記載の発明にあっては、前
記受信データ系列として、多値データである軟判定復調
データを用いることを特徴とする。

【００２６】また、請求項７記載の発明にあっては、通
信回線網に接続された複数の基地局と、該複数の基地局
のいずれかと無線により通信し、前記通信回線網に接続
された他の通信端末、または前記複数の基地局のうち他
の基地局を介して他の通信端末と各種データを授受する
通信端末とからなる通信システムにおいて、通信端末
は、前記基地局からの信号を受信して復調する第１の受
信手段と、前記第１の受信手段によって復調された受信
データ系列に対して、前記Ｍ個の符号化規則のうちＮ
（２≦Ｎ≦Ｍ）個の符号化規則に対応する尤度を各々演
算するＮ個の第１の尤度演算手段と、前記第１の尤度演
算回路の出力に対し、係数を各々乗算するＮ個の第１の
重み付け手段と、前記第１の重み付け手段の各々の出力
を加算する第１の加算手段と、前記第１の加算手段の出
力を閾値と比較し、比較結果に基づいてフレーム同期位
置を判定する第１の判定手段と、前記第１の判定手段の
判定結果に基づいて、前記受信データ系列からデータを
取り出す第１のデータ処理手段とを具備することを特徴
とする。

【００２７】また、請求項８記載の発明にあっては、前
記基地局は、前記通信端末からの信号を受信して復調す
る第２の受信手段と、前記第２の受信手段によって復調
された受信データ系列に対して、前記Ｍ個の符号化規則
のうちＮ（２≦Ｎ≦Ｍ）個の符号化規則に対応する尤度
を各々演算するＮ個の第２の尤度演算手段と、前記第２
の尤度演算回路の出力に対し、係数を各々乗算するＮ個
の重み付け手段と、前記第２の重み付け手段の各々の出
力を加算する第２の加算手段と、前記第２の加算手段の
出力を閾値と比較し、比較結果に基づいてフレーム同期
位置を判定する第２の判定手段と、前記第２の判定手段
の判定結果に基づいて、前記受信データ系列からデータ
を取り出す第２のデータ処理手段とを具備することを特
徴とする。

【００２８】

【発明の実施の形態】

Ａ．第１実施形態 第１実施形態では、説明を簡略化するため、適用する符
号化規則を最小の２とし、第１の符号化規則としてユニ
ークワードを同期符号として付加すること、第２の符号
化規則として情報データの一部を誤り訂正符号化するこ
とを想定する。また、ユニークワード長の一例として３
２ビット、誤り訂正符号の一例として、２元完全符号と
して知られているＧｏｌａｙ（２３，１２）をとりあげ
説明する。このＧｏｌａｙ符号は、最小距離が７の２元
（２３，１２）線形符号である。なお、これらの符号は
実際に広く用いられており、説明の一般性を失うことは
ない。

【００２９】１：第１実施形態の構成 本発明の一実施形態である第１実施形態に係わるフレー
ム同期回路を図面を参照しつつ説明する。図１は第１実
施形態に係わるフレーム同期回路のブロック図である。
図において、Ａ１，Ａ２…ＡＮは、入力端子２０と各々
接続される尤度演算回路であって、そこでは符号化規則
の尤度が演算される。図１にはＮ個の尤度演算回路Ａ
１，Ａ２…ＡＮを示したが、この数は適用される符号化
規則だけ設ければ十分である。この例にあっては、第
１，第２の符号化規則が適用されるため、尤度演算回路
器Ａ１と尤度演算回路器Ａ２を用いて尤度が算出され
る。

【００３０】尤度演算回路Ａ１は、第１の符号化規則に
対応するものであり、予め定められたユニークワードを
保持しており、入力された受信データ系列Ｄとこのユニ
ークワードを１ビット毎にシフトしながら常に比較し、
両者のハミング距離を尤度データｄ１として出力する。
また、尤度演算回路Ａ２は、入力された受信データ系列
Ｄのうち、Ｇｏｌａｙ（２３，１２）誤り訂正符号化に
よって符号化された部分を常に１ビットシフトしながら
誤り訂正復号し、得られた誤り数を尤度データｄ２とし
て出力する。

