JP3696316B2 - 同期保護方法および同期保護回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying ）、多値ＱＡＭ（Quadrature Amplitude Modulation ）などを用いてディジタル伝送を行う際、受信システムにおいて必要とされる同期保護回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ディジタル信号処理による映像信号の帯域圧縮技術の進歩に伴い、ＱＰＳＫ、ＱＡＭなどを用いたディジタルデータの伝送が通信分野だけにとどまらず、放送分野にまで広く普及する可能性がますます高くなってきている。
ディジタル伝送を行う際、もっとも大切な要素の一つに「同期」がある。同期とは、「送受信間の時刻合わせ」ということができる。受信側で信号を復元するときの最初の手がかりが同期であり、同期の強さがシステムの強さを左右するといっても過言ではない。したがって、同期の保護は必須の技術である。
【０００３】
さて、ディジタル伝送におけるフレーム同期信号の捕捉、保護に関しては、同期信号の検出、前方保護および後方保護からなる方法を用いることがある。以下図面を参照しながら、上記のような方法を実施した従来の同期保護回路の一例について説明する。
図１１は従来の同期保護回路の構成を示すブロック図である。図１１において、１０１はディジタルデータ入力端子、１０２は同期シンボル検出回路、９０１は保護回路、１０７は同期パルス出力端子である。
【０００４】
以上のような同期保護回路において、ディジタルデータは、必要があれば並列データに変換された後、ディジタルデータ入力端子１０１より入力される。同期シンボル検出回路１０２は、入力されたディジタルデータ系列と予め決められているフレーム同期信号を表すディジタルデータ系列（以下、便宜的に「同期シンボル」呼ぶ）とを比較し、両者が一致したときに正極性の一致パルスを保護回路９０１に出力する。保護回路９０１では、検出したフレーム同期信号に対して前方保護、後方保護を行い、同期が捕捉された状態において同期パルス出力端子１０７にフレーム同期信号と同期した同期パルスを出力する。
【０００５】
ここで、上記の各回路における動作および信号処理の様子を詳細に述べる。まず、例を用いて同期シンボル検出回路１０２の信号処理の様子を示す。いま、例として図１２に示すフレーム構造を持ったデータ系列を伝送するものとする。すなわち、フレーム同期信号を表すシンボルをＦＳとし、情報を表すシンボルをＤ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３としたときに、１フレームの構造はフレーム同期信号を表す１個のシンボルＦＳと情報を表す４個のシンボルＤ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の計５個のシンボルからなるものとする。ただし、情報を表すシンボルＤ０，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３の中には、フレーム同期信号を表すシンボルＦＳに偶然一致するもの（Ｄ０＝ＦＳまたはＤ１＝ＦＳまたはＤ２＝ＦＳまたはＤ３＝ＦＳ）もある。
【０００６】
このようなフレーム構造を持ったディジタルデータからなる図１３（ａ）に示すような入力データが同期シンボル検出回路１０２に入力されたときに、同期シンボル検出回路１０２の正極性の出力である一致パルスは、図１３（ｂ）に示すようになる。ただし、図１３（ａ）の入力データには、シンボルＦＳがフレーム同期信号に対応して周期的に現れるものと、情報シンボルとして偶発的に現れるものとがある。フレーム同期信号を表すものとして現れるシンボルＦＳを便宜的に「真の同期シンボル」、情報を表すシンボルＤ０，Ｄ１，Ｄ２またはＤ３として現れるシンボルＦＳを便宜的に「疑似同期シンボル」と呼ぶことにする。
【０００７】
同期シンボル検出回路１０２は、図１３（ａ）のような入力データが入力されたとき、シンボルＦＳを検出すると論理レベルＨ（以下、“Ｈ”と記す）となり、それ以外の時は論理レベルＬ（以下、“Ｌ”と記す）となる一致パルスを出力する。したがって、同期シンボル検出回路１０２は真の同期シンボルと疑似同期シンボルとを区別することなく、図１３（ｂ）に示すように一致パルスを出力することになる。なお、図１３（ａ）において、斜線のない部分のシンボルＦＳは真の同期シンボルを示し、斜線のある部分のシンボルＦＳは疑似同期シンボルに対応するシンボルを示す。また、図１３（ｂ）において、斜線がない部分のパルスは真の同期シンボルを検出したことによる一致パルスを示し、斜線がある部分のパルスは疑似同期シンボルを検出したことによる一致パルスを示している。
【０００８】
つぎに、保護回路９０１の構成および動作について、図１４を参照しながら説明する。図１４に競合カウンタを用いた保護回路９０１の構成例のブロック図を示す。図１４において、４０１は一致パルス入力端子、４０２はＮＯＴ回路、４０３，４０４，１２０２はＡＮＤ回路、４０５はＯＫカウンタ、４０６はＮＧカウンタ、４０７はＲＳ−フリップフロップ、１２０１はフレームカウンタ制御回路、４０９はフレームカウンタ、１０７は同期パルス出力端子である。
【０００９】
以上のような保護回路９０１において、一致パルス入力端子４０１から入力された一致パルスはＡＮＤ回路４０３とＮＯＴ回路４０２とフレームカウンタ制御回路１２０１とに入力される。ＡＮＤ回路４０３は、一致パルスとフレームカウンタ４０９から出力されるフレームパルスとの論理積をとり、その論理演算結果であるＯＫパルスをＮＧカウンタ４０６のクリア入力端子およびＯＫカウンタ４０５のカウント入力端子へ供給する。
【００１０】
ＮＯＴ回路４０２は一致パルスの論理を反転してＡＮＤ回路４０４に供給する。ＡＮＤ回路４０４は、ＮＯＴ回路４０２の出力とフレームカウンタ４０９から出力されるフレームパルスとの論理積をとり、その論理演算結果であるＮＧパルスをＯＫカウンタ４０５のクリア入力端子およびＮＧカウンタ４０６のカウント入力端子に供給する。
【００１１】
ＯＫカウンタ４０５は、入力されるＯＫパルスの数を計数し、計数値が所定の値（例えば、２）に達すると、ＲＳ−フリップフロップ４０７のセット入力端子Ｓにセットパルスを供給する。このときの所定の値を後方保護段数と呼ぶ。また、ＯＫカウンタ４０５は、ＮＧパルスがクリア入力端子に入力されると、計数値が０にクリアされる。
【００１２】
ＮＧカウンタ４０６は、入力されるＮＧパルスの数を計数し、計数値が所定の値（例えば、２）に達すると、ＲＳ−フリップフロップ４０７のリセット入力端子Ｒにリセットパルスを供給する。このときの所定の値を前方保護段数と呼ぶ。また、ＮＧカウンタ４０６は、ＯＫパルスがクリア入力端子に入力されると、計数値が０にクリアされる。
【００１３】
ＲＳ−フリップフロップ４０７は、セット入力端子Ｓにセットパルスが入力されると出力端子Ｑに“Ｈ”を出力し、リセット入力端子Ｒにリセットパルスが入力されると出力端子Ｑに“Ｌ”を出力する。
ＲＳ−フリップフロップ４０７の出力端子Ｑより出力される同期状態信号は、ＡＮＤ回路１２０２とフレームカウンタ制御回路１２０１とに入力される。同期状態信号は、同期捕捉状態では“Ｈ”となり、同期はずれ状態では“Ｌ”となる。
【００１４】
フレームカウンタ制御回路１２０１は、一致パルスとフレームパルスと同期状態信号とを入力とし、フレームカウンタクリアパルスを出力とし、つぎの２つの動作を行う。
（１）同期捕捉および同期はずれのいずれの状態であっても、すなわち同期状態信号が“Ｈ”であっても“Ｌ”であっても、フレームパルスが入力された場合は同じタイミングでフレームカウンタクリアパルスを出力してフレームカウンタ４０９に供給する。
【００１５】
（２）同期はずれ状態、すなわち同期状態信号が“Ｌ”の状態において、初めて一致パルスが入力された場合、または同期はずれ状態において一致パルスが入力されてから１フレーム周期以上経た後再び一致パルスが入力された場合に、入力された一致パルスと同じタイミングでフレームカウンタクリアパルスを出力してフレームカウンタ４０９に供給する。ただし、一致パルスが入力されてから１フレーム周期以内に再び一致パルスが入力された場合にはこれを無視し、フレームカウンタクリアパルスは出力しない。
【００１６】
フレームカウンタ４０９は、シンボルの計数を行い、計数値が所定の１フレームのシンボル数、すなわちフレーム周期に達したとき、フレームパルスを出力してＡＮＤ回路４０３，４０４，１２０２およびフレームカウンタ制御回路１２０１に供給する。また、フレームカウンタクリアパルスが入力された場合にはその計数値を０とする。
【００１７】
ＡＮＤ回路１２０２は、同期状態信号とフレームパルスとの論理積をとり、フレーム同期パルスを同期パルス出力端子１０７より出力する。
