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JP2000244385A - フレーム生成回路 - Google Patents

フレーム生成回路

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Publication number
JP2000244385A
JP2000244385A JP11042712A JP4271299A JP2000244385A JP 2000244385 A JP2000244385 A JP 2000244385A JP 11042712 A JP11042712 A JP 11042712A JP 4271299 A JP4271299 A JP 4271299A JP 2000244385 A JP2000244385 A JP 2000244385A
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JP
Japan
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signal
frame
gps
clock
generation circuit
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JP11042712A
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English (en)
Inventor
Akihiro Higashiyama
明広 東山
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 移動通信システムあるいは衛星通信システム
の無線インターフェース上のフレームを基地局間で同期
させることを目的としたフレーム発生回路において、G
PSクロック信号からの位相のズレが発生しない精度の
高いフレーム信号を生成可能なフレーム生成回路を提供
する。 【解決手段】 フレームカウンタ44のカウント値をラ
ッチ回路46でラッチし、このカウントラッチ信号22
をマイクロプロセッサ26に入力し、マイクロプロセッ
サ26のクロック誤差解析結果に基づき、フレームカウ
ンタクロック36の周波数を制御するフレーム生成回路
12は、GPS受信手段10がGPSに同期時には一定
間隔でマイクロプロセッサ26に入力されるカウントラ
ッチ信号22の各々に対する基準値からの誤差を監視
し、誤差がゼロとなるようフレームカウンタクロック周
波数を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動通信システム
あるいは衛星通信システムの無線インターフェース上の
フレームを基地局間で同期させる、GPSクロック信号
からの位相のズレが発生しない精度の高いフレーム信号
を生成可能なフレーム生成回路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のフレーム同期方式の一例が、特開
平9−93186号公報に記載されている。この公報に
記載された移動通信システムの基地局間フレーム同期方
式は、システムの運用開始後に、コントロールセンタで
GPSの基準時刻とデジタル網から到来するISDNク
ロックのタイミングとの位相差を測定して各主基地局に
通知し、主基地局において、自局が生成しているフレー
ムタイミングとGPSの基準時刻をもとに発生した基準
タイミングとの位相差を測定して、この自局の位相差を
システムコントローラから通知された基準位相差と比較
してその差を検出する。そして、この位相差を第1のし
きい値と比較し、第1のしきい値以内であれば現時点の
フレームタイミングを維持し、第1のしきい値を超えた
場合はフレームタイミングの補正をおこない、全基地局
におけるフレームタイミングの一斉修正作業を不要にし
て、フレームタイミングの補正が移動局の通信に与える
影響を最小限に押さえる。
【0003】さらに従来のフレーム生成回路を図8を参
照し説明する。図8は、従来のフレーム生成回路の構成
を表すブロック図である。フレーム発生回路12は、G
PS受信手段10から送信される時間情報14,同期状
態信号16およびGPSクロック18を入力し、処理す
ることによりフレーム信号42を送出する。時間情報1
4と同期状態信号16とは、マイクロプロセッサ26に
入力される。マイクロプロセッサ26は、入力された時