【００３１】また、Ｂ１，Ｂ２…ＢＮは、尤度演算回路
Ａ１，Ａ２…ＡＮと各々接続される重み付け回路であっ
て、尤度データｄ１，ｄ２…ｄＮに対して重み係数ｋ
１，ｋ２…ｋＮを各々乗算して、重み尤度データｄ
１’，ｄ２’…ｄＮ’を各々出力する。重み係数ｋ１，
ｋ２…ｋＮは符号化規則や伝送路で発生する符号誤りの
性質等を考慮してフレーム同期位置を正確に判断できる
ように設定される。なお、尤度演算回路Ａ１，Ａ２…Ａ
Ｎと同様に、重み付け回路Ｂ１，Ｂ２…ＢＮは、適用さ
れる符号化規則の数だけ設ければ十分である。したがっ
て、この例では、重み付け回路Ｂ１，Ｂ２が用いられ
る。

【００３２】また、２１は加算器であって、重み尤度デ
ータｄ１’，ｄ２’…ｄＮ’を加算して出力する。２２
は閾値判定回路であって、加算器２１の出力データと予
め定められた閾値とを比較して、出力データが閾値以上
であれば"０"、閾値未満であれば"１"となる閾値判定信
号ＤＴを生成する。２３は同期判定回路であって、閾値
判定信号ＤＴに基づいて同期確立か非同期かを判定し、
同期確立の場合に"１"となり、非同期の場合に"０"とな
る同期判定信号ＳＤを生成し、出力端子２４を介して後
段の回路（図示せず）に出力する。最も簡単には、閾値
判定信号ＤＴをそのまま用い、これが"１"を示すならば
同期確立、一方、"０"を示すならば非同期と判定すれば
よい。

【００３３】２：第１実施形態の動作 次に第１実施形態の動作を図面を参照しつつ説明する。
ここでは、ユニークワードが受信データ系列Ｄの第０ワ
ード、第１００ワード、第２００ワードおよび第３００
ワードに配置されているものとする。

【００３４】この場合、所定の確率で符号誤りが発生す
る伝送路を介して、上記受信データ系列Ｄを受信したと
すると、尤度演算回路Ａ１で演算されるハミング距離
（尤度）とビットシフトの関係は、例えば図２に示すも
のとなる。この例では、正しいフレーム位置（第０，第
１００，第２００，第３００ワードの位置）において、
ハミング距離（尤度データｄ１の指示する値）が０また
は１となっている。第１００ワードでハミング距離が１
となるのは、伝送路で符号誤りが生じたためである。一
方、それ以外のタイミングでは、０〜３２の間を変化し
ていることが判る。一般に、ユニークワード以外の情報
データはランダムであると見なせる場合が多い。このた
め、誤ったフレーム位置において、偶然ユニークワード
とハミング距離が近くなってしまったり、あるいはビッ
トパターンが全く一致してしまうこともある。この例で
は、第１５０ワードでハミング距離が２となり、また、
第６０ワード、第１４０ワード、第２５０ワードでハミ
ング距離が０となる。これらの場合は、正しいフレーム
位置から得られるハミング距離と区別するのが困難であ
るから、ユニークワードの検出のみに基づいてフレーム
同期位置を判定したのでは、誤同期となってしまう。

【００３５】次に、上述の受信データ系列Ｄが尤度演算
回路Ａ２に供給されると、尤度演算回路Ａ２は、受信デ
ータ系列Ｄを復号して誤り数（尤度データｄ２の指示す
る値）を求める。誤り数とビットシフトの関係は、例え
ば、図３に示すものとなる。正しい同期位置で尤度が計
算されている場合、誤り数は０または１となる。第２０
０ワードにおいて誤り数が１となるのは、情報データに
１ビットの符号誤りが生じているからである。一方、そ
れ以外の場合は、０〜３の範囲で変化していることがわ
かる。この例では、第８０ワード、第１９０ワードおよ
び第２３０ワードで誤り数が０または１となる。これら
の場合には、正しいフレーム位置から得られる誤り数と
区別するのが困難であるから、誤り数のみに基づいてフ
レーム同期位置を判定したのでは、誤同期となってしま
う。

【００３６】このように、ユニークワードの検出あるい
は誤り数のうちいずれか一方のみに基づいてフレーム同
期位置を判定したのでは、誤同期を招いてしまう。そこ
で、本実施形態では、尤度データｄ１，ｄ２に重み付け
係数ｋ１，ｋ２を乗じて得た重み尤度データｄ１’，ｄ
２’を加算器２１で加算し、その出力データに基づいて
同期位置の判定を行っている。