以上のような保護回路９０１の構成例によって、後方保護段数を２とした場合の後方保護により、同期はずれ状態から同期信号が捕捉される状態に至る様子を図１５を用いて詳細に説明する。
【００１８】
いま、同期シンボル検出回路１０２に入力されたディジタルデータから同期シンボル（疑似同期シンボルを含む）が検出され、一致パルスが保護回路９０１に入力されたものとする。ただし、回路はすべて初期状態にあったものとする。
時刻ｔ１において、フレームパルスが“Ｈ”になると、フレームカウンタクリアパルスが“Ｈ”になる。このとき、一致パルスは“Ｌ”であるためＮＯＴ回路４０２の出力は“Ｈ”である。したがって、フレームパルスが“Ｈ”になると、ＡＮＤ回路４０４の出力であるＮＧパルスが“Ｈ”となり、ＯＫカウンタ４０５の計数値は０にクリアされ、ＮＧカウンタ４０６の計数値は１となる。
【００１９】
同期はずれ状態において同期シンボルが初めて検出された時刻をｔ２とする。この時刻ｔ２において、一致パルスが初めて“Ｈ”となるものとする。ただし、このとき検出された同期シンボルは真の同期シンボルであり、この一致パルスには斜線はいれていない。フレームカウンタ制御回路１２０１は、一致パルスが入力された場合、同じタイミングでフレームカウンタクリアパルスを出力してフレームカウンタ４０９に供給する。ただし、一致パルスが入力されてから１フレーム周期以内に再び一致パルスが入力された場合にはこれを無視し、フレームカウンタクリアパルスを出力しない。
【００２０】
フレームカウンタクリアパルスが“Ｈ”となると、フレームカウンタ４０９の計数値が０にクリアされ、１フレーム周期の計数を開始する。フレームカウンタ４０９は同期シンボルが検出されてから１フレーム周期（１Ｔｆ）たった時点（時刻ｔ４）においてフレームパルスは“Ｈ”となる。フレームカウンタ４０９はクリアされるまで以降この動作を周期的に繰り返す。つまり、フレームカウンタクリアパルスが、時刻ｔ４，ｔ６，ｔ７で“Ｈ”となり、時刻ｔ６，ｔ７でフレームパルスは“Ｈ”となる。
【００２１】
時刻ｔ３において、疑似同期シンボルが存在したとする。疑似同期シンボルを検出した同期パターン検出回路１０２は時刻ｔ３に一致パルスを“Ｈ”とする。疑似同期シンボルによる一致パルスには、目印のため斜線を付加している。しかし、フレームカウンタ制御回路１２０１は、先に真の同期シンボルによる一致パルスを受信した時刻ｔ２から１フレーム周期以内に受信した一致パルス（時刻ｔ３の疑似同期シンボルによる一致パルス）を無視するため、フレームカウンタクリアパルスは“Ｌ”のままである（図１５において、○印で示す）。
【００２２】
時刻ｔ４において、真の同期シンボルを検出し、一致パルスが“Ｈ”になったとする。一方、時刻ｔ２にフレーム周期の計数を開始したフレームカウンタ４０９から１周期たったことを示すフレームパルスが時刻ｔ４で“Ｈ”になる。したがって、一致パルスとフレームパルスとが同時に“Ｈ”となるため、ＯＫパルスが“Ｈ”となり、ＯＫカウンタ４０５の計数値が１となるとともに、ＮＧカウンタ４０６の計数値は０にクリアされる。このとき、ＮＧパルスは出力されない。
【００２３】
時刻ｔ５において、疑似同期シンボルが存在したとする。ただし、時刻ｔ５は、先に真の同期シンボルを検出した時刻ｔ４から１フレーム周期以内の時刻であるとする。疑似同期シンボルを検出した同期パターン検出回路１０２は、時刻ｔ５に一致パルスに“Ｈ”を出力する。しかし、フレームカウンタ制御回路１２０１は、先に一致パルスを受信した時刻ｔ４から１フレーム周期以内に受信した一致パルスを無視するため、フレームカウンタクリアパルスは“Ｌ”のままである。
【００２４】
時刻ｔ６において、真の同期シンボルが検出されると、再び一致パルスとフレームパルスが同時に“Ｈ”になる。ＯＫパルスが“Ｈ”となり、ＯＫカウンタ４０５の計数値は２となり、保護段数に達し、ＮＧカウンタ４０６の計数値は０にクリアされる。ＯＫカウンタ４０５が保護段数に達したため、セットパルスは“Ｈ”となり、ＲＳ−フリップフロップ４０７をセットする。セットされたＲＳ−フリップフロップ４０７の出力である同期状態信号は“Ｈ”となり、同期が捕捉された状態に達する。
【００２５】
時刻ｔ７より、フレームパルスが最終的な出力である同期パルスとして出力されることとなる。
上記のように、フレーム同期信号をフレーム長の周期で連続して検出したときのみ同期捕捉とすることを後方保護と呼ぶ。なお、後方保護段数を２とした上記従来の構成による後方保護では、上記のようなデータが入力された場合、１フレームの周期をＴｆで表すと、初めて真の同期シンボルが入力されてから同期捕捉状態に至るまでに、２Ｔｆ要することになる。
【００２６】
同様に、前方保護段数を２とした場合に同期捕捉状態から同期はずれ状態に至る様子を図１６を用いて詳細に説明する。
時刻ｔ１において真の同期パルスが検出されたとする。一致パルスとフレームパルスが同時に“Ｈ”となり、ＯＫパルスが“Ｈ”となるため、ＯＫカウンタ４０５の計数値が（ｎ−１）からｎに１増える（ｎは任意の整数）。また、同期捕捉状態にあるため、同期状態信号が“Ｈ”で同期パルスが出力される。このとき、ＮＧパルスは“Ｌ”のままで、ＮＧカウンタ４０６の計数値はリセットされ、０となっている。また、フレームカウンタクリアパルスはフレーム周期毎に出力されている。
【００２７】
時刻ｔ１より１フレーム周期以内のある時刻ｔ２において、疑似同期シンボルが検出されたとする。時刻ｔ２に一致パルスは“Ｈ”となるが、フレームカウンタ制御回路１２０１は先に一致パルスが入力された時刻ｔ１より１フレーム周期以内に発生した一致パルスを無視するため、時刻ｔ２ではフレームカウンタクリアパルスは出力されない。
【００２８】
時刻ｔ３において、再び真の同期シンボルが検出され、一致パルスが“Ｈ”となったとする。このとき、時刻ｔ１と同様に、一致パルスとフレームパルスが同時に“Ｈ”となり、ＯＫパルスが“Ｈ”となるため、ＯＫカウンタ４０５の計数値はｎから（ｎ＋１）に１増える。また、同期捕捉状態にあるため、同期状態信号が“Ｈ”で同期パルスが出力される。このとき、ＮＧパルスは“Ｌ”のままで、ＮＧカウンタ４０６の計数値はリセットされ、０となっている。また、フレームカウンタクリアパルスはフレーム周期毎に出力されている。
【００２９】
時刻ｔ４において本来来るべき真の同期シンボルが来なかったとする。このとき、ＯＫパルスは“Ｌ”のままで、ＮＧパルスが“Ｈ”となり、ＮＧカウンタ４０６の計数値は１増え、ＯＫカウンタ４０５の計数値は０にクリアされる。しかし、この時点でも同期状態信号は“Ｈ”であり、フレームパルスもフレームカウンタクリアパルスも出力されており、同期パルスは周期的に出力され、同期はずれ状態には至っていない。
【００３０】
時刻ｔ５においても本来来るべき真の同期シンボルが来なかったとする。このとき、ＮＧパルスが“Ｈ”となり、ＮＧカウンタ４０６の計数値は１増えて２となり、ＯＫカウンタ４０５の計数値は０にクリアされる。ＮＧカウンタ４０６は計数値が前方保護段数に達したので、リセットパルスを出力する。このため、時刻ｔ５より同期状態信号は“Ｌ”となり、同期パルスは出力されなくなり、後方保護により再び同期が捕捉されるまで同期はずれ状態に移行する。
【００３１】
上記のように、一度同期状捕捉態に入れば多少同期シンボルが検出されなくてもできるだけ同期捕捉状態を維持し、連続して何フレームか同期シンボルがこなかったときにはじめて同期はずれ状態とみなすことを前方保護と呼ぶ。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
先にも述べたように、フレーム構造を持ったディジタルデータの伝送においては、フレーム同期信号を表すシンボルとまったく同じ情報シンボル、すなわち疑似同期シンボルが伝送されることがある。図１１で示す従来の同期保護回路が同期はずれ状態で後方保護を行う際に、疑似同期シンボルが真の同期シンボルに先立って入力された場合を考える。後方保護段数を２とした場合の後方保護により、同期はずれ状態から同期捕捉状態に至るまでのタイミングチャートを図１７に示し、同期はずれ状態から同期捕捉状態に至るまでの過程を図１７を参照しながら説明する。
【００３３】
いま、入力されたデータ系列より同期シンボル検出回路１０２が同期シンボルに一致するシンボルを検出し、図１７に示す一致パルスを保護回路９０１に入力したものとする。なお、入力データ系列には、周期的に現れる真の同期シンボルとランダムに現れる疑似同期シンボルが存在するものとする。
同期はずれ状態において、時刻ｔ１に初めて一致パルスが“Ｈ”になったとする。ただし、これは疑似同期シンボルを検出したことによるものであるとする。フレームカウンタ制御回路１２０１は、初めて一致パルスが“Ｈ”になったため、同じタイミングでフレームカウンタクリアパルスを出力し、フレームカウンタ４０９による１フレーム長の周期の計数が開始される。
【００３４】