間情報14と同期状態信号16とによりゲート信号24
を生成し送出する。GPSクロック信号18とゲート信
号24とは、論理回路30へ入力される。論理回路30
は、ゲート信号24が入力されるとGPSクロック信号
18のタイミングでフレームカウンタロード信号28を
出力する。フレームカウンタロード信号28は、フレー
ムカウンタ44へ入力される。フレームカウンタクロッ
ク48を送出する発信器50は、フレームカウンタクロ
ック48をフレームカウンタ44へ入力する。フレーム
カウンタ44は、フレームカウンタクロック48により
カウンタによりカウントし、カウントの基準値とのフレ
ームカウンタロード信号28とのタイミングでフレーム
信号42を送出する。特に移動通信システムあるいは衛
星通信システムにおける無線インタフェース上のフレー
ムを基地局間で同期させることを目的として、GPSレ
シーバ等の基準時刻信号源をからの時刻情報を入力とし
て構成されている。またこのような、GPS時刻情報を
元としたフレーム生成回路は、一般的に図8に示される
一実施例のような構成である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述の特開平9−93
186号公報に記載の移動通信システムの基地局間フレ
ーム同期方式および図8に示す構成は、GPSクロック
信号と発振器との周波数精度差が大きい場合は、フレー
ムカウンタのフレームカウント周期とGPSクロック信
号を元に作られるフレームカウンタロード信号の周期ず
れが頻繁に発生し、このときにフレームカウンタの出力
するフレーム信号のGPSクロック信号からの位相ずれ
が発生するということがある。さらに、GPS受信手段
が衛星に同期できない状態あるいは故障している間は、
論理回路からのロード信号は出力されず、フレームカウ
ンタは、発振器から出力されるクロック信号によりフリ
ーランカウント動作となる。その結果、フレームカウン
タの発生するフレーム信号の周波数精度は、発振器の精
度にのみ依存するため、正確なフレーム信号を得ること
ができない。
【0005】本発明の目的は、フレームカウンタのフレ
ームカウント周期とGPSクロック信号を元に作られる
フレームカウンタロード信号の周期ずれが発生しないよ
う動作することにより、フレームカウンタの出力するフ
レーム信号のGPSクロック信号からの位相ずれの発生
頻度を減らすことができ、また常にフレームフレームカ
ウンタクロックがGPSクロック信号に追従するよう動
作していることにより、GPS受信手段が衛星に同期で
きない状態あるいはGPS受信手段の故障時にも、従来
に比べてより正確なフレーム信号を得ることができるフ
レーム生成回路を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明のフレーム生成回
路は、衛星から送信されてくるGPS信号を受信し、前
記GPS信号を解析し、前記GPS信号に含まれる情報
を送信するGPS受信手段と、前記GPS受信手段から
送信される前記GPS信号に含まれる情報を受信し、G
PSのクロック信号からの位相のズレが発生しない精度
の高いフレーム信号を生成し発信するフレーム生成回路
とを備えることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明は、特に移動通信システム
または衛星通信システムにおける無線インタフェース上
のフレームを基地局間で同期させることを目的としたフ
レーム生成回路において、常にフレームカウンタクロッ
ク信号がGPSクロック信号に追従するよう動作するこ
とにより、GPSクロック信号からの位相ずれが発生し
ない精度の高いフレーム信号を生成可能なような構成を
設けるものである。
【0008】本発明の実施例の構成を図1から図3を参
照し詳細に説明する。図1は、本発明のフレーム発生回
路の構成を表すブロック図である。図2は、本発明のG
PS受信手段からの出力信号のタイミングチャートを表
す図である。図3は、本発明の論理回路を表す図であ
る。図1に示すように、衛星から送信されてくるGPS
(global positioning Syste
m)信号を受信し、GPS信号を解析し、GPS信号に
含まれる情報を送信するGPS受信手段10と、GPS
受信手段10から送信されるGPS信号に含まれる情報
を受信し、GPSのクロック信号からの位相のズレが発
生しない精度の高いフレーム信号を生成し発信するフレ
ーム生成回路12とから構成される。GPS信号に含ま
れる信号は、図2に示すように、衛星を介して送信され
