JP4653053B2 - Frame synchronization method and apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、フレームに構成されたディジタルデータの受信に関する。特に、受信データのフレーム同期に関する。 The present invention relates to the reception of digital data organized in frames. In particular, it relates to frame synchronization of received data.
ディジタル伝送システムでは、フレームを構成し伝送する場合、受信側でフレーム同期をとる必要がある。この方法として、一般的には、伝送信号にフレーム同期パターンを付加しておき、受信側のフレーム同期装置でそのパターンを検出して、フレーム同期信号を生成する。 In a digital transmission system, when a frame is configured and transmitted, it is necessary to establish frame synchronization on the receiving side. As this method, generally, a frame synchronization pattern is added to a transmission signal, and the frame synchronization device on the receiving side detects the pattern to generate a frame synchronization signal.
図2は従来例のフレーム同期装置を示すブロック構成図である。この従来例では、同期パターン検出回路21を備え、受信データからフレーム同期パターンが検出されると、その同期パターン検出タイミングをフレーム同期信号として出力する。
FIG. 2 is a block diagram showing a conventional frame synchronization apparatus. In this conventional example, a synchronization
誤り訂正等を含んだデータ処理は、このフレーム同期信号に基づき実行される。また、伝送速度の高速化、長距離化とともに、伝送効率改善のため、様々な変調方式が用いられている(特許文献2参照)。
光伝送システムでは、光送信装置や光受信装置の構成により、検出した光信号の符号が反転したり、他のビットを検出したりする場合がある。 In the optical transmission system, the sign of the detected optical signal may be inverted or other bits may be detected depending on the configuration of the optical transmission device or the optical reception device.
具体的な例としては、光信号フォーマットがDPSK(Differential Phase Shift Keying:差動位相変調)信号の場合、マッハツェンダ干渉器により、DPSK信号を強度変調信号に変換するが、この際、マッハツェンダ干渉器の設定により、検出した光信号の全ビットが符号反転する可能性がある。また、光信号フォーマットがDQPSK(Differential Quadrature PSK)信号の場合、受信器において光信号を2つに分離して、それぞれマッハツェンダ干渉器を用いて位相のI成分とQ成分を検出するが、一方の成分の検出の際に、マッハツェンダ干渉器の設定により、誤って他方の成分を検出したり、あるいは、全ビット反転して検出したりする可能性がある。 As a specific example, when the optical signal format is a DPSK (Differential Phase Shift Keying) signal, the Mach-Zehnder interferor converts the DPSK signal into an intensity-modulated signal. Depending on the setting, the sign of all bits of the detected optical signal may be inverted. When the optical signal format is a DQPSK (Differential Quadrature PSK) signal, the receiver separates the optical signal into two signals, and detects the I component and Q component of the phase using a Mach-Zehnder interferometer. When detecting a component, depending on the setting of the Mach-Zehnder interferometer, the other component may be detected by mistake, or may be detected by inverting all bits.
このように、データを反転して検出したり、他のビットを検出したりする状況では、受信データにフレーム同期パターンが含まれていても、フレーム同期を行うことができず、通信を開始することができない。 As described above, in a situation where data is inverted and detected or other bits are detected, even if the received data includes a frame synchronization pattern, frame synchronization cannot be performed and communication is started. I can't.
本発明は、このような課題を解決し、誤ってビット反転して検出したり、他のビットを検出したりする状態時において、フレーム同期パターンを検出することができるフレーム同期方法を提供することを目的とする。 The present invention solves such a problem and provides a frame synchronization method capable of detecting a frame synchronization pattern in a state in which bit inversion is detected by mistake or other bits are detected. With the goal.
本発明の第一の観点によると、受信したフレーム同期パターンに想定される受信誤りがあってもそのフレーム同期パターンが同一の固定パターンに変換される一定のデータ変換を受信データに施すデータ変換手段と、このデータ変換手段の出力から前記固定パターンを検出する固定パターン検出手段とを備えたことを特徴とするフレーム同期装置が提供される。 According to the first aspect of the present invention, even if there is a reception error assumed in the received frame synchronization pattern, the data conversion means for subjecting the received data to constant data conversion in which the frame synchronization pattern is converted into the same fixed pattern And a fixed pattern detecting means for detecting the fixed pattern from the output of the data converting means.
