JPH1117670A - フレーム同期システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャドーイングの有無を問わずユニークワー
ド誤検出の確率を低減させること。 【解決手段】 ユニークワード検出時期を決定するアパ
ーチャ時間幅１０４はフレームカウンタ４２のカウント
数に基づき設定される。このフレームカウンタ４２を再
生クロックとは別個に設けた固定発振器４１から出力さ
れるクロック１１１により駆動するようにした。これに
より、シャドーイング状態となり再生クロック周波数が
正規の周波数より大きくずれた場合でもフレームカウン
タ４２は正確に時間を計数することができる。よって、
アパーチャ時間幅１０４を狭くすることができるため、
ユニークワード誤検出の確率を低減させることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフレーム同期システ
ムに関し、特に移動体衛星通信システムに用いられるフ
レーム同期システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】移動体衛星通信システムでは移動局の移
動に伴い、通信衛星と移動局アンテナとの間に、建築物
や樹木等の障害物が位置することにより通信信号が遮断
される、いわゆるシャドーイング（ｓｈａｄｏｗｉｎ
ｇ）が発生する。シャドーイング中は、伝送すべき通信
情報自体は失われ信号不通になるが、障害物から抜け出
た時には速やかに通信状態を回復させることが重要であ
る。

【０００３】また、一般に移動体通信システムにおいて
は、移動局装置の小型，低消費電力化を図ることがシス
テムの経済化、そしてシステムの普及に大きな影響力を
持つため、出来得る限りのアンテナの小型化や送信電力
の低減を図る。そのため、システムは、極めて低い信号
対雑音電力比（Ｃ／Ｎ）のもとで適用される。

【０００４】このように移動体衛星通信システムでは、
極めて低いＣ／Ｎ、且つシャドーイングのある環境下に
おいても、回線品質を確保するため、安定にフレーム同
期を保持する必要がある。

【０００５】従来のフレーム同期システムは種々提案さ
れているが、その一例として特公平８−２８７５４号公
報に開示されているフレーム同期システムについて説明
する。図６はこの特公平８−２８７５４号公報に開示さ
れているフレーム同期システムの構成図である。

【０００６】図６において、受信変調波１００は復調器
１に入力され、復調データ１０１は選択回路５を経てユ
ニークワード検出回路２に入力され、ここでユニークワ
ードが検出される。フレーム同期回路３は、ユニークワ
ード検出信号１０５を基に、予め定められたフレームフ
ォーマットに従い、フレーム同期を確立して、フレーム
タイミングを決定する。

【０００７】アパーチャ生成回路４は、フレームタイミ
ングを基に、ユニークワード検出用のアパーチャゲート
の制御を行い、アパーチャ１０４を出力する。信号検出
手段６は、受信信号レベルを監視し、低下したと判定す
ると、選択回路５の出力が固定パターンとなるよう制御
している。

【０００８】アパーチャ生成回路４は、フレーム同期回
路３でフレーム同期外れと判定された場合、ユニークワ
ード１０１が時間軸上どこに検出されるか予測出来ない
ため、アパーチャ１０４を開いたまましておくが、フレ
ーム同期及び、前方／後方の各同期保護状態において
は、決定されたフレームタイミングにより、次にユニー
クワードが検出されるであろう時間軸上の予測位置を中
心に限定した時間軸でアパーチャ１０４を開く。

【０００９】このことによって、確立されたフレームタ
イミングにおいては、ユニークワードが検出されるはず
のない、不要な時間帯での誤検出を防止することで、安
定したフレーム同期を維持しようとしている。

【００１０】なお、同期外れ状態から同期引き込み状態
に移るところの保護を後方保護といい、１つ目のフレー
ム同期パターンを見つけてから以降、予め定められた回
数連続してフレーム同期パターンが正しく受信された場
合に同期引き込みができたと判断する。

【００１１】又、同期引き込み状態で同期外れの状態に
移るところの保護を前方保護といい、予め定められた回
数まで連続してフレーム同期パターンがマルチフレーム
パルスと同じタイミングで受信できなかった時に初めて
同期が外れたと判断する。