てくる時間に関する情報で月,日,年,積算日,時,
分,秒を表すフォーマットでシリアル出力する時間情報
14と、GPS受信手段10のGPS同期状態を示し、
ロウで同期状態を示しハイで非同期状態を示す同期状態
信号16と、時刻情報14の直後に出力され直前の時刻
をパルスで出力し、パルスの立ち上がりエッジがGPS
時刻となるGPSクロック信号18とを有する。また、
GPSクロック信号18は一般的には一秒周期のパルス
信号であり、そのパルスのエッジ時刻がGPS時刻とな
っている。
【0009】フレーム発生回路12は、時間情報14と
同期状態信号16とを常に監視し、クロック誤差解析を
おこないクロック誤差解析結果に基づき制御するための
デジタル制御信号20を送信し、カウントラッチ信号2
2を受信し、フレーム周期あるいはその整数倍の周期で
ゲート信号24を送信するマイクロプロセッサ26と、
GPSクロック信号18が入力し、ゲート信号24が入
力しゲート信号24がオンのときにGPSクロック信号
18を通過させ、フレームカウンタロード信号28を出
力する論理回路30と、デジタル制御信号20をアナロ
グ制御信号32へ変換し送出するD/A変換器34と、
アナログ制御信号32を入力しフレームの信号を発生さ
せるためのカウントをするクロックであるフレームカウ
ンタクロック36を発生させるVCO(電圧制御発信
器)38と、フレームカウンタクロック36の入力によ
りクロックの変化するタイミングごとに加算または減算
してカウントした値であるフレームカウント値40を保
持,送出し、フレームカウント値40がフレームカウン
タロード信号28の変化するタイミングでラッチしこれ
によりフレーム信号42を送出するフレームカウンタ4
4と、フレームカウンタロード信号28の変化するタイ
ミングでフレームカウント値40がラッチされカウント
ラッチ信号22を送出するラッチ回路46とを備える。
【0010】ここでカウンタラッチ信号22は、マイク
ロプロセッサ26においてあらかじめ決められた内部カ
ウンタ基準値と比較処理される。カウンタラッチ信号2
2と内部カウンタ基準値が等しくなるようマイクロプロ
セッサ26は、D/A変換器34を通してVCO38の
出力信号であるフレームカウンタクロック36の周波数
制御をおこなう。フレームカウンタクロック36は、フ
レームカウンタ44に供給され、フレームカウンタ出力
がフレーム信号として出力される。またGPS受信手段
10がGPSに非同期時には、フレームカウンタクロッ
ク周波数を非同期となる直前の値に保持するという動作
を実行する。
【0011】論理回路30は、図3に示すようにOR回
路の一方の入力側にゲート信号24が入力され、OR回
路のもう一方の入力側にGPSクロック信号18がイン
バータを挟んで入力され、出力側がゲート信号24が入
力されるとGPSクロック信号18のタイミングでフレ
ームカウンタロード信号28を出力する。一例として、
1秒周期で論理回路30に入力されるGPSクロック信
号18に対し、マイクロプロセッサ26から4秒周期で
ゲート信号24を出力すると、フレームカウンタ44
は、4秒周期でフレームカウンタロード信号28が出力
される。また、論理回路30のフレームカウンタロード
信号28は、フレームカウンタ44のカウンタロード信
号として用いられ、この信号の入力時には、フレームカ
ウンタ44のカウント動作は初期状態に戻される。
【0012】次に、本発明の実施例の動作を図4から図
6を参照し詳細に説明する。図4は、本発明の周波数精
度差の無いときのフレームカウンタの動作のタイミング
チャートを表す図である。図5は、本発明のVCO周波
数が低いときのフレームカウンタの動作のタイミングチ
ャートを表す図である。図6は、本発明のVCO周波数
が高いときのフレームカウンタの動作のタイミングチャ
ートを表す図である。
【0013】GPSクロック信号18とVCO38との
間に周波数誤差が無い場合の動作ついて図4のタイミン
グ図を用いて説明する。本実施例の動作については、一
例として簡単のためにフレームカウンタロード信号28
を10秒周期の信号とし、フレームカウンタクロック3
6を100Hzのクロック信号とし、フレームカウンタ
44は0から順次アップカウントし、カウンタが0の時
にフレーム信号42を出力するものとする。また、フレ
ームカウンタロード信号28の入力時にロードされる値
は0とする。
【0014】図4では、GPSクロック信号18とフレ
ームカウンタクロック36との周波数精度差がないた