前記データ変換手段は、前記フレーム同期パターンをNビット、ただしN≧1、で構成される複数のグループに分割し、2つのグループから、Mビット目、ただし1≦M≦N、の値の排他的論理和(XOR)を求める手段を含むことができる。これにより、グループのMビット目の論理が反転する受信誤りに対応することができる。 The data conversion means divides the frame synchronization pattern into a plurality of groups each consisting of N bits, where N ≧ 1, and excludes M bits from two groups, where 1 ≦ M ≦ N. Means for determining a logical OR (XOR) can be included. Thereby, it is possible to cope with a reception error in which the logic of the Mth bit of the group is inverted.
前記データ変換手段は、前記フレーム同期パターンをNビット、ただしN≧2、で構成される複数のグループに分割し、互いに全てのビットが同一、または互いに全てのビットが反転している2つのグループから、Mビット目、ただし1≦M≦N、の値の排他的論理和を求める手段を含むこともできる。これにより、グループのMビット目の論理が、他のビットの論理と同じ、あるいは他のビットの論理の反転となる誤りに対応することができる。 The data conversion means divides the frame synchronization pattern into a plurality of groups composed of N bits, where N ≧ 2, and two groups in which all the bits are the same or all the bits are inverted From the above, it is possible to include means for obtaining an exclusive OR of the values of the Mth bit, where 1 ≦ M ≦ N. Thereby, it is possible to cope with an error in which the logic of the Mth bit of the group is the same as the logic of other bits or the logic of other bits is inverted.
前記想定される受信誤りが全ビット反転である場合、前記データ変換手段は、前記フレーム同期パターンのビット数のデータに対して互いに隣接するビット間で排他的論理和を求める手段を含むことができる。 When the assumed reception error is all-bit inversion, the data conversion means can include means for obtaining an exclusive OR between adjacent bits with respect to data of the number of bits of the frame synchronization pattern. .
前記受信データがDQPSK変調信号を復調した信号の場合、伝送データがAn、Bn、An+1、Bn+1、An+2、Bn+2、...であって、復調に依存してA、A-、B、B-(A-、B-はそれぞれA、Bの論理反転)の16通りの組み合わせの受信状態があると想定される。この場合、前記データ変換手段は、前記フレーム同期パターンの隣接する二つのビットずつ、それらのビットが同じ論理の組同士および異なる論理の組同士で、それぞれ排他的論理和を求める手段を含むことがよい。 When the received data is a signal obtained by demodulating a DQPSK modulated signal, the transmission data is An, Bn, An + 1, Bn + 1, An + 2, Bn + 2,... , A − , B, B − (A − and B − are logical inversions of A and B, respectively) are assumed to be received in 16 combinations. In this case, the data conversion means includes means for obtaining an exclusive OR between two adjacent bits of the frame synchronization pattern, each of which has the same logic and different logic. Good.
前記固定パターン検出手段が前記固定パターンを検出したにもかかわらずそのときの受信データと前記フレーム同期パターンとが一致していない場合にはそれらが一致するように受信データの該当ビットを反転させる、または該当ビットを入れ替えるビット反転/入替手段を備えることが望ましい。このビット反転/入替手段としては、前記固定パターン検出手段の検出出力に同期して前記受信データをフレーム処理することより検出される受信誤りに応じて受信データの該当ビットを反転または入れ替えるような構成が望ましい。 If the received pattern at that time and the frame synchronization pattern do not match despite the detection of the fixed pattern by the fixed pattern detection means, the corresponding bits of the received data are inverted so that they match. Alternatively, it is desirable to provide bit inversion / replacement means for replacing the corresponding bits. The bit inversion / replacement means is configured to invert or replace corresponding bits of the received data in accordance with a reception error detected by frame processing of the received data in synchronization with the detection output of the fixed pattern detecting means. Is desirable.
本発明の第二の観点によると、受信データからあらかじめ定められたフレーム同期パターンを検出してフレーム同期を確立するフレーム同期方法において、
受信したフレーム同期パターンに想定される受信誤りがあってもそのフレーム同期パターンが同一の固定パターンに変換される一定のデータ変換を受信データに施し、この一定のデータ変換が施された受信データから前記固定パターンを検出することを特徴とするフレーム同期方法が提供される。
According to a second aspect of the present invention, in a frame synchronization method for establishing a frame synchronization by detecting a predetermined frame synchronization pattern from received data,
Even if there is a reception error that is assumed in the received frame synchronization pattern, the received data is subjected to a constant data conversion in which the frame synchronization pattern is converted into the same fixed pattern. A frame synchronization method is provided that detects the fixed pattern.