先に疑似同期シンボルが入力された時刻ｔ１の後１フレーム周期以内のある時刻ｔ２において、一致パルスが“Ｈ”になったものとする。ただし、これは真の同期シンボルを検出したことによるものとする。フレームカウンタ制御回路１２０１は、先に一致パルスが入力されてから１フレーム周期経過するまでに入力される一致パルスを無視する（たとえ、それが真の同期シンボルによるものであったとしても）ため、時刻ｔ２でもフレームカウンタクリアパルスは“Ｌ”のままである。すなわち、保護回路９０１では入力される一致パルスが真の同期シンボルによるものなのか、疑似同期シンボルによるものなのかの区別がつかないので、初めに入力された一致パルスにより、後方保護を開始する。この例の場合、さきに現れた疑似同期シンボルをとらえ保護を開始したため、その後１フレーム周期以内に現れた真の同期シンボルを無視してしまう状態になっている。
【００３５】
時刻ｔ３には、時刻ｔ１にフレーム周期の計数を開始したフレームカウンタ４０９が１フレーム経過したことを表すフレームパルスを“Ｈ”とする。疑似同期シンボルに周期性はないため、時刻ｔ３でも一致パルスは“Ｌ”であるとする。なお、一般に疑似同期シンボルはデータ系列中においてランダムに存在するため、あるフレームに存在する疑似同期シンボルがつぎのフレームの同じ位置に存在する確率は極めて小さい。したがって、この例においては、時刻ｔ１に疑似シンボルが存在してもつぎのフレームの同じ位置には存在しないものとする。一致パルスが“Ｌ”でフレームパルスのみが“Ｈ”となるため、ＯＫパルスは“Ｌ”のままで、ＮＧパルスが“Ｈ”となり、ＮＧカウンタ４０６の計数値は１増え、ＯＫカウンタ４０５の計数値は０のままである。フレームカウンタ制御回路１２０１は、つぎに入力される一致パルスの入力待ち状態となる。
【００３６】
時刻ｔ４に真の同期パルスにより一致パルスが“Ｈ”になるものとする。フレームカウンタ制御回路１２０１は、時刻ｔ１に一致パルスの入力を受け付けてから１フレーム周期以上経っているので、時刻ｔ４の一致パルスの入力を受け付け、同じタイミングでフレームカウンタクリアパルスを出力する。これを受けて、フレームカウンタ４０９は再び１フレーム周期の計数を開始する。すなわち、時刻ｔ４よりようやく真の同期シンボルをとらえ、再び保護を開始したことになる。
【００３７】
時刻ｔ５に真の同期パルスにより一致パルスが“Ｈ”になるものとする。一方、時刻ｔ４にフレーム周期の計数を開始したフレームカウンタ４０９はフレームパルスを時刻ｔ５に出力する。このとき、一致パルスとフレームパルスとが同時に“Ｈ”となり、今度はＮＧパルスは“Ｌ”のままで、ＯＫパルスが“Ｈ”になるため、ＯＫカウンタ４０５の計数値は１となり、ＮＧカウンタ４０６の計数値は０にクリアされる。
【００３８】
時刻ｔ６において、一致パルスが“Ｈ”となると、ＯＫカウンタ４０５の計数値は２となり、保護段数に達する。その結果、セットパルスおよび同期状態信号は“Ｈ”となり、後方保護を完了する。
同期信号をフレーム長の周期で連続して検出したときのみ同期捕捉とする後方保護において、後方保護段数を２とした場合、従来の同期保護回路の構成では、上記の例のように最初に疑似同期シンボルが検出された場合、真の同期シンボルが最初に検出されてから同期捕捉状態に至るまでに、３Ｔｆ要することになる。すなわち、同期はずれ状態において最初に検出された同期シンボルが疑似同期シンボルでその後１フレーム以内に真の同期シンボルが入力された場合、後方保護を行って同期が捕捉されるまでに、同期はずれ状態において最初に検出された同期シンボルが真の同期シンボルであった場合に比べて１フレーム周期分の遅延が生じることを示している。
【００３９】
保護回路９０１では、入力される一致パルスが真の同期シンボルによるものなのか、疑似同期シンボルによるものなのかの区別がつかないので、同期はずれ状態で初めに入力された一致パルスにより、後方保護を開始する。上記の説明のように、さきに現れた疑似同期シンボルをとらえ保護を開始したため、その後１フレーム周期以内に現れる真の同期シンボルを無視してしまう状態になっている。このため、同期が捕捉されるまでに、同期はずれ状態において最初に入力された同期シンボルが真の同期シンボルであった場合に比べて、１フレーム周期分の遅延が生じる。
【００４０】
さらに、もし上記の例において時刻ｔ３と時刻ｔ４の間で疑似同期シンボルが存在した場合には、保護回路はこの疑似同期シンボルで再び誤って後方保護を開始するため、同期捕捉状態に至るまでに要する時間はまでにさらにもう１フレーム周期分の遅延が発生し、４Ｔｆとなる。
このように、上記従来の構成では、同期はずれ状態において最初に検出された同期シンボルが真の同期シンボルでなく疑似同期シンボルであり、この疑似同期シンボルによって誤って後方保護を開始した場合には、その後１フレーム以内に入力される真の同期シンボルを無視するため、同期捕捉の状態に至るまでに要する時間は、最初に真の同期シンボルにより後方保護を開始した場合に比べて、少なくとも１フレーム分に相当する遅延が生じるという問題がある。
【００４１】
この発明は上記問題点を解決するもので、同期はずれ状態において最初に疑似同期シンボルが入力されても、これにとらわれることなく真の同期シンボルを捕捉し、速やかに同期捕捉を行うことができる同期保護回路を提供することを目的とする。
【００４２】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の同期保護回路は、フレーム構造を有するディジタルデータ系列を入力とし、ディジタルデータ系列に含まれるフレーム同期信号に基づいて同期の捕捉を行うとともに同期の保護を行う同期保護回路であって、同期シンボル検出手段と、制御手段と、Ｎ個（ただし、Ｎは２以上の整数）の保護手段とを備えている。同期シンボル検出手段は、ディジタルデータ系列よりフレーム同期信号を表す所定のパターンを検出し、所定のパターンを検出したことを示す信号を制御手段とＮ個の保護手段に供給する。制御手段は、同期シンボル検出手段からの信号が入力される毎に、Ｎ個の保護手段のうちから一個の保護手段を所定の順に選択し、選択された保護手段のみに同期の捕捉動作の開始を示す信号を供給する。保護手段は、制御手段からの信号の入力毎に同期の捕捉動作を開始して同期が確立された場合に同期のタイミングを示す同期パルスを出力し、同期の捕捉動作では、制御手段からの信号の入力時を起点としたフレーム周期毎に同期シンボル検出手段からの信号の入力を確認し、所定の回数連続して入力が確認されたときに同期が確立したと判断する。
【００４３】
この構成によれば、同期の捕捉動作を複数並行することにより、最初に疑似同期シンボルが入力されても、これにとらわれることなく真の同期シンボルを捕捉し、速やかに同期捕捉を行うことができ、また、制御手段からの信号がフレーム周期内に続けて保護手段に入力されるかどうかを検出する手段が不要であり、構造が簡単で安価である。
【００４６】
ここで、この同期保護回路の構成についてさらに説明する。この同期保護回路は、一定周期のフレーム構造とフレーム周期と同じ周期で伝送される一定のフレーム同期信号を持ったディジタルデータ伝送において、入力ディジタルデータ系列と同期信号を表す所定の信号列（以下、同期シンボルと呼ぶ）との比較を行い両者の一致を検出する同期シンボル検出手段を有する。
【００４８】
同期の補足を行う際、最初に入力されるデータ系列中に同期シンボルがＭ個存在するとする。ここで、Ｎ≧Ｍとする。ただし、上記Ｍ個の同期シンボルは、同期信号を表す真の同期シンボル１個と、真の同期シンボルに一致する情報シンボル（以下「疑似シンボル」と呼ぶ）が（Ｍ−１）個からなり、１個の真の同期シンボルに先だって（Ｍ−１）個の疑似同期シンボルが連続して入力されるものとする。このとき、同期シンボル検出回路はＭ個の同期シンボルを検出し、Ｍ個のフレーム同期信号を表すパターンを検出したことを示す信号を出力する。
【００４９】
制御手段は、フレーム同期信号を表すパターンを検出したことを示す信号が入力される毎に、Ｎ個の保護手段のうちから一個の保護手段を所定の順に選択し、選択された保護手段に対して同期の捕捉動作の開始を示す信号を供給する。同期の捕捉動作の開始を示す信号が入力されたＭ個の保護手段は、それぞれ同期の捕捉動作を開始する。
【００５０】
ここで、Ｍ個のうちの（Ｍ−１）個の保護手段は、疑似同期シンボルを検出したフレーム同期信号を表すパターンを検出したことを示す信号により同期の捕捉動作を開始するが、疑似同期シンボルが保護段数分の数フレームにわたって同じ位置に存在する確率は極めて小さいため、同期を捕捉することは有り得ないとしてもよい。しかし、Ｍ個のうちの１個の保護手段は、真の同期シンボルを検出したフレーム同期信号を表すパターンを検出したことを示す信号によって同期の捕捉動作を開始しているので、所定の保護段数分のフレーム周期の後に保護を完了し、同期捕捉状態に達することができる。
【００５１】