め、フレームカウンタ44は9999までカウントした
後、次のフレームカウンタクロック36の立ち上がりエ
ッジで0がロードされその後順次カウントアップ動作を
おこなう。周波数精度差が無い場合には、このタイミン
グ動作を繰り返す。また、フレームカウント値40は、
フレームカウンタロード信号28の立ち下がりエッジで
ラッチ回路46でラッチされる。図4では、9999が
ラッチされ、この値はマイクロプロセッサ26へ入力さ
れる。マイクロプロセッサ26は、カウントラッチ信号
22の値とあらかじめ決められたフレームカウント基準
値との比較をおこなう。ここであらかじめ定めたフレー
ムカウント基準値は、9999でありカウントラッチ信
号22の値と一致しているために、D/A変換器34へ
出力されるディジタル制御値の値は前回と変わらず、結
果としてフレームカウンタクロックの周波数も変化しな
い。
【0015】次に、図5に示すように、周波数精度差の
無いときに比べてVCOの周波数が低い時のフレームカ
ウンタの動作例を示したものである。本動作例は、フレ
ームカウント値40が9999とカウントアップする前
にフレームカウンタロード信号28により0にロードさ
れる。また、フレームカウント値9998が、ラッチさ
れマイクロプロセッサ26においてフレームカウント基
準値9999と比較される。マイクロプロセッサ26
は、フレームカウント値がフレームカウント基準値より
1だけ小さいことからフレームカウンタクロック周波数
が低いことを判断し、前回の値よりアップしたディジタ
ル制御信号20を出力する。D/A変換器34のアナロ
グ制御信号32は、前回の値より高い値となり、VCO
38の周波数を高くするよう動作する。
【0016】次に、図6に示すように、図6は図5の逆
で、周波数精度差の無いときに比べてVCO38の周波
数が高い時のフレームカウンタの動作例を示したもので
ある。本動作例は、フレームカウント値40が9999
から10000とカウントアップした後に、フレームカ
ウンタロード信号28により0にロードされる。またフ
レームカウント値10000が、ラッチされマイクロプ
ロセッサ26においてフレームカウント基準値9999
と比較される。マイクロプロセッサ26は、フレームカ
ウント値が基準値より1だけ大きいことからフレームカ
ウンタクロック周波数が高いことを判断し、前回の値よ
りダウンしたディジタル制御信号20を出力する。ここ
でD/A変換器34のアナログ制御信号32は、前回の
値より低い値となり、VCO38の周波数を低くするよ
う動作する。
【0017】さらに、GPS受信手段10がGPSに同
期できない時あるいは故障等のGPS受信手段の異常を
検出している間は、マイクロプロセッサ26がディジタ
ル制御信号20の値を異常検出時直前の値に保持するよ
う動作する。また、この状態となったときは、フレーム
カウンタ44にフレームカウンタロード信号28が入力
されないため、フレームカウンタ44が0〜9999の
間でカウント動作するようマクロプロセッサから制御さ
れる。このため、異常検出時においてもフレーム信号4
2は連続的に出力される。すなわち、フレーム生成回路
12は、ロードされる直前のフレームカウンタの値をラ
ッチし、マイクロプロセッサ26においてフレームカウ
ント基準値と比較することにより周波数誤差を0とする
べくフレームカウンタクロック周波数を制御することに
より、常にフレームカウンタクロック36をGPSクロ
ック18に同期させるよう動作する。
【0018】次に、本発明の他の実施例の構成を図7を
参照し詳細に説明する。図7は、本発明のGPS非同期
状態でのフレームカウンタの制御例を表す図である。本
発明の他の実施例は、基本的構成は上述の実施例の通り
であるが、GPS受信手段10が衛星に同期できない状
態あるいはGPS受信手段10の故障時の、マイクロプ
ロセッサ26が出力するディジタル信号の値の動作につ
いてさらに工夫している。動作例について図8に示すよ
うに、電源投入直後の初期状態は、VCO38の周波数
が安定していないため、カウントラッチ信号はカウンタ
基準と一致しない状態が頻繁に発生し、その都度VCO
38に対する制御がおこなわれる。その後、しばらくす
るとVCO38の周波数は安定状態となる。この状態と
なると、VCO38に対する制御周期は初期状態に比べ
て十分長くなり、ある一定間隔で決まったパターンでV
CO38に対する制御がおこなわれることが予想され
る。マイクロプロセッサ26は、ある一定間隔で決まっ
た制御パターンを記憶しておき、GPS受信手段10が