本発明によれば、フレーム同期パターンに受信誤りが生じている場合でも、確実にフレーム同期を確立することができる。 According to the present invention, frame synchronization can be reliably established even when a reception error occurs in the frame synchronization pattern.
図1は本発明実施例のフレーム同期装置を示すブロック構成図である。この装置は、受信したフレーム同期パターンに想定される受信誤りがあってもそのフレーム同期パターンが同一の固定パターン(以下「短縮パターン」という)に変換される一定のデータ変換を受信データに施すデータ変換回路11と、このデータ変換回路11の出力から短縮パターンを検出する短縮パターン検出回路12とを備え、さらに、短縮パターン検出回路12が短縮パターンを検出したにもかかわらずそのときの受信データとフレーム同期パターンとが一致していない場合にはそれらが一致するように受信データの該当ビットを反転させるビット反転回路13を備える。
FIG. 1 is a block diagram showing a frame synchronization apparatus according to an embodiment of the present invention. This device is a data which performs a certain data conversion on received data in which the frame synchronization pattern is converted into the same fixed pattern (hereinafter referred to as “abbreviated pattern”) even if there is a reception error assumed in the received frame synchronization pattern. A
ビット反転回路13としては、短縮パターン検出回路12が短縮パターンを検出したときの受信データがフレーム同期パターンと一致するようなビット反転を行うものでもよい。しかし、短縮パターン検出回路12で短縮パターンが検出されるまで対応する受信データを蓄えておく必要があり、しかも、それをフレーム同期パターンと比較する必要があり、回路構成が複雑になる。そこで、短縮パターン検出回路12の検出出力に同期して受信データをフレーム処理することより検出される受信誤りに応じて、受信データの該当ビットを反転させる構成が望ましい。
The
ビット反転回路13の代わりに、受信データの該当ビットを反転させるのではなく該当ビットを入れ替えるビット入替回路を用いることもできる。このビット入替回路は、受信誤りに応じて受信データの該当ビットを入れ替える構成とすることができる。
Instead of the
図3はフレーム同期パターンと短縮パターンとの関係およびデータ変換回路の一例を示す。ここでは、受信誤りによる受信状態として、正常と全ビット反転の二通りを想定し、フレーム同期パターンがF628(16進数、以下同様)であるとする。 FIG. 3 shows an example of the relationship between the frame synchronization pattern and the shortening pattern and the data conversion circuit. Here, it is assumed that there are two reception states due to reception errors, normal and all bit inversion, and the frame synchronization pattern is F628 (hexadecimal number, the same applies hereinafter).
この場合、データ変換回路11として、フレーム同期パターンのビット数のデータに対して互いに隣接するビット間で排他的論理和を求める回路構成とする。この構成により、16ビットのF628という値に対して、データ変換回路11の出力が15ビットで0D3Cという値になる。また、フレーム同期パターンが全ビット反転した09D7(16進数)に対しても、0D3Cが得られる。この0D3Cという値を短縮パターン検出回路12で検出する。
In this case, the
図4は論理反転および他ビット検出の異常受信状態の可能性がある状況に対応できるデータ変換回路の構成例を示す。ここでは、受信データがDQPSK変調信号を復調した信号であり、フレーム同期パターンがF628であるとする。 FIG. 4 shows a configuration example of a data conversion circuit that can cope with a situation where there is a possibility of abnormal reception of logic inversion and other bit detection. Here, it is assumed that the received data is a signal obtained by demodulating the DQPSK modulated signal, and the frame synchronization pattern is F628.
DQPSK信号の場合、伝送データのビット列がAn、Bn、An+1、Bn+1、An+2、Bn+2、...であって、復調に依存して、AおよびBがともにA、A-、B、B-(A-、B-はそれぞれA、Bの論理反転)の4通りの受信状態がある場合、2ビットがまとまったABについては16通りの組み合わせの受信状態があると想定される。ここで、正常復調はABであり、その他異常復調として、AA、AA-、AB-、...がある。表1にこれらの受信状態と同期パターンとの関係を示す。 In the case of the DQPSK signal, the bit string of the transmission data is An, Bn, An + 1, Bn + 1, An + 2, Bn + 2,..., And depending on the demodulation, both A and B are A, a -, B, B - ( a -, B - is a, the logic inversion of B respectively) when there is a reception state of four different, as for the AB 2 bits together a receive state of a combination of sixteen is assumed. Here, normal demodulation is AB, and other abnormal demodulation is AA, AA − , AB − ,. Table 1 shows the relationship between these reception states and synchronization patterns.