この結果、後方保護の際に入力データ系列に疑似同期シンボルが存在し、それらが真の同期シンボルよりも先に入力される場合でも、疑似同期シンボルと真の同期シンボルを合わせた数が保護回路の個数より小さいか等しい場合には、疑似同期シンボルが原因で生じる後方保護が完了するまでの遅延を除去し、速やかに真の同期を捕捉することができる。
【００５２】
請求項２記載の同期保護回路は、請求項１記載の同期保護回路において、制御手段からの信号の入力時を起点としたフレーム周期毎に同期シンボル検出手段からの信号の入力を確認し、入力が確認されたときに制御手段に対して信号の出力停止を示す信号を供給するよう保護手段を構成し、保護手段からの信号が入力されると以降Ｎ個の保護手段に対する同期の捕捉動作の開始を示す信号の出力を止めるよう制御手段を構成している。
【００５３】
この構成によれば、無駄な同期の捕捉動作の開始を防止することができる。
請求項３記載の同期保護回路は、請求項２記載の同期保護回路において、制御手段からの信号の入力時を起点としたフレーム周期毎に同期シンボル検出手段からの信号の入力を確認し、所定の回数連続して入力が確認されなかったときに同期パルスの出力を停止するように保護手段を構成し、少なくとも一つの保護手段が同期パルスを出力している状態から全ての保護手段が同期パルスを出力しない状態へと変化したときにＮ個の保護手段に対する同期の捕捉動作の開始を示す信号の供給を再開するように制御手段を構成している。
【００５４】
この構成によれば、同期はずれ状態となったときに、自動的に同期の捕捉動作を再開することができる。
請求項４記載の同期保護方法は、フレーム構造を有するディジタルデータ系列を入力とし、ディジタルデータ系列に含まれるフレーム同期信号に基づいて同期の捕捉を行うとともに同期の保護を行う同期保護方法であって、同期シンボル検出ステップと、制御ステップと、Ｎ個（ただし、Ｎは２以上の整数）の保護ステップとを含み、同期シンボル検出ステップは、ディジタルデータ系列よりフレーム同期信号を表す所定のパターンを検出し、所定のパターンを検出したことを示す信号を制御ステップとＮ個の保護ステップに供給し、制御ステップは、同期シンボル検出ステップからの信号が入力される毎に、Ｎ個の保護ステップのうちから一個の保護ステップを所定の順に選択し、選択された保護ステップのみに同期の捕捉動作の開始を示す信号を供給し、保護ステップは、制御ステップからの信号の入力毎に同期の捕捉動作を開始して同期が確立された場合に同期のタイミングを示す同期パルスを出力し、同期の捕捉動作では、制御ステップからの信号の入力時を起点としたフレーム周期毎に同期シンボル検出ステップからの信号の入力を確認し、所定の回数連続して入力が確認されたときに同期が確立したと判断する。
この方法によれば、同期の捕捉動作を複数並行することにより、最初に疑似同期シンボルが入力されても、これにとらわれることなく真の同期シンボルを捕捉し、速やかに同期捕捉を行うことができる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１の実施の形態）
図１にこの発明の第１の実施の形態における同期保護回路のブロック図を示す。図１において、１０１は入力端子、１０２は同期シンボル検出回路、１０３は制御回路、１０４，１０５は保護回路、１０６は選択回路、１０７は同期パルス出力端子である。保護回路１０４，１０５はともに同じ構成でよいが、ここでは区別のため、１０４を第１の保護回路、１０５を第２の保護回路とする。
【００５８】
ここで、各構成要素の相互関係と動作を説明する。ディジタルデータは、必要があれば並列データに変換された後、入力端子１０１より入力される。同期シンボル検出回路１０２は、入力されたディジタルデータ系列とあらかじめ決められているフレーム同期信号を表す同期シンボルとを比較し、両者が一致したときに一致パルスを出力して制御回路１０３と第１の保護回路１０４と第２の保護回路１０５とに供給する。制御回路１０３は、第１のスタートパルスを出力して第１の保護回路１０４に供給し、第２のスタートパルスを出力して第２の保護回路１０５に供給する。第１の保護回路１０４は前方保護および後方保護を行い、第１のＯＫパルスを出力して制御回路１０３に供給し、第１のフレームパルスと第１の同期状態信号とを出力して選択回路１０６に供給する。第２の保護回路１０５は前方保護および後方保護を行い、第２のＯＫパルスを出力して制御回路１０３に供給し、第２のフレームパルスと第２の同期状態信号とを出力して選択回路１０６に供給する。選択回路１０６は同期パルスを出力端子１０７より出力し、リセットパルスを制御回路１０３に供給する。
【００５９】
以下では、各部ブロックの構成例と動作について説明する。
同期シンボル検出回路１０２の動作は従来例で述べたものと同じであるので説明は省略する。
制御回路１０３の構成例のブロック図を図２に示す。図２において、２０１は一致パルス入力端子、２０２は第１のＯＫパルス入力端子、２０３は第２のＯＫパルス入力端子、２０４はリセットパルス入力端子、２０５はＤ−フリップフロップ、２０６，２０７，２１１，２１２はＡＮＤ回路、２０８はＯＲ回路、２０９はＲＳ−フリップフロップ、２１０はクロック再生回路、２１３は第１のスタートパルス出力端子、２１４は第２のスタートパルス出力端子である。
【００６０】
Ｄ−フリップフロップ２０５はＤ−フリップフロップ２０５の反転出力を入力とする。一致パルスはＤ−フリップフロップ２０５のクロック入力端子およびＡＮＤ回路２０６，２０７に供給される。ＡＮＤ回路２０７はＤ−フリップフロップ２０５の反転出力と一致パルスとの論理積をとり、その論理積演算結果ＳＴ１をＡＮＤ回路２１２に供給する。ＡＮＤ回路２０６はＤ−フリップフロップ２０５の非反転出力と一致パルスとの論理積をとり、その論理積演算結果ＳＴ２をＡＮＤ回路２１１に供給する。
【００６１】
ＯＲ回路２０８は第１のＯＫパルスと第２のＯＫパルスの論理和をとり、ＲＳ−フリップフロップ２０９のセット入力端子Ｓに入力する。リセットパルスはＲＳ−フリップフロップ２０９のリセット入力端子Ｒに入力される。クロック再生回路２１０よりシンボルクロックがＲＳ−フリップフロップ２０９のクロック入力端子ＣＫに入力される。ＲＳ−フリップフロップ２０９の反転出力信号はＡＮＤ回路２１１，２１２に供給される。
【００６２】
ＡＮＤ回路２１２は論理積演算結果ＳＴ１とＲＳ−フリップフロップ２０９の反転出力信号との論理積をとり、その論理積演算結果を第１のスタートパルス出力端子２１３より出力する。ＡＮＤ回路２１１は論理積演算結果ＳＴ２とＲＳ−フリップフロップ２０９の反転出力信号との論理積をとり、その論理積演算結果を第２のスタートパルス出力端子２１４より出力する。
【００６３】
上記のように制御回路１０３を構成したときの制御回路１０３に対するタイミングチャートを図３に示す。入力される一致パルス，第１のＯＫパルス，第２のＯＫパルスおよびリセットパルスに対して、論理積演算結果ＳＴ１，論理積演算結果ＳＴ２，ＲＳ−フリップフロップ２０９の反転出力信号，第１のスタートパルスおよび第２のスタートパルスは図３に示したようになる。
【００６４】
つまり、時刻ｔ１に一致パルスが“Ｈ”になると、論理積演算結果ＳＴ１および第１のスタートパルスが“Ｈ”になり、このとき論理積演算結果ＳＴ２および第２のスタートパルスは“Ｌ”である。時刻ｔ２に一致パルスが“Ｈ”になると、論理積演算結果ＳＴ２および第２のスタートパルスが“Ｈ”になり、論理積演算結果ＳＴ１および第１のスタートパルスは“Ｌ”である。そして、一致パルスが入力される度に論理積演算結果ＳＴ１と論理積演算結果ＳＴ２とが交互に“Ｈ”になる。
【００６５】
時刻ｔ３に第１のＯＫパルスが“Ｈ”になると、ＲＳ−フリップフロップ２０９の反転出力信号が“Ｌ”になり、これ以降第１および第２のスタートパルスは“Ｌ”となる。
時刻ｔ４，ｔ５に一致パルスが“Ｈ”となっても第１および第２のスタートパルスは“Ｌ”のままである。
【００６６】
時刻ｔ６にリセットパルスが“Ｈ”になると、ＲＳ−フリップフロップ２０９の反転出力信号が“Ｈ”となり、これ以降、時刻ｔ７，ｔ８と第１および第２のスタートパルスは再び交互に出力されるようになる。
すなわち、第１および第２のスタートパルスは一致パルスの入力に応じて一致パルスと同じタイミングで交互に出力されるが、いったん第１のＯＫパルスまたは第２のＯＫパルスのどちらかが入力されると、一致パルスの入力は受け付けられず、第１および第２のスタートパルスは出力されなくなる。この後、リセットパルスが入力されると、ＲＳ−フリップフロップ２０９の反転出力信号が再び“Ｈ”になり、第１および第２のスタートパルスは出力される。
【００６７】