【００３７】ここで、重み付け係数ｋ１，ｋ２を共に１
とすれば、加算器２１の出力データは、図４に示す値を
とる。この場合、正しいフレーム同期位置にあっては、
第０ワードで０、第１００ワードで１、第２００ワード
で０、第３００ワードで０となる。一方、ユニークワー
ドの検出のみでは誤検出される第６０ワード，第１４０
ワード，および第２５０ワードではいずれも３となる。
また、誤り数の検出のみでは誤検出される第８０ワード
で６、第１９０ワードで１３、第２３０ワードで１８と
なる。したがって、閾値判定回路２２の閾値を例えば２
とすれば、正しいフレーム同期位置で同期確立とするこ
とができ、それ以外の場合には非同期とすることができ
る。

【００３８】このようにして、本実施形態によれば、複
数種類の符号化規則に対応する尤度を尤度演算回路Ａ１
〜ＡＮで算出し、これらに重み付けを行い、これに基づ
いてフレーム同期位置を判定するようにしたので、符号
誤りが発生し易い伝送路を用いても、ユニークワード長
を短くできる。また、同期確立までに要する時間を短縮
できる。また、同期はずれが生じた後、回復時間を短縮
できる。

【００３９】Ｂ．第２実施形態 第２実施形態は、伝送チャンネル（伝送路）の状態に応
じ重み係数ｋ１，ｋ２…ｋＮを切り換える点を除いて、
第１実施形態と同様である。また、この例におけるフレ
ーム同期回路は、携帯電話等に用いられる移動体通信に
適用されるものとする。

【００４０】図５は、第２実施形態に係わるフレーム同
期回路のブロック図である。図において、ＣＳはチャン
ネル情報であって、伝送チャンネルの状態を示す情報で
ある。チャンネル情報ＣＳは、例えば、無線チャンネル
のフェージングピッチや受信電界強度等を示す。フェー
ジング（受信電界強度の変動）は、移動局が高速で移動
する際に生じる。この場合に、受信電界強度が一定レベ
ルを下回ると、バースト誤りを生ずる。一方、移動局が
停止している場合の符号誤りは、ランダム誤りであるこ
とが多い。したがって、チャンネル情報ＣＳのフェージ
ングピッチ等を参照すれば、伝送チャンネルで生じる誤
りの性質を知ることができる。

【００４１】また、２５は制御器であって、チャネル情
報ＣＳに基づいて、重み付け係数ｋ１，ｋ２…ｋＮを制
御する制御信号を生成し、これを重み付け回路Ｂ１，Ｂ
２…ＢＮに出力する。

【００４２】ところで、伝送チャンネルの状態によっ
て、尤度演算回路Ａ１，Ａ２…ＡＮからの尤度データｄ
１，ｄ２…ｄＮの信頼度はそれぞれ異なる。この点につ
いて具体的に説明する。ここでは、第１実施形態と同様
に、尤度演算回路Ａ１は、受信データ系列Ｄとユニーク
ワードとの間のハミング距離を尤度データｄ１として検
出し、また、尤度演算回路Ａ２は、誤り数を尤度データ
ｄ２として検出するものとする。

【００４３】移動局が高速移動中であるとすれば、伝送
チャンネルで生ずる符号誤りは、上述したようにバース
ト誤りであることが多い。この場合、正しいフレーム同
期位置であってもこのタイミングで誤りが生じれば連続
したものとなる。このため、受信データ系列Ｄとユニー
クワードのハミング距離が大きくなってしまう。一方、
移動局が停止している場合には、伝送チャンネルで生ず
る符号誤りをランダム誤りとみなすことができるので、
正しいフレーム同期位置に誤りが生じても、ユニークワ
ード中に複数の符号誤りが生ずる確率は低い。このた
め、受信データ系列Ｄとユニークワードのハミング距離
は小さい。したがって、伝送チャネルがバースト誤りが
生じ易い状態であれば尤度データｄ１の信頼度は低く、
伝送チャネルがランダム誤りが生じ易い状態であれば尤
度データｄ１の信頼度は高いといえる。

【００４４】一方、伝送チャンネルの状態変化に伴う尤
度データｄ２の変化は、受信データ系列Ｄの符号化方式
によって異なる。例えば、ファイア符号のようにバース
ト誤りに強いものを符号化方式として用いると、バース
ト誤りが生じても確実に検出することができる。この場
合、尤度データｄ２の信頼度は伝送チャンネルの状態の
如何に拘わらず高い。したがって、伝送チャンネルの状
態変化に伴い、尤度データｄ１と尤度データｄ２の信頼
度は相対的に変化する。