図5および図6は排他的論理和によるフレーム同期パターンの変換方法を説明する図である。 5 and 6 are diagrams for explaining a frame synchronization pattern conversion method based on exclusive OR.
DQPSKのように2ビットを組とした異常受信状態がある場合は、図5に示すように、フレーム同期パターンをb15とb14、b13とb12、b11とb10、・・・、b1とb0という具合に、2ビットずつのグループに分割する。フレーム同期パターンが16ビットである場合には、8つのグループに分割する。そして、互いに全てのビットが同一である2つのグループ(b15b14とb13b12、b7b6とb1b0、およびb5b4とb3b2のそれぞれ)から、1つ目のビット同士および2つ目のビット同士の排他的論理和をとる。また、互いに全てのビットが反転している2つのグループ(b11b10とb9b8)から、同じく1つ目のビット同士および2つ目のビット同士の排他的論理和をとる。 When there is an abnormal reception state with 2 bits as in DQPSK, the frame synchronization patterns are b15 and b14, b13 and b12, b11 and b10,..., B1 and b0, as shown in FIG. And divided into groups of 2 bits. When the frame synchronization pattern is 16 bits, it is divided into 8 groups. Then, from the two groups (b15b14 and b13b12, b7b6 and b1b0, and b5b4 and b3b2 respectively) in which all the bits are the same, exclusive OR of the first bits and the second bits is performed. Take. Similarly, from the two groups (b11b10 and b9b8) in which all the bits are inverted, the first bit and the second bit are exclusive-ORed.
互いに全てのビットが同一である2つのグループから1番目または2番目のビット同士の排他的論理和をとると、仮にビット反転した場合でも両方の論理が共に反転するため、排他的論理和値は同一値となる。また、仮に他のビット、あるいはその反転した値が検出される異常があった場合でも、その検出されたビット自体は2つのグループで同じ値であるため、排他的論理和値は同一値となる。 If the exclusive OR of the first or second bits from two groups in which all the bits are the same is taken, even if the bits are inverted, both logics are inverted together, so the exclusive OR value is It becomes the same value. Even if there is an abnormality in which another bit or its inverted value is detected, the detected bit itself has the same value in the two groups, so that the exclusive OR value is the same value. .
また、互いに全てのビットが反転している2つのグループから1番目または2番目のビット同士の排他的論理和をとると、仮にビット反転した場合でも両方の論理が共に反転するため、排他的論理和値は同一値となる。また、仮に他のビット、あるいはその反転した値が検出される異常があった場合でも、その検出されたビットは2つのグループで互いに反転しているため、排他的論理和値は同一値となる。 In addition, if the exclusive OR of the first or second bits from two groups in which all the bits are inverted from each other, both logics are inverted even if the bits are inverted. The sum value is the same value. In addition, even if there is an abnormality in which another bit or its inverted value is detected, the detected bits are mutually inverted in the two groups, so that the exclusive OR value becomes the same value. .
このようにして、異常受信状態でフレーム同期パターンを受信しても、上記の法則により選択した排他的論理和値は正常受信状態と同一値となり、フレーム同期パターンを検出することができる。 In this way, even if the frame synchronization pattern is received in the abnormal reception state, the exclusive OR value selected according to the above rule becomes the same value as in the normal reception state, and the frame synchronization pattern can be detected.
以上の方法は、異常受信状態として、ビット反転と他のビットの検出との双方を想定している。ビット反転のみが想定される場合、すなわちABの正常受信に対してA-B、AB-、A-B-の異常受信状態がある場合には、任意の2つのグループを選択して、グループ内の1つ目のビット同士および2つ目のビット同士の排他的論理和をとればよい。この場合、仮にビット反転した場合でも、両方の論理とも反転するため、排他的論理和値は同一値となる。 The above method assumes both bit inversion and detection of other bits as abnormal reception states. If only the bit inversion is assumed, namely AB to normal reception of AB, AB -, AB - if there is an abnormal receiving condition, select any two groups, the group What is necessary is just to take the exclusive OR of the 1st bits and 2nd bits. In this case, even if the bit is inverted, both logics are inverted, so that the exclusive OR value is the same value.