つぎに、第１および第２の保護回路１０４，１０５について説明する。第１および第２の保護回路１０４，１０５はともに同じ構成でよい。図４に競合カウンタを用いた第１の保護回路１０４の構成例のブロック図を示す。図４において、４０１は一致パルス入力端子、４０２はＮＯＴ回路、４０３，４０４はＡＮＤ回路、４０５はＯＫカウンタ、４０６はＮＧカウンタ、４０７はＲＳ−フリップフロップ、４０８はスタートパルス入力端子、４０９はフレームカウンタ、４１０はフレームカウンタ制御回路、４１１はＯＫパルス出力端子、４１２はフレームパルス出力端子、４１３は同期状態信号出力端子である。
【００６８】
図４に示す保護回路１０４の構成は、類似はしているが従来例で示した保護回路９０１とはいくつかの点で異なっている。フレームカウンタ制御回路４１０は、制御回路１０３より入力される第１のスタートパルスと、フレームカウンタ４０９より出力される第１のフレームパルスとを入力としている。また、ＡＮＤ回路４０３の出力をＯＫパルス出力端子４１１より出力し、フレームカウンタ４０９の出力をフレームパルス出力端子４１２より出力し、ＲＳ−フリップフロップ４０７の出力を同期状態信号として同期状態信号出力端子４１３より出力するようにしている。
【００６９】
図４に示す保護回路１０４による前方保護および後方保護の際の各ブロックの動作は従来例の動作と基本的に同じであるが、フレームカウンタ制御回路４１０が従来例といくつかの点で異なっている。フレームカウンタ制御回路４１０は、第１のスタートパルスおよび第１のフレームパルスを入力とし、フレームカウンタクリアパルスを出力とし、つぎの２つの特徴を持つ。
【００７０】
（１）同期捕捉、同期はずれのいずれの状態にあっても、フレームパルスが入力された場合、同じタイミングでフレームカウンタクリアパルスを出力してフレームカウンタ４０９に供給する。
（２）初めてスタートパルスが入力された場合、またはスタートパルスが入力されてから１フレーム周期以上経過した後再度スタートパルスが入力された場合に、入力されたスタートパルスと同じタイミングでフレームカウンタクリアパルスを出力してフレームカウンタ４０９に供給する。ただし、スタートパルスが入力されてから１フレーム周期以内に再びスタートパルスが入力された場合にはこれを無視し、フレームカウンタクリアパルスは出力しない。
【００７１】
したがって、図４に示す保護回路１０４は、スタートパルスが入力されると直ちに後方保護による同期捕捉を開始するが、開始した後１フレーム周期以内に再びスタートパルスが入力された場合にはこれを無視し、後方保護を初めからやり直すことはない。ただし、先に後方保護を開始してから１フレーム周期以上経過した後スタートパルスが再度入力された場合には、これを受け付け、後方保護を初めからやり直す。
【００７２】
つぎに、選択回路１０６の構成例のブロック図を図５に示す。図５において、５０１は第１の同期状態信号入力端子、５０２は第１のフレームパルス入力端子、５０３は第２の同期状態信号入力端子、５０４は第２のフレームパルス入力端子、５０５，５０６，５１１はＡＮＤ回路、５０７，５０８はＯＲ回路、５０９は遅延回路、５１０はＮＯＴ回路、５１２は同期パルス出力端子、５１３はリセットパルス出力端子である。
【００７３】
以上のような構成において、ＡＮＤ回路５０５は、第１の同期状態信号と第１のフレームパルスの論理積をとり、その論理積演算結果をＯＲ回路５０７に供給する。ＡＮＤ回路５０６は、第２の同期状態信号と第２のフレームパルスの論理積をとり、その論理積演算結果をＯＲ回路５０７に供給する。ＯＲ回路５０８は、第１の同期状態信号と第２の同期状態信号の論理和をとり、その論理和演算結果をＮＯＴ回路５１０および遅延回路５０９に供給する。遅延回路５０９はＯＲ回路５０８の出力を１シンボル期間遅延してＡＮＤ回路５１１に供給する。ＯＲ回路５０７は、ＡＮＤ回路５０５の出力とＡＮＤ回路５０６の出力との論理和をとり、その論理和演算結果を同期パルス出力端子５１２より同期パルスとして出力する。ＡＮＤ回路５１１は、ＮＯＴ回路５１０と遅延回路５０９の出力との論理積をとり、その論理積演算結果をリセットパルス出力端子５１３よりリセットパルスとして出力する。
【００７４】
ここで、選択回路１０６の動作を図６のタイミングチャートにしたがって説明する。第１および第２の同期状態信号および第１および第２のフレームパルスが図６のように入力されたものとする。時刻ｔ１より第１の同期状態信号が“Ｈ”となっており、第１の保護回路１０４が後方保護を完了したことを示している。選択回路１０６は、入力される第１のフレームパルスまたは第２のフレームパルスのうち、後方保護が完了した保護回路から入力されるフレームパルスを同期パルスとして同期パルス出力端子５１２より出力する。したがって、図６の状態では、選択回路１０６は、第１のフレームパルスを第１の同期状態信号が“Ｈ”となる期間選択し、同期パルスとして時刻ｔ２より出力する。
【００７５】
また、後方保護開始の合図となるリセットパルスは同期捕捉状態から同期はずれ状態に変わったときに出力される。すなわち、時刻ｔ３にリセットパルスは“Ｈ”となる。
以下では、図１の第１および第２の保護回路１０４，１０５がともに図４で示した構成である第１の実施の形態において、後方保護により、同期はずれ状態から同期信号が捕捉される状態に至る様子を図７を用いて詳細に説明する。ただし、後方保護段数を２とする。
【００７６】
いま、データ系列が同期はずれ状態にある同期保護回路に入力されたとする。同期シンボル検出回路１０２により、同期シンボル（疑似同期シンボルを含む）が検出され、一致パルスが制御回路１０３に供給される。
時刻ｔ１において、初めて同期シンボルが入力されたとする。ただし、最初の同期シンボルは疑似同期シンボルであったとする。同期シンボル検出回路１０２がこれを検出し、同期はずれ状態において初めて一致パルスが時刻ｔ１に“Ｈ”となるとする。この入力を受け付けた制御回路１０３は同じタイミングで“Ｈ”となる第１のスタートパルスを第１の保護回路１０４のみに出力する。このとき第２のスタートパルスは“Ｌ”のままである。第１のスタートパルスの入力により第１の保護回路１０４のフレームカウンタの計数値は０にクリアされ、１フレームのシンボル数を計数し始める。すなわち、第１の保護回路１０４は疑似同期シンボルにより後方保護動作を開始したことになる。
【００７７】
時刻ｔ１より１フレーム周期以内のある時刻ｔ２において、真の同期シンボルが入力され、一致パルスが“Ｈ”となるとする。制御回路１０３はこれを受け付ける。制御回路１０３は、第１のスタートパルスと第２のスタートパルスを交互に出力するが、先の時刻ｔ１での一致パルスの入力に対し、第１の保護回路１０４に第１のスタートパルスを出力したため、時刻ｔ２には第２のスタートパルスを第２の保護回路１０５のみに出力する。このとき、第１のスタートパルスは“Ｌ”のままである。第２のスタートパルスの入力により第２の保護回路１０５のフレームカウンタの計数値は０にクリアされ、１フレームのシンボル数を計数し始める。すなわち、第２の保護回路１０５は、真の同期シンボルにより後方保護動作を開始したことになる。
【００７８】
時刻ｔ３において、再び疑似同期シンボルが入力され、一致パルスが“Ｈ”になったとする。ただし、時刻ｔ３は時刻ｔ１より１フレーム周期以内であるとする。制御回路１０３は第１のスタートパルスを第１の保護回路１０４に入力する。この第１の実施の形態での図４に示した保護回路では先にスタートパルスが入力された時刻より１フレーム周期以内に入力されたスタートパルスでは後方保護をやり直すことはない。したがって、先に第１のスタートパルスが時刻ｔ１に入力されて後方保護を開始した第１の保護回路１０４は、時刻ｔ３にスタートパルスが入力されても後方保護を再びやり直すことはなく、時刻ｔ４までフレーム周期を計数し続け、時刻ｔ４に計数が完了すると第１のフレームパルスが“Ｈ”になる。しかし、疑似同期シンボルに周期性はないため時刻ｔ４に一致パルスが“Ｈ”となることは無いものとする。
【００７９】
時刻ｔ５に再び疑似同期パルスが入力されたものとする。制御回路１０３は、先の一致パルス入力時に第１のスタートパルスに出力したため、時刻ｔ５では第２のスタートパルスを第２の保護回路１０５に出力する。しかし、先に第２のスタートパルスが時刻ｔ２に入力されて後方保護を開始した第２の保護回路１０５は、時刻ｔ５に第２のスタートパルスが入力されても後方保護を再びやり直すことはなく、１フレーム周期後の時刻ｔ６までフレーム周期を計数し続け、時刻ｔ６に計数が完了すると第２のフレームパルスが“Ｈ”になる。
【００８０】
時刻ｔ６において真の同期シンボルを検出し、一致パルスが“Ｈ”となったとする。一方、第２の保護回路１０５は時刻ｔ２に真の同期シンボルにより後方保護を開始しているため、１フレーム期間たった時刻ｔ６において第２のフレームパルスは“Ｈ”となる。したがって、一致パルスと第２のフレームパルスが時刻ｔ６に同時に“Ｈ”となり、第２のＯＫパルスが“Ｈ”になる。このとき、第１のＯＫパルスは“Ｌ”のままである。
【００８１】