【００１２】以上のような構成の、従来のフレーム同期
方式において、シャドーイングが発生した場合、復調器
１には受信変調波が入力されないため、正しくない復調
信号が出力される。この正しくない復調信号を、直接ユ
ニークワード検出回路２に入力すると、誤って正しくな
いタイミングでユニークワードを検出してしまう場合が
あり、その場合シャドーイング前のフレームタイミング
を崩してしまうことがあるため、シャドーイングからの
復帰後、たとえ正しく受信信号の復調が出来ても、フレ
ームタイミングが異なれば、フレーム再同期動作のため
に復調信号を破棄せざるを得ない状況に至る。

【００１３】そのため図６では、シャドーイングによる
受信信号レベルの低下を信号検出手段６にて検出し、信
号レベルが低下したと判定すると、選択回路５により復
調器１の出力を、ユニークワードパターンと全く異なる
固定パターンに切替え、ユニークワード検出回路２にて
ユニークワードの誤検出をしないように工夫してある。

【００１４】以上のように構成された従来のフレーム同
期システムは、シャドーイング環境下にあって、比較的
安定にフレーム同期を維持することができる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ここに解決し
なければならない課題がある。それは、ユニークワード
検出用アパーチャの時間幅に関するものである。

【００１６】ユニークワード検出回路２、フレーム同期
回路３、アパーチャ生成回路４は、復調器１で再生され
た再生クロック１０２にて動作する。この再生クロック
１０２は以下に説明するように、シャドーイングが発生
した場合に、大きな周波数誤差を持つことになる。

【００１７】再生クロック１０２は、復調器１の中で再
生される。方法として通常、受信変調波１００からクロ
ック成分を抽出し、これを基準とするＰＬＬ回路により
行われる。送信クロックの安定度が低いバースト信号の
同期引き込み特性を確保するためにはこのＰＬＬ回路が
受信信号に速やかに追随する必要がある。そのため、Ｐ
ＬＬのループバンドは比較的広く設定される。

【００１８】しかし、シャドーイングが発生した場合に
は、ＰＬＬの基準とするクロック成分がなくなってしま
うため、広いループバンドでは再生クロック周波数が、
直ぐさま大きくずれてしまう。

【００１９】これを防ぐため、受信信号がなくなったこ
とを検出し、その場合クロック再生用ＰＬＬのループを
切って再生クロック周波数を保持させることが考えられ
るが、前述のようにループバンドは広いため、信号がな
くなってからそれを検出し保持させるまでの間にも、Ｐ
ＬＬループは閉じているために、ループを切ろうとした
時には既に、再生クロック周波数は大きくずれてしまっ
ているのである。

【００２０】以上のように、シャドーイングがある場
合、再生クロック１０２には大きな周波数誤差が含ま
れ、この再生クロック１０２にて動作するフレーム同期
回路３によって決定されるフレームタイミングも誤差を
持つ。そのため、再生クロック１０２での１クロック幅
のアパーチャ１０４では、狭すぎて正しいユニークワー
ドを検出することができない場合が生じてしまう。

【００２１】従って、再生クロック１０２に周波数誤差
があっても、ユニークワードを検出できるように、アパ
ーチャ１０４の時間幅として再生クロック１０２にて１
クロック幅ではなく、数ビットのクロック幅を持たせる
ようにしなければならない。

【００２２】このように、シャドーイングに備えアパー
チャ幅を広くせざるを得ないが、ユニークワードの検出
をアパーチャを広くするということは、アパーチャ内で
のユニークワード誤検出を許容することになる。

【００２３】そのため、特に極めて低い信号対雑音電力
比（Ｃ／Ｎ）の環境下で運用される移動体通信システム
では、ユニークワードパターンとして、正しい検出位置
の隣接ビットに誤検出が発生しないよう配慮した自己相
関性の高いパターンを選択していたとしても、低Ｃ／Ｎ
による劣悪なビットエラーレイト（ＢＥＲ；ＢｉｔＥｒ
ｒｏｒ Ｒａｔｅ）のために、誤検出によるフレームタ
イミングの誤認によって、当該フレームのデータにバー
ストエラーが発生する可能性が高くなる。また、最悪誤
検出が連続して発生するとフレーム同期外れが発生し、
フレーム同期の再引き込みが必要となる危険性も高まる
ことにもなってしまう。