【００４５】このように、伝送チャンネルの状態によっ
て、尤度演算回路Ａ１，Ａ２…ＡＮからの尤度データｄ
１，ｄ２…ｄＮの信頼度は、個別的にも相対的にも変化
する。本実施形態は、この点に着目して、チャンネル情
報ＣＳに基づいて、尤度データｄ１，ｄ２…ｄＮの信頼
度を算出し、これに応じて重み係数ｋ１，ｋ２…ｋＮを
変化させている。上述した例において、チャンネル情報
ＣＳから伝送チャンネルの状態がバースト誤りが生じ易
いと判定された場合には、重み係数ｋ１を小さくし、相
対的に尤度データｄ１の寄与分を減少させる。一方、チ
ャンネル情報ＣＳから伝送チャンネルの状態がランダム
誤りが生じ易いと判定された場合には、重み係数ｋ１を
通常の値とする。これにより、重み係数ｋ１，ｋ２…ｋ
Ｎを適応的に制御することができるので、伝送チャンネ
ルの状態が変化しても、確実にフレーム同期位置を検出
することができる。

【００４６】Ｃ．第３実施形態 第３実施形態は、過去の同期判定結果に基づいて閾値判
定回路の閾値を制御する点を除いて、第１実施形態と同
様である。なお、第３実施形態において、情報データに
は可変長符号化が施されており、受信データ系列Ｄのヘ
ッダ部分には、フレーム長を指示する補助データが配置
されているものとする。

【００４７】図６に第３実施形態に係わるフレーム同期
回路のブロック図を示す。図において、同期判定回路２
３’は、入力端子２０を介して供給される受信データ系
列Ｄと閾値判定信号ＤＴに基づいて、閾値制御信号ＳＳ
を生成する。閾値制御信号ＳＳは、閾値を指示するもの
であって、これが閾値判定回路２２にフィードバックさ
れると、閾値の変更が行われる。

【００４８】ここで、同期判定回路２３’の回路図を図
７に示す。図において、分離回路２３０に受信データ系
列Ｄと閾値判定信号ＤＴが分離回路２３０に供給される
と、分離回路２３０は、閾値判定信号ＤＴの示すフレー
ム同期位置（"１"）に基づいて、受信データ系列Ｄから
補助データＨＤを分離し、これをダウンカウンタ２３１
に供給する。ダウンカウンタ２３１は補助データＨＤを
ロードした後、受信データ系列から再生されたクロック
信号を用いてダウンカウントを開始する。そして、カウ
ント値が０になると"１"になりその他の場合には"０"と
なるリップルキャリイ信号ＲＣを生成する。

【００４９】補助データＨＤはフレーム長を指示するた
め、リップルキャリイ信号ＲＣが"１"になるタイミング
は、次のユニークワードが検出されると予測されるタイ
ミングである。現在のフレーム同期位置が正しく検出さ
れ、かつ、次のフレーム同期位置が正しく検出されたと
すれば、補助データＨＤに符号誤りが発生しない限り、
リップルキャリイ信号ＲＣと閾値判定信号ＤＴとが"１"
になるタイミングが一致する。一方、いずれか一方に誤
同期が生じていれば、リップルキャリイ信号ＲＣが"１"
になるタイミングと閾値判定信号ＤＴが"１"になるタイ
ミングは不一致となる。ＡＮＤ回路２３２は前者を検出
し、フレーム同期位置の検出が連続して正しければ"１"
となる。一方、ＥＸ−ＯＲ回路２３３は後者を検出し、
誤同期が発生すると"１"となる。ＡＮＤ回路２３２の出
力は、アップカウンタ２３４のアップカウント用端子に
供給され、ＥＸ−ＯＲ回路２３３の出力は、そのダウン
カウント用端子に供給される。

【００５０】この場合、連続して正しいフレーム同期位
置が検出されると、アップダウンカウンタ２３４のカウ
ント値は増加し、誤同期が生ずるとそのカウント値は減
少する。したがって、ある時刻におけるアップカウンタ
２３４のカウント値は、過去の同期結果が真であった程
度を示しているといえる。閾値制御回路２３５は、この
カウント値に基づいて閾値制御信号ＳＳを生成し、この
信号によって閾値が制御される。