以上説明した方法は、2ビットを組とした異常受信状態がある場合に限られるものではなく、Nビットを組とした異常受信状態がある場合にも適用できる。図6にN=4の場合の例を示す。 The method described above is not limited to the case where there is an abnormal reception state with a set of 2 bits, but can also be applied when there is an abnormal reception state with a set of N bits. FIG. 6 shows an example when N = 4.
この場合、まず、フレーム同期パターンをNビットずつまとめて複数のグループに分割する。そして、互いに全てのビットが同一である2つのグループ(図6の例ではグループ1とグループ2)から、Mビット目(M=1〜N)の値の排他的論理和をとる。このとき、仮にビット反転した場合でも、2つの値とも反転するため、排他的論理和値は同一値となる。また、仮に他のビット、あるいはその反転した値が検出される異常があった場合でも、その検出されたビット自体は2つのグループで同じ値であるため、排他的論理和値は同一値となる。
In this case, the frame synchronization pattern is first divided into a plurality of groups by collecting N bits. Then, the exclusive OR of the values of the Mth bit (M = 1 to N) is taken from two groups (
また、互いに全てのビットが反転している2つのグループ(図6の例ではグループ3とグループ4)から、Mビット目(M=1〜N)の値の排他的論理和をとる。このとき、仮にビット反転した場合でも、2つの値が共に反転するため、排他的論理和値は同一値となる。また、仮に他のビット、あるいはその反転した値が検出される異常があった場合でも、その検出されたビットは必ず、2つのグループで互いに反転した値であるため、排他的論理和値は同一値となる。
Also, an exclusive OR of the values of the Mth bit (M = 1 to N) is taken from two groups (group 3 and
本発明によれば、規則的な復調誤りを生じた受信状態であってもフレーム同期を行うことができ、同期確立後に受信状態に応じたビット反転を行うことで、復調誤りを訂正することも可能となる。また、伝送速度の高速化に伴いフレーム同期の並列処理(特許文献3、4参照)が必要になるが、本発明によれば、検索パターンのビット数を削減できるだけでなく、隣接ビット位置での並列検索において排他的論理和回路の共通化(同じ排他的論理和の削減)が可能なので、回路規模を削減することができる。 According to the present invention, frame synchronization can be performed even in a reception state where a regular demodulation error has occurred, and the demodulation error can be corrected by performing bit inversion according to the reception state after synchronization is established. It becomes possible. Further, parallel processing of frame synchronization (see Patent Documents 3 and 4) is required as the transmission speed increases, but according to the present invention, not only can the number of bits of the search pattern be reduced, but also at adjacent bit positions. Since the exclusive OR circuit can be shared (reduction of the same exclusive OR) in parallel search, the circuit scale can be reduced.
11 データ変換回路
12 短縮パターン検出回路
13 ビット反転回路
21 同期パターン検出回路
11
Claims (10)
前記受信データは差動位相変調信号を復調した信号であり、
受信したフレーム同期パターンに想定される受信誤りがあってもそのフレーム同期パターンが同一の固定パターンに変換される一定のデータ変換を受信データに施すデータ変換手段と、
このデータ変換手段の出力から前記固定パターンを検出する固定パターン検出手段と
を備えたことを特徴とするフレーム同期装置。 In a frame synchronization apparatus that detects a predetermined frame synchronization pattern from received data and establishes frame synchronization,
The received data is a signal obtained by demodulating a differential phase modulation signal,
Data conversion means for subjecting the received data to constant data conversion in which the frame synchronization pattern is converted into the same fixed pattern even if there is a reception error assumed in the received frame synchronization pattern;
And a fixed pattern detecting means for detecting the fixed pattern from the output of the data converting means.
前記受信データは差動位相変調信号を復調した信号であり、
受信したフレーム同期パターンに想定される受信誤りがあってもそのフレーム同期パターンが同一の固定パターンに変換される一定のデータ変換を受信データに施し、
この一定のデータ変換が施された受信データから前記固定パターンを検出する
ことを特徴とするフレーム同期方法。 In a frame synchronization method for establishing a frame synchronization by detecting a predetermined frame synchronization pattern from received data,
The received data is a signal obtained by demodulating a differential phase modulation signal,
Even if there is a reception error assumed in the received frame synchronization pattern, the received data is subjected to constant data conversion in which the frame synchronization pattern is converted into the same fixed pattern,
A frame synchronization method, wherein the fixed pattern is detected from received data that has undergone constant data conversion.
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