【００２４】そこで本発明の目的は、シャドーイングの
有無を問わずユニークワード誤検出の確率を低減させる
ことができるフレーム同期システムを提供することにあ
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明は、一定のフレーム周期にてデータに多重され
るユニークワードを所定回数連続して検出した場合にフ
レーム同期を確立してフレームタイミングを決定するフ
レーム同期システムであって、そのフレーム同期システ
ムは最初に検出した前記ユニークワードの検出タイミン
グに同期して前記一定のフレーム周期に相当する時間の
計数を開始する計数手段と、この計数手段を駆動するク
ロックを発生するクロック発生器と、前記計数手段より
出力されるカウントアップ信号に同期して次のユニーク
ワードの検出を行う検出手段とを含むことを特徴とす
る。

【００２６】本発明によれば、再生クロックではなく別
個に設けたクロック発生器より発生するクロックにより
計数手段が駆動される。従って、例えばシャドーイング
状態となり再生クロック周波数が正規の周波数より大き
くずれた場合でも計数手段は正確に時間を計数すること
ができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】まず、多重データの形式について
簡単に説明する。図４及び図５は多重データの形式の一
例を示す形式図である。

【００２８】図４はデータ２０１とユニークワード２０
２とで１フレームを構成する一例を示す。この場合は、
各データ２０１ごとにユニークワード２０２が検出され
る。

【００２９】一方、図５はデータ２０１，２０３とユニ
ークワード２０２とで１フレームを構成する一例を示
す。この場合は、データ２０１，２０３の２つのデータ
に対し１つのユニークワード２０２が検出される。

【００３０】又、データ３つ以上と１つのユニークワー
ド２０２とで１フレームを構成する例も同様に説明でき
る。

【００３１】なお、本発明はこのいずれにも対応が可能
である。

【００３２】以下、本発明の実施の形態について添付図
面を参照しながら説明する。図１は本発明に係るフレー
ム同期システムの最良の実施の形態の構成図、図２はユ
ニークワード検出回路の構成図である。なお、図６に示
す従来例と同様の構成部分については同一番号を付し、
その説明を省略する。

【００３３】図１を参照して、フレーム同期システム
は、復調器１と、ユニークワード検出回路２と、フレー
ム同期回路３と、アパーチャ生成回路４とからなる。

【００３４】図１において、受信変調波１００は復調器
１にて復調され、復調データ１０１と再生クロック１０
２がユニークワード検出回路２に入力される。

【００３５】ユニークワード検出回路２は図２に詳細を
示すように、パターン検出器１１、２入力のＡＮＤ１
２、Ｄ−フリップフロップ（Ｄ・ＦＦ）回路１３とから
構成される。

【００３６】パターン検出器１１は、復調データ１０１
を再生クロック１０２の１クロック毎に入力し、これと
定められているユニークワードパターン１１０とを、再
生クロック１０２の１クロック毎に比較して、ユニーク
ワードパターン１１０の検出を行い、ユニークワードが
検出された場合、“Ｈｉ”レベルを出力し、検出されな
い場合はその逆の“Ｌｏｗ”レベルを出力する。

【００３７】ＡＮＤ１２は、この出力信号１０３とアパ
ーチャ生成回路４からのアパーチャ１０４の論理積を取
る。

【００３８】アパーチャ１０４はユニークワード検出を
許可するタイミングで“Ｈｉ”レベルとなる信号であ
る。

【００３９】ＡＮＤ１２の出力は、Ｄ−フリップフロッ
プ回路１３のＤ入力に接続され、再生クロック１０２に
よりＤ−フリップフロップ１３に取り込まれる。

【００４０】再生クロック１０２の立上がりでＤ−フリ
ップフロップ１３の入力が“Ｈｉ”レベルなら、その再
生クロック位置においてユニークワードが検出されたこ
とになる。ユニークワード検出回路２のユニークワード
検出パルス１０５は、フレーム同期回路３に入力され
る。

【００４１】フレーム同期回路３は、ユニークワード検
出パルス１０５と再生クロック１０２を入力し、フレー
ムタイミングを決定すると共に、アパーチャ生成回路４
にフレーム同期状態信号１０６を出力する。フレーム同
期状態信号１０６は、フレーム同期が外れているか、い
ないかを判別する信号である。