【００５１】ところで、受信データ系列Ｄがバースト誤
りが生じ易い伝送路を介して、フレーム同期回路に供給
される場合には、符号誤りがない部分で一旦同期が正し
く確立した後は、その後も符号誤りが少なく正しいフレ
ーム同期位置を容易に検出できると推定される。このよ
うな場合、閾値判定回路２２の閾値を低くできれば、誤
同期を減少させることができる。一方、符号誤りが生じ
易い伝送路を介して受信データ系列Ｄが入来するような
場合には、連続して非同期が生じ易い。したがって、非
同期が連続しているような場合には、その後も非同期が
生じ易いと推定することができる。このような場合、閾
値判定回路２２の閾値を高くできれば非同期を防ぐこと
ができる。

【００５２】この例にあっては、過去の同期結果を示す
アップダウンカウンタ２３４のカウント値に応じて閾値
判定回路２２の閾値を制御している。具体的には、カウ
ント値が大きい場合には、閾値を低くするように制御を
行い、カウント値が小さい場合には閾値を高くするよう
に制御を行う。これにより、適応的に閾値を制御して、
非同期・誤同期を回避することができる。

【００５３】Ｄ．第４実施形態 第４実施形態は、新たにユニークワード検出回路３０と
第１の閾値判定回路３１を設ける点を除いて第１実施形
態と同様である。

【００５４】図８は、第４実施形態に係わるフレーム同
期回路のブロック図である。図において、ユニークワー
ド検出回路３０は、受信データ系列とユニークワードと
のハミング距離を算出し、その値を第１の閾値判定回路
３１に出力する。第１の閾値判定回路３１は、ハミング
距離が第１の閾値以下のとき"１"となり、その他の場合
には"０"となるトリガ信号ＴＳを生成する。ここで、第
１の閾値は、同期位置を見逃して非検出とならず、か
つ、演算量を削減できるように設定される。このため、
トリガ信号ＴＳが"１"となるタイミングは、同期位置を
誤検出している可能性があるものの、非検出とならな
い。

【００５５】トリガ信号ＴＳは、点線で囲まれた回路１
００（第１実施形態のフレーム同期回路）のトリガとし
て作用する。この点について、図９を参照しつつ説明す
る。図９はフレーム同期回路の動作を示すフローチャー
トである。図において、受信データ系列Ｄの入力が開始
すると（ステップＳＴ１）、トリガ信号ＴＳが"１"とな
ったか否かが判定される（ステップＳＴ２）。トリガ信
号ＴＳが"０"であるならば、"１"になるまでこの判定が
繰り返され、それが"１"になると、ステップＳＴ３に進
んで、回路１００で演算が実行される。この後、ステッ
プＳＴ２に戻りステップＳＴ２，ＳＴ３の処理が繰り返
し行われる。すなわち、ユニークワード検出回路３０と
第１の閾値判定回路３１によって、第１段階の同期判定
が行われ、回路１００によって第２段階の判定が行われ
る。第１段階の同期判定ではフレーム同期位置を推定
し、これにより回路１００の演算量が削減される。第２
段階の同期判定では正確にフレーム同期位置の同定が行
われる。

【００５６】このように本実施形態によれば、トリガ信
号ＴＳが"１"となる場合にのみ回路１００の演算を実行
するので、演算量を削減しつつ、正確にフレーム同期位
置を同定することができる。特に、尤度演算回路におい
て誤り数を尤度として算出する場合には、通常ガロア体
における剰余を求める必要があり、しかもフレーム同期
位置をビット単位で順次ずらしながらこれを算出する必
要があるため、演算量を大幅に減少させることができ
る。

【００５７】Ｅ．変形例 本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、
例えば、以下に示す変形が可能である。 上述した各実施形態において、受信データ系列は、畳
み込み符号化されたものであってもよく、この場合に
は、ビタビ復号時の尤度を尤度演算回路Ａ１〜ＡＮのう
ちの１つで演算すればよい。また、尤度演算回路Ａ１〜
ＡＮでは、異なるユニークワード長のユニークワードの
検出、ＣＲＣによる誤り検出、ハフマン符号化規則違
反、スタッフィングの誤り検出等に基づいて尤度を求め
てもよい。