第２のＯＫパルスが“Ｈ”になると、第２の保護回路１０５の内部のＯＫカウンタの計数値は１増え、第１の保護回路１０４の内部のＯＫカウンタの計数値は０のままである。また、第２の保護回路１０５より第２のＯＫパルスが制御回路１０３に入力される。第１のＯＫパルスまたは第２のＯＫパルスが一度“Ｈ”になると、制御回路１０３は一致パルスの入力を受け付けなくなる。すなわち、制御回路１０３に一致パルスが入力されても第１および第２のスタートパルスが“Ｈ”となることはない。この状態は、後方保護完了の後、同期捕捉状態から同期はずれ状態に移行したときに選択回路１０６から制御回路１０３にリセットパルスが入力されるまで続く。
【００８２】
このように、第１および第２の保護回路１０４，１０５に図４に示した構成を用いた場合には、時刻ｔ２に真の同期シンボルを検出した一致パルスで第２の保護回路１０５が後方保護を開始しているため、時刻ｔ２から時刻ｔ６までの１フレーム周期の間に疑似同期シンボルにより一致パルスが何度も“Ｈ”となって第１および第２のスタートパルスを第１および第２の保護回路１０４，１０５に何度出力しても、第２の保護回路１０５はこれを受け付けることなく後方保護を続け、時刻ｔ６に一致パルスが“Ｈ”になった時点で第２のＯＫパルスが出力されることになる。
【００８３】
時刻ｔ６より１フレーム周期以内のある時刻ｔ７に再び疑似同期パルスが入力されたとする。このとき一致パルスは“Ｈ”となるが、制御回路１０３は時刻ｔ６にＯＫパルスが入力されてからは一致パルスの入力を受け付けなくなるため、第１および第２のスタートパルスを出力することはない。したがって、いったん第１のＯＫパルスまたは第２のＯＫパルスが“Ｈ”になると、疑似同期シンボルにより一致パルスが何回“Ｈ”になろうとも、第１および第２の保護回路１０４，１０５が後方保護をやり直すことはない。
【００８４】
時刻ｔ８以降では真の同期パルスが周期的に連続して存在しているとする。真の同期シンボルに対して第２の保護回路１０５は保護段数分の後方保護動作を一致パルスが入力される度に行い、ＯＫパルスはフレーム周期毎に出力される。第２の保護回路１０５のＯＫカウンタは所定の保護段数まで計数を行う。一方、第１の保護回路１０４は、時刻ｔ３の疑似同期シンボルの入力により保護動作を開始したが、疑似同期シンボルに周期性がないために保護を完了することはない。
【００８５】
時刻ｔ８に真の同期パルスを検出したことにより一致パルスが“Ｈ”になると、第２の保護回路１０５の内部のＯＫカウンタの計数値が２となり、所定の保護段数分に達する。時刻ｔ８以降では第２の同期状態信号が“Ｈ”となり、選択回路１０６は第２の保護回路１０５が後方保護が完了したことを検知する。第１の保護回路１０４の内部のＯＫカウンタの計数値は０のままであり、第１の同期状態信号は“Ｌ”のままである。
【００８６】
さらに、選択回路１０６は、第２の同期状態信号が“Ｈ”となったことから、後方保護が完了した第２の保護回路１０５より入力されるフレームパルスを同期パルスとして時刻ｔ９より出力し、後方保護が完了する。
この結果、この発明の第１の実施の形態における同期保護回路の構成で、後方保護段数を２とした場合、最初に真の同期シンボルが検出されてから同期捕捉状態に至るまでに要する時間は２Ｔｆとなる。すなわち、従来例で要した時間より１Ｔｆ短縮できることを示している。
【００８７】
さらに、第１および第２の保護回路１０４，１０５に、図４に示した構成を用いた第１の実施の形態の場合には、上記説明したようにつぎの特長もある。すなわち、同期はずれ状態において、最初に１個の疑似同期シンボルが、つぎに真の同期シンボルが入力された場合には、その後入力されるデータに何回疑似同期シンボルが含まれていても確実に真の同期シンボルを捕捉することができる。
【００８８】
なお、前方保護の動作に関しては、従来の動作と同じであるので、詳細な説明は省略するが、同期捕捉状態から同期はずれ状態に移行したときに、選択回路１０６よりリセットパルスが制御回路１０３に供給される。リセットパルスが入力された制御回路１０３は一致パルスの入力を受け付ける状態となり、一致パルスが入力されると先に述べた後方保護が開始される。
【００８９】
このように、この発明の第１の実施の形態では、第１および第２の２個の保護回路１０４，１０５を持つことにより、同期はずれ状態において最初に疑似同期シンボルが入力され、続いてその１フレーム周期以内に真の同期シンボルが入力される場合に、２個のうちの第１の保護回路１０４は疑似同期シンボルの入力により後方保護を開始するため同期の捕捉に失敗するが、残りの第２の保護回路１０５はつぎに入力される真の同期シンボルによる後方保護を行って同期を捕捉することができる。このため、同期はずれ状態において１フレーム中のデータに疑似同期シンボルが１個発生し、それが真の同期シンボルよりも早く入力された場合でも場合でも、疑似同期シンボルにとらわれることなく真の同期シンボルを捕捉し、速やかに同期を捕捉することができる。
【００９０】
（第２の実施の形態）
以下では、この発明の第２の実施の形態の同期保護回路について説明する。第２の実施の形態の同期保護回路の基本的な構成は、図１で示したものと同じであり、第１の実施の形態との違いは、図１の第１および第２の保護回路１０４，１０５の構成および動作にあり、図１の同期シンボル検出回路１０２、制御回路１０３および選択回路１０６の構成および動作は第１の実施の形態と同じであるので、重複する部分の説明は省略する。
【００９１】
この第２の実施の形態における保護回路１０４，１０５は図８に示すような構成でよい。図８に競合カウンタを用いた第１の保護回路１０４の構成例のブロック図を示す。図中、図４と同じ番号の構成要素は同じものである。
図８の第１の保護回路１０４の構成では、スタートパルス入力端子４０８より入力されるスタートパルスをフレームカウンタ４０９のクリア入力端子への入力としている。
【００９２】
図８に示す第１の保護回路１０４による前方保護および後方保護の際の各ブロックの動作は従来例の動作と基本的に同じであるが、制御回路１０３よりスタートパルスが入力されたときには、直ちに１フレームの周期を計数するフレームカウンタ４０９の計数値を０にクリアし、計数を開始するようになっている点が異なる。したがって、図８に示す第１の保護回路１０４は、スタートパルスが入力されると直ちに後方保護による同期捕捉を開始する。また、後方保護を開始した後１フレーム周期が経過する以前に再びスタートパルスが入力された場合でもこれを受け付け、後方保護を初めからやり直す。
【００９３】
以下では、この第２の実施の形態において第１の保護回路１０４および第２の保護回路１０５がともに図８に示す構成を有する場合に、後方保護段数を２としたときの後方保護により、同期はずれ状態から同期信号が捕捉される状態に至る様子を図９を用いて詳細に説明する。
いま、データ系列が同期はずれ状態にある同期保護回路に入力されたとする。同期シンボル検出回路１０２により、同期シンボル（疑似同期シンボルを含む）が検出され、一致パルスが制御回路１０３に出力される。
【００９４】
時刻ｔ１において、疑似同期シンボルが入力されたとする。同期シンボル検出回路１０２がこれを検出し、同期はずれ状態において初めて一致パルスが時刻ｔ１に“Ｈ”となるとする。この入力を受け付けた制御回路１０３は同じタイミングで“Ｈ”となる第１のスタートパルスを第１の保護回路１０４のみに出力する。このとき第２のスタートパルスは“Ｌ”のままである。第１のスタートパルスの入力により第１の保護回路１０４のフレームカウンタの計数値は０にクリアされ、１フレームのシンボル数を計数し始める。すなわち、第１の保護回路１０４は疑似同期シンボルにより後方保護動作を開始したことになる。
【００９５】
時刻ｔ２において、真の同期シンボルが入力され、一致パルスが“Ｈ”となるとする。制御回路１０３はこれを受け付ける。制御回路１０３は第１のスタートパルスと第２のスタートパルスを交互に出力するが、先の時刻ｔ１での一致パルスの入力に対し、第１の保護回路１０４に第１のスタートパルスを出力したため、時刻ｔ２には第２のスタートパルスを第２の保護回路１０５のみに出力する。このとき第１のスタートパルスは“Ｌ”のままである。第２のスタートパルスの入力により第２の保護回路１０５のフレームカウンタの計数値は０にクリアされ、１フレームのシンボル数を計数し始める。すなわち、第２の保護回路１０５は、真の同期シンボルにより後方保護動作を開始したことになる。
【００９６】
時刻ｔ３において、再び疑似同期シンボルが入力され、一致パルスが“Ｈ”になったとする。ただし、時刻ｔ３は時刻ｔ１よりも１フレーム周期以内であるとする。制御回路１０３は第１のスタートパルスを第１の保護回路１０４に入力する。この第２の実施の形態での保護回路ではスタートパルスが入力されると直ちに後方保護を開始するようになっているので、先に第１のスタートパルスが時刻ｔ１に入力されて後方保護を開始した第１の保護回路１０４は、時刻ｔ３に第１のスタートパルスが入力されて後方保護を再びやり直す。
【００９７】