【００４２】図３はアパーチャ生成回路の構成図であ
る。同図において、アパーチャ生成回路４は、固定発振
器４１、フレームカウンタ４２、同期化回路４３、アパ
ーチャ制御回路４４から構成される。

【００４３】フレームカウンタ４２は、送信クロック周
波数ｆ１に比較し十分に高い発振周波数を有する固定発
振器４１の出力クロック１１１により１フレーム長をカ
ウントし、そのカウンタの値によってアパーチャ１０４
を発生するカウンタである。

【００４４】例えば、フレームカウンタ４２が０から
（ｎ−１）まで（ただし、ｎは正の整数とする。）カウ
ントするｎカウンタであって、±ｍビット幅（ただし、
ｍは正の整数とする。）のアパーチャを生成する場合、
アパーチャはカウンタの値の（ｎ−１）−（ｍ−１）に
開始し、（ｍ−１）で終了させればよい。

【００４５】同期化回路４３は、再生クロック１０２に
同期したユニークワード検出パルス１０５を、固定発振
器４１の出力クロック１１１に同期化しその１クロック
幅に微分する回路である。

【００４６】同期化回路４３の出力信号１０７は、フレ
ームカウンタ４２をリセットする。

【００４７】アパーチャ制御回路４４は、フレームカウ
ンタ４２の出力１１２とフレーム同期状態信号１０６と
により、フレーム同期状態の時にはフレームカウンタ４
２からのアパーチャをそのままアパーチャ信号１０４と
して、又フレーム同期外れ状態の時にはアパーチャ信号
１０４を”Ｈ“レベルに固定、即ち、アパーチャオープ
ンにしてユニークワード検出回路２に出力する。

【００４８】以上のような構成の本発明に係るフレーム
同期システムの効果を明確にするため、生成するアパー
チャの時間幅を具体的数値を用いて説明する。

【００４９】

【実施例】

送信クロック周波数ｆ１ ５ｋＨｚ 送信クロック周波数安定度 ±１×１０^-4 １フレーム長 ２００ｍｓ １フレーム長のクロック数 １０００ビット シャドーイング時間長 １００ｍｓ 固定発振器４１の発振周波数ｆ２ ５ＭＨｚ（ｆ２：
ｆ１＝１０００：１） 固定発振器４１の周波数安定度 ±１×１０^-4 とする。

【００５０】ユニークワードの検出タイミングは、送信
クロックの周波数安定度による偏差と伝送路の変動分
（＋α）による偏差であるが、ここでは簡単のためにα
を無視すると、その大きさは、 １０００×（±１×１０^-4）／５０００＝±２０μＳ …（１） となる。

【００５１】固定発振器４１の出力により発生させるア
パーチャのタイミングは、固定発振器４１の周波数安定
度分の偏差を有し、その大きさは、 （１×１０⁶ ）×（±１×１０^-4）／（５×１０⁶ ）＝±２０μＳ …（２） となる。

【００５２】 同期化回路４３で発生する同期化誤差はｆ２の１クロック＝２００ｎＳ …（ ３） となる。

【００５３】従って、本発明による必要最小限のアパー
チャ幅は、（１）式の結果である±±２０μＳと、
（２）式の結果である±２０μＳと、（３）式の結果で
ある２００ｎＳとの和で表される。従って、必要最小限
のアパーチャ幅は、±４０．２μＳとなる。

【００５４】これは、固定発振器４１のクロック周波数
ｆ２で±２０１ビット幅となる。即ち、（±４０．２μ
Ｓ）÷２００ｎＳ＝±２０１（ビット）となる。

【００５５】次に、これをアパーチャを生成しているフ
レームカウンタ４２に当てはめて説明する。

【００５６】前述したように、送信クロック周波数ｆ１
が５ｋＨｚ（周期は２００μＳ）で１フレーム長が２０
０ｍＳの場合は、１フレーム長のクロック数は１０００
ビットとなる。

【００５７】これに対し、送信クロック周波数ｆ２が５
ＭＨｚ（周期は２００ｎＳ）で１フレーム長が２００ｍ
Ｓの場合は、１フレーム長のクロック数は１０⁶ ビット
となる。