衛星に同期できない状態あるいはGPS受信手段10の
故障時には、あらかじめ記憶しておいた制御パターンで
VCO38に対する制御をおこなう。図7において非同
期状態での実線で表わされた部分は、制御をおこなった
場合であり、点線で表わされた部分は、制御を行わず非
同期状態となる直前の状態を保持している場合を示して
いる。前者の制御をおこなう場合の方がカウントラッチ
信号22がカウンタ基準値付近で変化していることがわ
かる。
【0019】
【発明の効果】本発明のフレーム生成回路は、ロードさ
れる直前のフレームカウンタの値をラッチし、マイクロ
プロセッサにおいてフレームカウント基準値と比較する
ことにより周波数誤差をゼロとするべくフレームカウン
タクロック周波数を制御することにより、フレーム信号
のGPSクロック信号からの位相ずれの発生頻度を減ら
すことができ、結果として精度の高いフレーム信号を得
ることができる。このことは、図4に示す周波数精度差
が無い時のフレームカウンタ動作例では、フレーム信号
がフレームカウンタロード信号のロウの区間の中央に出
力されている。これが図5の場合ではフレームカウンタ
ロード信号のロウの区間中の前半に出力され、更に図6
の場合では、フレームカウンタロード信号のロウの区間
中の後半に出力されることにより示されている。
【0020】すなわち、従来のフレーム生成回路におい
てはフレームカウンタクロックの周波数がGPSクロッ
ク信号により制御されないため、図5あるいは図6に示
される動作が頻繁に発生し、フレーム信号の間隔が一定
にならないが、本発明の回路では位相ずれの発生頻度が
従来に比べて大幅に減少するため、精度の高いフレーム
信号を得ることができる。
【0021】さらには、本実施例では、常にフレームフ
レームカウンタクロックがGPSクロック信号に追従す
るよう動作しており、GPS受信手段が衛星に同期でき
ない状態あるいはGPS受信手段の故障時には、フレー
ムカウンタクロック周波数を非同期となる直前の値に保
持するとう従来と同様の動作を実行することにより、フ
レームカウンタクロックはGPSクロック信号にほぼ同
期した状態を維持するため、従来の回路に比べ正確なフ
レーム信号を生成可能である。
【0022】従って、常にフレームフレームカウンタク
ロックが、GPSクロック信号に追従するよう動作して
いることにより、フレームカウンタのフレームカウント
周期とGPSクロック信号とを元に作られるフレームカ
ウンタロード信号の時間的なずれが発生しなくなり、結
果としてフレーム信号のGPSクロック信号からの位相
ずれの度合いが一定となり、精度の高いフレーム信号を
生成できるという効果が得られる。また、GPS受信手
段が衛星に同期できない状態あるいはGPS受信手段の
故障時にも、従来回路に比べてより精度の高いフレーム
信号を得ることができるという効果も得られる。
【0023】このように、本実施例では、GPS受信手
段が衛星に同期できない状態あるいはGPS受信手段の
故障時においても、GPSが同期状態で且つ電圧制御発
振器の安定状態となっている時の制御パターンをマイク
ロプロセッサが実効することにより、制御を行わない状
態に比べより精度の高いフレーム信号を生成できるとい
う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフレーム発生回路の構成を表すブロッ
ク図である。
【図2】本発明のGPS受信手段からの出力信号のタイ
ミングチャートを表す図である。
【図3】本発明の論理回路を表す図である。
【図4】本発明の周波数精度差の無いときのフレームカ
ウンタの動作のタイミングチャートを表す図である。
【図5】本発明のVCO周波数が低いときのフレームカ
ウンタの動作のタイミングチャートを表す図である。
【図6】本発明のVCO周波数が高いときのフレームカ
ウンタの動作のタイミングチャートを表す図である。
【図7】本発明のGPS非同期状態でのフレームカウン
タの制御例を表す図である。
【図8】従来のフレーム生成回路の構成を表すブロック
図である。
【符号の説明】
10 GPS受信手段 12 フレーム生成回路 14 時間情報 16 周期状態信号 18 GPSクロック信号 20 デジタル制御信号 22 カウントラッチ信号 24 ゲート信号 26 マイクロプロセッサ 28 フレームカウンタロード信号 30 論理回路 32 デジタル制御信号 34 D/A変換器 36 フレームカウンタクロック 38 VCO 40 フレームカウント値 42 フレーム信号 44 フレームカウンタ 46 ラッチ回路 48 フレームカウンタクロック 50 発信器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】衛星からGPS(global posi