時刻ｔ４において真の同期シンボルを検出し、一致パルスが“Ｈ”となったとする。一方、第２の保護回路１０５は時刻ｔ２に真の同期シンボルにより後方保護を開始しているため、１フレーム期間たった時刻ｔ４において第２のフレームパルスは“Ｈ”となる。したがって、一致パルスと第２のフレームパルスが時刻ｔ４に同時に“Ｈ”となり、第２のＯＫパルスが“Ｈ”になり、第１のＯＫパルスは“Ｌ”のままである。
【００９８】
第２のＯＫパルスが“Ｈ”になると、第２の保護回路１０５の内部のＯＫカウンタの計数値は１増える。また、第２の保護回路１０５より第２のＯＫパルスは制御回路１０３に入力される。第１のＯＫパルスまたは第２のＯＫパルスが一度“Ｈ”になると、制御回路１０３は一致パルスの入力を受け付けなくなる。すなわち、制御回路１０３に一致パルスが入力されても第１および第２のスタートパルスが“Ｈ”となることはない。この状態は、後方保護完了の後、同期捕捉状態から同期はずれ状態に移行したときに選択回路１０６から制御回路１０３にリセットパルスが入力されるまで続く。
【００９９】
時刻ｔ３に第１の保護回路に第１のスタートパルスが入力されて後方保護を再びやり直し、時刻ｔ５に１フレーム周期の計数が完了するものとすると、第１のフレームパルスが時刻ｔ５に“Ｈ”になる。しかし、疑似同期シンボルに周期性はないため時刻ｔ５に一致パルスが“Ｈ”となることは無いものとする。
時刻ｔ４以降では真の同期パルスが周期的に連続して入力されるとする。真の同期シンボルに対して第２の保護回路１０５は保護段数分の後方保護動作を一致パルスが入力される度に行い、第２のＯＫパルスはフレーム周期毎に出力される。第２の保護回路１０５のＯＫカウンタは所定の保護段数まで計数を行う。一方、第１の保護回路１０４は、時刻ｔ４の疑似同期シンボルの入力により保護動作を開始したが、疑似同期シンボルに周期性がないために保護を完了することはない。第１の保護回路１０４の内部のＯＫカウンタの計数値は０のままであり、第１の同期状態信号は“Ｌ”のままである。
【０１００】
時刻ｔ６に真の同期シンボルを検出したことにより一致パルスが“Ｈ”になると、第２の保護回路１０５の内部のＯＫカウンタの計数値が２となり、所定の保護段数分に達する。時刻ｔ６以降では第２の同期状態信号が“Ｈ”となり、選択回路１０６は第２の保護回路１０５が後方保護が完了したことを検知する。さらに、選択回路１０６は、後方保護が完了した第２の保護回路１０５より入力されるフレームパルスを同期パルスとして時刻ｔ７より出力し、後方保護が完了する。
【０１０１】
この結果、この第２の実施の形態の同期保護回路の構成で後方保護段数を２とした場合、最初に真の同期シンボルが検出されてから同期捕捉状態に至るまでに要する時間は２Ｔｆとなる。すなわち、従来例で要した時間より１Ｔｆ短縮できることを示している。
さらに、第１および第２の保護回路１０４，１０５に図８に示した構成を用いたこの第２の実施の形態の場合には、つぎの特長もある。すなわち、従来の構成例の保護回路９０１および第１の実施の形態の保護回路１０４に必要であったフレームカウンタ制御回路が省略できることである。
【０１０２】
また、前方保護の動作に関しては、従来の動作と同じであるので詳細な説明は省略するが、同期捕捉状態から同期はずれ状態に移行したときに、選択回路１０６よりリセットパルスが制御回路１０３に出力される。リセットパルスが入力された制御回路１０３は一致パルスの入力を受け付ける状態となり、一致パルスが入力されると先に述べた後方保護が開始される。
【０１０３】
このように、この発明の第２の実施の形態においても、第１および第２の２個の保護回路１０４，１０５を持つことにより、同期はずれ状態において最初に疑似同期シンボルが入力され、続いてその１フレーム周期以内に真の同期シンボルが入力される場合に、２個のうちの第１の保護回路１０４は疑似同期シンボルの入力により後方保護を開始するため同期の捕捉に失敗するが、残りの第２の保護回路１０５はつぎに入力される真の同期シンボルによる後方保護を行って同期を捕捉することができる。このため、同期はずれ状態において１フレーム中のデータに疑似同期シンボルが１個発生し、それが真の同期シンボルよりも早く入力された場合でも、疑似同期シンボルにとらわれることなく真の同期シンボルを捕捉し、速やかに同期を捕捉することができる。
【０１０４】
（第３の実施の形態）
この発明の第１および第２の実施の形態では、保護回路を２個有する構成に関して述べたが、３個以上の保護回路を有する構成でも良い。そこで、保護回路をＮ個（Ｎは２以上の整数）有する場合のこの発明の第３の実施の形態について図１０を参照しながら説明する。図１０において、１０１は入力端子、１０２は同期シンボル検出回路、８０１は制御回路、８０２は保護回路群、８０３は選択回路、１０７は同期パルス出力端子である。
【０１０５】
保護回路群８０２は第１から第ＮまでのＮ個の保護回路８０２−１〜８０２−Ｎの集合である。各保護回路８０２−１〜８０２−Ｎは、上記第１または第２の実施の形態で述べた構成と同じでよい。
同期シンボル検出回路１０２は同期シンボルを検出して制御回路８０１および第１から第Ｎまでの保護回路８０２−１〜８０２−Ｎに一致パルスを供給する。
【０１０６】
制御回路８０１は、第１ないし第Ｎのスタートパルスを第１ないし第Ｎの保護回路８０２−１〜８０２−Ｎにそれぞれ供給する。この場合、第１ないし第Ｎのスタートパルスは、一致パルスが入力される毎に順次異なるものが出力されて、第１ないし第Ｎの保護回路８０２−１〜８０２−Ｎへ供給され、例えば、最初の一致パルスの入力時に第１のスタートパルスが第１の保護回路８０２−１へ供給され、２番目の一致パルスの入力時に第２のスタートパルスが第２の保護回路８０２−２へ供給され、以下、一致パルスが入力される毎に順次異なる第３ないし第Ｎの保護回路８０２−３〜８０２−Ｎに第３ないし第Ｎのスタートパルスが入力されることになり、それがサイクリックに繰り返されることになる。
【０１０７】
第１ないし第Ｎの保護回路８０２−１〜８０２−Ｎは、は、それぞれ第１ないし第ＮのＯＫパルスを出力してそれぞれ制御回路８０１に供給する。
第１ないし第Ｎの保護回路８０２−１〜８０２−Ｎは、それぞれ第１ないし第Ｎのフレームパルスを出力して選択回路８０３に供給する。
第１ないし第Ｎの保護回路８０２−１〜８０２−Ｎは、それぞれ第１ないし第Ｎの同期状態信号を出力して選択回路８０３に供給する。
【０１０８】
選択回路８０３は、リセットパルスを出力して制御回路８０１に供給し、同期パルスを同期パルス出力端子１０７より出力する。
各構成要素は基本的にすでに述べた第１および第２の実施の形態と同じ動作を行うので、重複する部分の説明は省略し、異なる部分について説明する。
いま、同期はずれ状態において最初に真の同期シンボルが入力される前に（Ｍ−１）個の疑似同期シンボルが連続して入力されるものとする。ただし、Ｍ≦Ｎとする。すなわち、真、疑似併せてＭ個の同期シンボルが入力されたとする。このとき、同期シンボル検出回路１０２は、Ｍ個の同期シンボルを検出してＭ回一致パルスを出力する。
【０１０９】
制御回路８０３は、最初の一致パルスが入力されると第１のスタートパルスを第１の保護回路８０２−１に出力し、つぎに一致パルスが入力されると第２のスタートパルスを第２の保護回路８０２−２に出力し、以降同様に一致パルスが入力される度に第３ないし第Ｍのスタートパルスの出力先を第３の保護回路８０２−３〜８０２−Ｍに順次切り替えながら出力し、Ｍ回目に一致パルスが入力されると第Ｍのスタートパルスを第Ｍの保護回路に一致パルスと同じタイミングで出力する。
【０１１０】
スタートパルスが入力された第１ないし第Ｍの保護回路８０２−１〜８０２−Ｍは各自後方保護を開始する。ただし、真の同期シンボルにより保護を開始した保護回路はＭ個のうちの１個、すなわち第Ｍの保護回路８０２−Ｍであり、残りの（Ｍ−１）個の第１から第（Ｍ−１）までの保護回路８０２−１〜８０２−（Ｍ−１）は疑似同期シンボルにより保護を開始している。疑似同期シンボルが保護段数分の数フレームにわたって同じ位置に存在する確率は極めて小さいため、（Ｍ−１）個の保護回路８０２−１〜８０２−（Ｍ−１）は同期を捕捉することは有り得ないものとしてよい。しかし、第Ｍの保護回路８０２−Ｍは、真の同期シンボルを検出した一致パルスによって後方保護を行っているので、所定の保護段数分のフレーム周期の後に保護を完了し、同期捕捉状態に達することができる。
【０１１１】
保護を完了すると、第Ｍの保護回路８０２−Ｍから出力される第Ｍの同期状態信号は“Ｈ”になる。これを検知して、選択回路８０７は第Ｍの保護回路８０２−Ｍより入力される第Ｍのフレームパルスを同期パルスとして同期パルス出力端子８０８より出力する。
また、図１０に示す構成を有する第３の実施の形態の前方保護の動作に関しては、従来の動作と同じであるので詳細な説明は省略するが、同期捕捉状態から同期はずれ状態に移行したときに、選択回路８０３よりリセットパルスが制御回路８０１に出力される。リセットパルスが入力された制御回路８０１は一致パルスの入力を受け付ける状態となり、一致パルスが入力されると先に述べた後方保護が開始される。