【００５８】フレームカウンタ４２は、固定発振器４１
の５ＭＨｚクロックにより、０から９９９９９９まで１
０⁶ カウントし、カウント値”９９９９９９−２００
“にて立上がり、カウント値”２００“にて立下がる。
これで、±４０．２μＳのアパーチャとなる。

【００５９】この値は、再生クロック数５ＫＨｚ（周期
は２００μＳ）と比較すると、その約５分の２にしかな
らず、時間軸上その前後にタイミングマージンを加えて
も、ユニークワード検出パルスが再生クロックにて抽出
され出力されるのは、１フレームにただ１回しかチャン
スがないことになる。

【００６０】即ち、従来のフレーム同期方式では、再生
クロックにてアパーチャを生成しているため、アパーチ
ャ幅は再生クロックの数クロック分となり、１フレーム
にユニークワード検出パルスを誤検出してしまう可能性
が複数回あることになる。そのため、ユニークワード誤
検出率はその分だけ大きくなるのである。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、一定のフレーム周期に
てデータに多重されるユニークワードを所定回数連続し
て検出した場合にフレーム同期を確立してフレームタイ
ミングを決定するフレーム同期システムであって、その
フレーム同期システムを、最初に検出した前記ユニーク
ワードの検出タイミングに同期して前記一定のフレーム
周期に相当する時間の計数を開始する計数手段と、この
計数手段を駆動するクロックを発生するクロック発生器
と、前記計数手段より出力されるカウントアップ信号に
同期して次のユニークワードの検出を行う検出手段とを
含み構成したため、計数手段は再生クロックとは別個に
設けたクロック発生器より発生するクロックにより駆動
されることになる。

【００６２】これにより、例えばシャドーイング状態と
なり再生クロック周波数が正規の周波数より大きくずれ
た場合でも計数手段は正確に時間を計数することができ
る。

【００６３】又、計数手段が正確に時間を計数するた
め、アパーチャ幅を従来より狭くすることができる。

【００６４】従って、シャドーイングの有無を問わずユ
ニークワード誤検出の確率を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフレーム同期システムの最良の実
施の形態の構成図である。

【図２】同システムのユニークワード検出回路の構成図
である。

【図３】同システムのアパーチャ生成回路の構成図であ
る。

【図４】多重データの形式の一例を示す形式図である。

【図５】多重データの形式の一例を示す形式図である。

【図６】特公平８−２８７５４号公報に開示されている
フレーム同期システムの構成図である。

【符号の説明】

１ 復調器 ２ ユニークワード検出回路 ３ フレーム同期回路 ４ アパーチャ生成回路 ４１ 固定発振器 ４２ フレームカウンタ ４３ 同期化回路 ４４ アパーチャ制御回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一定のフレーム周期にてデータに多重さ
   れるユニークワードを所定回数連続して検出した場合に
   フレーム同期を確立してフレームタイミングを決定する
   フレーム同期システムであって、 最初に検出した前記ユニークワードの検出タイミングに
   同期して前記一定のフレーム周期に相当する時間の計数
   を開始する計数手段と、この計数手段を駆動するクロッ
   クを発生するクロック発生器と、前記計数手段より出力
   されるカウントアップ信号に同期して次のユニークワー
   ドの検出を行う検出手段とを含むことを特徴とするフレ
   ーム同期システム。
2. 【請求項２】 前記クロック発生器より発生するクロッ
   クの周波数は前記多重データの送信クロック周波数より
   高いことを特徴とする請求項１記載のフレーム同期シス
   テム。
3. 【請求項３】 前記検出手段は前記計数手段より出力さ
   れるカウントアップ信号に同期して次のユニークワード
   の検出を行うのに代えて、前記カウントアップ信号より
   所定時間前から所定時間後までの期間に次のユニークワ
   ードの検出を行うことを特徴とする請求項１又は２記載
   のフレーム同期システム。
4. 【請求項４】 前記カウントアップ信号より所定時間前
   から所定時間後までの期間とは、少なくとも前記多重デ
   ータの送信クロックの周波数安定度による偏差と、前記
   クロック発生回路が発生するクロックの周波数安定度に
   よる偏差と、前記クロック発生回路が発生するクロック
   の周期との和の２倍の時間であることを特徴とする請求
   項３記載のフレーム同期システム。