【００５８】また、上述した各実施形態において、受
信データ系列に係わる符号化規則の数と尤度演算回路Ａ
１〜ＡＮの数は必ずしも一致しなくともよい。具体的に
は、符号化規則の数をＭ個とするとき、Ｍ個の符号化規
則のうちＮ（２≦Ｎ≦Ｍ）個の符号化規則に対応する尤
度を各々演算するＮ個の尤度演算回路を備えればよい。

【００５９】また、第２実施形態と第３実施形態を組
み合わせてもよい。また、上述した第２実施形態では、
チャンネル情報ＣＳに基づいて重み係数ｋ１〜ｋＮを制
御することとしたが、この情報に基づいて閾値判定回路
２２の閾値を制御するようにしてもよい。また、第３実
施形態では、閾値制御信号ＳＳに基づいて前記閾値を制
御することとしたが、この信号を用いて重み係数ｋ１〜
ｋＮを制御するようにしてもよい。また、以上の変形例
と第２〜第４実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【００６０】また、受信データ系列は、多値データで
ある軟判定復調データでもよく、この場合には、軟判定
復号やソフト値によるハミング距離演算に基づいて尤度
を求めてもよい。

【００６１】Ｆ．応用例 本応用例は、上述した第１〜第４実施形態（特に、第２
実施形態）で説明した、フレーム同期回路を用いた移動
体通信システムに適用した応用例である。ここで、図１
０は、移動体通信システムのブロック図である。図にお
いて、移動体通信システムは、ユーザが携帯可能な、あ
るいは車両等に搭載可能な移動機４０と、この移動機４
０との間で無線により通信し、移動機４０を通信回線網
６０に接続する基地局５０とから構成されている。移動
機４０および基地局５０は、図示の例では１つしか示し
ていないが、複数あってもよい。

【００６２】移動機４０は、アンテナ４０１、送受信部
４０２、フレーム同期回路４０３、データ処理部４０
４、音声処理部４０５、スピーカ４０６、マイク４０７
等から構成されている。送受信部４０２は、データ処理
部４０４から供給される信号を変調し、アンテナ４０１
によって基地局５０に送信するとともに、アンテナ４０
１で受信した信号を復調し、データ処理部４０４に供給
する。

【００６３】フレーム同期回路４０３は、前述した本願
発明のフレーム同期回路であり、送受信部４０２から供
給される信号（フレーム構成の信号）で、フレーム位置
を同定し、同期確立した場合には、データ処理部４０４
に「１」となる同期判定信号ＳＤを供給し、非同期の場
合には、データ処理部４０４に「０」となる同期判定信
号ＳＤを供給する。

【００６４】データ処理部４０４は、上記同期判定信号
ＳＤに従って、送受信部４０２から供給される信号（フ
レーム構成の信号）からユーザデータ（データ、音声デ
ータ）、誤り訂正符号、誤り検出符号等を取り出すとと
もに、音声処理部４０５からの音声データにスクランブ
ル等を付与した後に、制御データ等を付加して、フレー
ム構成し、送受信部４０２に供給する。

【００６５】音声処理部４０５は、上記データ処理部４
０４で取り出された音声データをＤ／Ａ変換によりアナ
ログ音声信号へ変換し、スピーカ４０６から発音させ
る。また、音声処理部４０５は、マイク４０７から入力
されたアナログ音声信号をＡ／Ｄ変換により音声データ
に変換し、所定の手法により符号化し、データ処理部４
０４に供給する。

【００６６】基地局５０は、アンテナ５０１、送受信部
５０２、フレーム同期回路５０３、データ処理部５０
４、ネットワーク制御部５０５等から構成されている。
送受信部５０２は、データ処理部５０４から供給される
信号を変調し、アンテナ５０１によって移動機４０に送
信するとともに、アンテナ５０１で受信した信号を復調
し、データ処理部５０４に供給する。

【００６７】フレーム同期回路５０３は、前述した本願
発明のフレーム同期回路であり、送受信部５０２から供
給される信号（フレーム構成の信号）で、フレーム位置
を同定し、同期確立した場合には、データ処理部５０４
に「１」となる同期判定信号ＳＤを供給し、非同期の場
合には、データ処理部５０４に「０」となる同期判定信
号ＳＤを供給する。

【００６８】データ処理部５０４は、上記同期判定信号
ＳＤに従って、送受信部５０２から供給される信号（フ
レーム構成の信号）からユーザデータ（データ、音声デ
ータ）、誤り訂正符号、誤り検出符号等を取り出すとと
もに、ネットワーク制御部５０５からの信号にスクラン
ブル等を付与した後、制御データ等を付加して、フレー
ム構成し、送受信部５０２に供給する。