【０１１２】
このように、図１０に示す構成を有するこの発明の第３の実施の形態ではＮ個の保護回路８０２−１〜８０２−Ｎを持つことにより、同期はずれ状態において（Ｍ−１）個の疑似同期シンボルが、真の同期シンボルに先だって入力される場合であっても、Ｍ個の保護回路８０２−１〜８０２−Ｍで後方保護を開始し、その中の１個の保護回路８０２−Ｍで真の同期シンボルによる後方保護を行って同期を捕捉する。このため、同期はずれ状態において１フレーム中のデータに疑似同期シンボルが発生し、それが真の同期シンボルよりも早く入力された場合でも、疑似同期シンボルにとらわれることなく真の同期シンボルを捕捉し、速やかに同期を捕捉することができる。
【０１１３】
【発明の効果】
請求項１記載の同期保護回路によれば、同期はずれ状態において最初に疑似同期シンボルが入力されても、これにとらわれることなく真の同期シンボルを捕捉し、速やかに同期捕捉を行うことができる。つまり、Ｎ個の保護手段を設け、順次入力される最大Ｎ個の同期シンボルの入力に対応してＮ個の保護手段が順次同期の捕捉動作を開始させることができ、同期はずれ状態において最初に検出されたＭ個（Ｎ≧Ｍとする）の同期シンボルに（Ｍ−１）個の疑似同期シンボルと１個の真の同期シンボルが含まれていて、（Ｍ−１）個の疑似同期シンボルが連続して真の同期シンボルに先立って入力された場合でも、Ｍ個の保護手段で後方保護を開始し、その中の１個の保護手段は真の同期シンボルによる後方保護を完了して同期を捕捉するようにしているので、同期はずれ状態において真の同期シンボルが入力される前に入力される疑似同期シンボルが入力される場合でも、疑似同期シンボルと真の同期シンボルを合わせた個数が保護手段の個数よりも少ないか等しい場合には、疑似同期シンボルにとらわれることなく真の同期シンボルを確実に捕捉し、従来の構成よりも速やかに同期を捕捉することができる。
【０１１５】
請求項２記載の同期保護回路によれば、無駄な同期の捕捉動作の開始を防止することができる。
請求項３記載の同期保護回路によれば、同期はずれ状態となったときに、自動的に同期の捕捉動作を再開することができ、同期はずれ状態が長く続くことはない。
請求項４記載の同期保護方法によれば、同期はずれ状態において最初に疑似同期シンボルが入力されても、これにとらわれることなく真の同期シンボルを捕捉し、速やかに同期捕捉を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態における同期保護回路の構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の第１の実施の形態における制御回路の構成を示すブロック図である。
【図３】この発明の第１の実施の形態における制御回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】この発明の第１の実施の形態における保護回路の一例の構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の第１の実施の形態における選択回路の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の第１の実施の形態における選択回路の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】この発明の第１の実施の形態の同期保護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８】この発明の第２の実施の形態における同期保護回路のうちの保護回路の一例の構成を示すブロック図である。
【図９】この発明の第２の実施の形態における同期保護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１０】この発明の第３の実施の形態における同期保護回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来の同期保護回路の一例の構成を示すブロック図である。
【図１２】同期保護回路に入力されるデータのフレーム構造の一例を示す概略図である。
【図１３】同期シンボル検出回路の入力に対する動作説明のための概略図である。
【図１４】従来の同期保護回路のうちの保護回路の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の同期保護回路による後方保護の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図１６】従来の同期保護回路による前方保護の動作説明のためのタイミングチャートである。
【図１７】従来の同期保護回路による後方保護の動作説明のためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
１０１ 入力端子
１０２ 同期シンボル検出回路（同期シンボル検出手段）
１０３ 制御回路（制御手段）
１０４ 保護回路（保護手段）
１０５ 保護回路（保護手段）
１０６ 選択回路（選択手段）
１０７ 同期パルス出力端子
８０１ 制御回路
８０２ 保護回路
８０３ 選択回路

Claims (4)

1. フレーム構造を有するディジタルデータ系列を入力とし、前記ディジタルデータ系列に含まれるフレーム同期信号に基づいて同期の捕捉を行うとともに同期の保護を行う同期保護回路であって、
   同期シンボル検出手段と、制御手段と、Ｎ個（ただし、Ｎは２以上の整数）の保護手段とを備え、
   前記同期シンボル検出手段は、前記ディジタルデータ系列よりフレーム同期信号を表す所定のパターンを検出し、前記所定のパターンを検出したことを示す信号を前記制御手段と前記Ｎ個の保護手段に供給し、
   前記制御手段は、前記同期シンボル検出手段からの信号が入力される毎に、前記Ｎ個の保護手段のうちから一個の保護手段を所定の順に選択し、選択された保護手段のみに同期の捕捉動作の開始を示す信号を供給し、
   前記保護手段は、前記制御手段からの信号の入力毎に同期の捕捉動作を開始して同期が確立された場合に同期のタイミングを示す同期パルスを出力し、前記同期の捕捉動作では、前記制御手段からの信号の入力時を起点としたフレーム周期毎に前記同期シンボル検出手段からの信号の入力を確認し、所定の回数連続して入力が確認されたときに同期が確立したと判断することを特徴とする同期保護回路。
2. 保護手段は、制御手段からの信号の入力時を起点としたフレーム周期毎に同期シンボル検出手段からの信号の入力を確認し、入力が確認されたときに制御手段に対して信号の出力停止を示す信号を供給し、
   前記制御手段は、前記保護手段からの信号が入力されると以降Ｎ個の保護手段に対する同期の捕捉動作の開始を示す信号の出力を止めることを特徴とする請求項１記載の同期保護回路。
3. 保護手段は、制御手段からの信号の入力時を起点としたフレーム周期毎に同期シンボル検出手段からの信号の入力を確認し、所定の回数連続して入力が確認されなかったときに同期パルスの出力を停止し、
   制御手段は、少なくとも一つの保護手段が同期パルスを出力している状態から全ての保護手段が同期パルスを出力しない状態へと変化したときにＮ個の保護手段に対する同期の捕捉動作の開始を示す信号の供給を再開することを特徴とする請求項２記載の同期保護回路。
4. フレーム構造を有するディジタルデータ系列を入力とし、前記ディジタルデータ系列に含まれるフレーム同期信号に基づいて同期の捕捉を行うとともに同期の保護を行う同期保護方法であって、
   同期シンボル検出ステップと、制御ステップと、Ｎ個（ただし、Ｎは２以上の整数）の保護ステップとを含み、
   前記同期シンボル検出ステップは、前記ディジタルデータ系列よりフレーム同期信号を表す所定のパターンを検出し、前記所定のパターンを検出したことを示す信号を前記制御ステップと前記Ｎ個の保護ステップに供給し、
   前記制御ステップは、前記同期シンボル検出ステップからの信号が入力される毎に、前記Ｎ個の保護ステップのうちから一個の保護ステップを所定の順に選択し、選択された保護ステップのみに同期の捕捉動作の開始を示す信号を供給し、
   前記保護ステップは、前記制御ステップからの信号の入力毎に同期の捕捉動作を開始して同期が確立された場合に同期のタイミングを示す同期パルスを出力し、前記同期の捕捉動作では、前記制御ステップからの信号の入力時を起点としたフレーム周期毎に前記同期シンボル検出ステップからの信号の入力を確認し、所定の回数連続して入力が確認されたときに同期が確立したと判断することを特徴とする同期保護方法。

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