    tioning System)信号を受信し、前記G
    PS信号に含まれる時間情報,衛星との同期情報である
    同期状態信号および前記時間情報に連動するパルスであ
    るGPSクロック信号から前記GPSに同期したフレー
    ム信号を生成し送出することを特徴とするフレーム生成
    回路。
  2. 【請求項2】移動通信システムまたは衛星通信システム
    における無線インタフェース上のフレームを基地局間で
    同期させることを目的としたフレーム生成回路におい
    て、 常にフレームカウンタクロック信号がGPSクロック信
    号に追従するよう動作することにより、GPSクロック
    信号からの位相ずれが発生しない精度の高いフレーム信
    号を生成することを特徴とするフレーム生成回路。
  3. 【請求項3】衛星から送信されてくるGPS信号を受信
    し、前記GPS信号を解析し、前記GPS信号に含まれ
    る情報を送信するGPS受信手段と、 前記GPS受信手段から送信される前記GPS信号に含
    まれる情報を受信し、GPSのクロック信号からの位相
    のズレが発生しない精度の高いフレーム信号を生成し発
    信するフレーム生成回路と、を備えることを特徴とする
    フレーム生成回路。
  4. 【請求項4】前記GPS信号に含まれる情報は、 時間に関する情報で月,日,年,積算日,時,分,秒を
    表すフォーマットでシリアル出力する時間情報と、 前記GPS受信手段のGPS同期状態を示し、ロウで同
    期状態を示しハイで非同期状態を示す同期状態信号と、 前記時刻情報の直後に出力され直前の時刻をパルスで出
    力し、パルスの立ち上がりエッジがGPS時刻となるG
    PSクロック信号と、を有することを特徴とする請求項
    3記載のフレーム生成回路。
  5. 【請求項5】前記フレーム生成回路は、 前記時間情報と前記同期状態信号と監視し、クロック誤
    差解析結果に基づき制御するためのデジタル制御信号を
    送信し、ラッチのための信号であるカウントラッチ信号
    を受信し、フレーム周期あるいはその整数倍の周期でゲ
    ート信号を送信するマイクロプロセッサと、 前記GPSクロック信号が入力し、前記ゲート信号が入
    力し、前記ゲート信号がオンのときに前記GPSクロッ
    ク信号が通過し、フレームカウンタロード信号を出力す
    る論理回路と、 前記デジタル制御信号をアナログ制御信号へ変換し送出
    するD/A変換器と、 前記アナログ制御信号を入力しフレームの信号を発生さ
    せるためのカウントをするクロックであるフレームカウ
    ンタクロックを発生させ送出するVCO(電圧制御発信
    器)と、 前記フレームカウンタクロックの入力によりクロックの
    変化するタイミングごとに加算または減算してカウント
    した値であるフレームカウント値を保持,送出し、前記
    フレームカウント値が前記フレームカウンタロード信号
    の変化するタイミングでラッチしこれにより前記フレー
    ム信号を送出するフレームカウンタと、 前記フレームカウンタロード信号を入力し、前記フレー
    ムカウンタロード信号の変化するタイミングで前記フレ
    ームカウント値がラッチされ前記カウントラッチ信号を
    送出するラッチ回路と、を有することを特徴とする請求
    項4記載のフレーム生成回路。
  6. 【請求項6】前記論理回路は、 前記GPSクロック信号が入力され信号を反転し出力す
    るインバータと、 一方の入力側に前記ゲート信号が入力し、もう一方の入
    力側に前記インバータからの出力を入力し、出力側が前
    記ゲート信号が入力されると前記インバータを介して入
    力されたGPSクロック信号のタイミングで前記フレー
    ムカウンタロード信号を出力するOR回路と、を有する
    ことを特徴とする請求項5記載のフレーム生成回路。
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Cited By (9)

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