【００６９】ネットワーク制御部５０５は、上記データ
処理部５０４で取り出された音声データをＤ／Ａ変換に
よりアナログ音声信号へ変換し、通信回線網６０に送出
する。また、ネットワーク制御部５０５は、通信回線網
６０から供給される信号をＡ／Ｄ変換によりデジタル信
号に変換し、所定の手法により符号化し、データ処理部
５０４に供給する。

【００７０】上述した構成によれば、移動機４０、基地
局５０において、それぞれのデータ処理部４０４，５０
４では、フレーム同期回路４０３，５０３から供給され
る同期判定信号ＳＤに基づいて、受信信号からユーザデ
ータ（データ、音声データ）、誤り訂正符号、誤り検出
符号等を取り出す。したがって、確実にフレーム同期位
置を検出することができる。また、同期確立するまでに
要する時間を短縮でき、さらに、同期はずれが生じた後
の回復時間を短縮することができる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
符号誤りの多い伝送路においても、フレーム同期のため
に必要な冗長性の増加がなく、かつ同期はずれや誤同期
に陥る主たる原因であるフレーム同期タイミングの非検
出・誤検出確率が低く、同期確立に至るまでの所要時間
や同期はずれからの回復時間が短い、等の特徴を有する
フレーム同期回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態に係わるフレーム同期
回路のブロック図である。

【図２】 同実施形態に係わる尤度演算回路Ａ１で演算
されるハミング距離とビットシフトの関係を示す図であ
る。

【図３】 同実施形態に係わる誤り数とビットシフトの
関係を示す図である。

【図４】 同実施形態において重み付け係数ｋ１，ｋ２
を共に１とした場合における加算器２１の出力データと
ビットシフトの関係を示す図である。

【図５】 第２実施形態に係わるフレーム同期回路のブ
ロック図である。

【図６】 第３実施形態に係わるフレーム同期回路のブ
ロック図である。

【図７】 第３実施形態に係わる同期判定回路２３’の
回路図である。

【図８】 第４実施形態に係わるフレーム同期回路のブ
ロック図である。

【図９】 第４実施形態に係わるフレーム同期回路の動
作を示すフローチャートである。

【図１０】 本発明に係わるフレーム同期回路を適用し
た移動体通信システムのブロック図である。

【図１１】 従来のフレーム同期回路のブロック図であ
る。

【図１２】 従来のフレーム同期回路の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。

【図１３】 従来の同期判定回路の状態遷移図である。

【符号の説明】

Ｄ 受信データ系列 Ａ１〜ＡＮ 尤度演算回路（尤度演算手段） Ｂ１〜ＢＮ 重み付け回路（重み付け手段） ２１ 加算回路（加算器） ２２ 閾値判定回路（判定手段） ３０ ユニークワード検出回路（検出手段） ３１ 第１の閾値判定回路（生成手段） ＴＳ トリガ信号（検出信号） ２３’ 同期判定回路（同期状態検出手段、第２の制御
手段） ２５ 制御器（第１の制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−128735（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−262333（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−7189（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−350589（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−72933（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−64815（ＪＰ，Ｕ) 特表 平９−503359（ＪＰ，Ａ) 米国特許4495619（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04L 7/08 H04J 3/06 H03M 13/00

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレーム内の情報データの一部または全
   部に対してＭ（２≦Ｍ）個の符号化規則が施されたデー
   タ系列を受信する場合に用いられるフレーム同期回路に
   おいて、 受信データ系列に対して、前記Ｍ個の符号化規則のうち
   Ｎ（２≦Ｎ≦Ｍ）個の符号化規則に対応する尤度を各々
   演算するＮ個の尤度演算手段と、 前記尤度演算回路の出力に対し、係数を各々乗算するＮ
   個の重み付け手段と、 前記重み付け手段の各々の出力を加算する加算手段と、 前記加算手段の出力を閾値と比較し、比較結果に基づい
   てフレーム同期位置を判定する判定手段とを備えること
   を特徴とするフレーム同期回路。
2. 【請求項２】 前記尤度演算手段は、 受信データ系列と、予め定められた、フレーム位置を示
   すユニークワードとのハミング距離を演算するハミング
   距離演算手段と、 受信データ系列のＧｏｌａｙ（２３，１２）誤り訂正符
   号化によって符号化された部分における誤り訂正復号し
   たときの誤り数を演算する誤り数演算手段とを具備する
   ことを特徴とする請求項１に記載のフレーム同期回路。
3. 【請求項３】 フレーム内の情報データの一部または全
   部に対してＭ（２≦Ｍ）個の符号化規則を施す際に、当
   該規則のうちの一つはフレーム位置を示すユニークワー
   ドを付加したデータ系列を受信する場合に用いられるフ
   レーム同期回路において、 受信データ系列と前記ユニークワードとのハミング距離
   を検出する検出手段と、 前記ハミング距離と予め定められた閾値を比較し、当該
   閾値を下回った場合に真となる検出信号を生成する生成
   手段と、 受信データ系列に対して、前記Ｍ個の符号化規則のうち
   Ｎ（２≦Ｎ≦Ｍ）個の符号化規則に対応する尤度を各々
   演算するＮ個の尤度演算手段と、 前記尤度演算回路の出力に対し、係数を各々乗算するＮ
   個の重み付け手段と、 前記各重み付け手段の出力を加算する加算手段と、 前記加算手段の出力を閾値と比較し、比較結果に基づい
   てフレーム同期位置を判定する判定手段とを備え、 前記検出信号が真となったタイミングで、前記尤度演算
   手段、前記重み付け手段、前記加算手段、および前記判
   定手段を動作させることを特徴とするフレーム同期回
   路。
4. 【請求項４】 前記受信データ系列に係わる伝送チャン
   ネルの状態に応じて、前記重み付け手段の係数、または
   前記判定手段の閾値のうち少なくとも一方を制御する第
   １の制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３
   のうちいずれか１項に記載のフレーム同期回路。
5. 【請求項５】 フレーム同期状態を検出する同期状態検
   出手段と、 前記同期状態検出手段によって検出された過去のフレー
   ム同期状態に基づいて、前記重み付け手段の係数、また
   は前記判定手段の閾値のうち少なくとも一方を制御する
   第２の制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１乃
   至４のうちいずれか１項に記載のフレーム同期回路。
6. 【請求項６】 前記受信データ系列として、多値データ
   である軟判定復調データを用いることを特徴とする請求
   項１乃至５のうちいずれか１項に記載のフレーム同期回
   路。
7. 【請求項７】 通信回線網に接続された複数の基地局
   と、該複数の基地局のいずれかと無線により通信し、前
   記通信回線網に接続された他の通信端末、または前記複
   数の基地局のうち他の基地局を介して他の通信端末と各
   種データを授受する通信端末とからなる通信システムに
   おいて、 通信端末は、 前記基地局からの信号を受信して復調する第１の受信手
   段と、 前記第１の受信手段によって復調された受信データ系列
   に対して、前記Ｍ個の符号化規則のうちＮ（２≦Ｎ≦
   Ｍ）個の符号化規則に対応する尤度を各々演算するＮ個
   の第１の尤度演算手段と、 前記第１の尤度演算回路の出力に対し、係数を各々乗算
   するＮ個の第１の重み付け手段と、 前記第１の重み付け手段の各々の出力を加算する第１の
   加算手段と、 前記第１の加算手段の出力を閾値と比較し、比較結果に
   基づいてフレーム同期位置を判定する第１の判定手段
   と、 前記第１の判定手段の判定結果に基づいて、前記受信デ
   ータ系列からデータを取り出す第１のデータ処理手段と
   を具備することを特徴とする通信システム。
8. 【請求項８】 前記基地局は、 前記通信端末からの信号を受信して復調する第２の受信
   手段と、 前記第２の受信手段によって復調された受信データ系列
   に対して、前記Ｍ個の符号化規則のうちＮ（２≦Ｎ≦
   Ｍ）個の符号化規則に対応する尤度を各々演算するＮ個
   の第２の尤度演算手段と、 前記第２の尤度演算回路の出力に対し、係数を各々乗算
   するＮ個の重み付け手段と、 前記第２の重み付け手段の各々の出力を加算する第２の
   加算手段と、 前記第２の加算手段の出力を閾値と比較し、比較結果に
   基づいてフレーム同期位置を判定する第２の判定手段
   と、 前記第２の判定手段の判定結果に基づいて、前記受信デ
   ータ系列からデータを取り出す第２のデータ処理手段と
   を具備することを特徴とする請求項７記載の通信システ
   ム。