JP5339424B2 - ブラインド検出方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ブラインド検出方法に関する。
近年、通信技術の発達はめざましく、大容量のデータを高速で通信するシステムが実現されつつある。これは、有線通信のみの事ではなく、無線通信においても同様である。すなわち、携帯電話などの移動端末の普及に伴い、無線でも大容量のデータを高速で通信し、動画や音声などのマルチメディアデータを移動端末でも利用可能とする次世代通信方式の研究、開発が盛んに行われている。
次世代通信方式としては、3GPP(3rd Generation Partnership Project)で議論されているLTE(Long Term Evolution)に代表されるようなOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を用いた通信方式が注目されている。OFDMは、使用する帯域を複数のサブキャリアに分割し、それぞれのサブキャリアに各データシンボルを割り当てて送信を行う方式であり、サブキャリアは周波数軸上で互いに直交するように配置される為、周波数利用効率に優れている。また、1つ1つのサブキャリアは狭帯域となる為、マルチパス干渉の影響を抑えることができ、高速大容量通信を実現することができる。
LTEでは、データは時間・周波数リソース上にマッピングされて送信されており、受信データを得る為には、まず、データチャネルがどのようなサイズで、どの時間・周波数リソースにマッピングされているかを示す制御チャネルを復調・復号しなければならない。しかしながら、制御チャネルがどのようなサイズで、どの時間・周波数リソースで送信されるかという情報は、受信機側では未知であり、受信機が事前情報無しで(ブラインドで)検出しなければならない。このように、伝送される情報のフォーマットが未知の場合に、ブラインドで検出する方法としては、取りうる組み合わせ(候補)全てに対し復号を行い、CRC(Cyclic Redundancy Checksum)検査を行い、OKとなったもの(CRCを検出したと判定されたもの)を実際に送信された情報とみなす方法がある(例えば、特許文献1参照)。
また、尤度情報に基づいて全ての候補に復号優先順位を与え、復号優先順位に従って各候補を復号し、CRC検査を行うことで、復号回数を減らすようにした方法もある(例えば、特許文献2参照)。
特開2004−343716号公報 特開2005−20131号公報
特許文献1に記載の方法は、取りうる可能性のある組み合わせ全てに対して、毎回復号・CRC検査を行うものである為、処理時間・計算量が大きいという問題がある。
また、特許文献2に記載の方法は、複数のサブチャネルを用いるOFDMを用いる通信システムにそのまま採用することができないという問題点がある。また、この方法は、データサイズが最大の候補を復号して尤度情報を得るものであるため、処理時間を短縮することが困難であるという問題点もある。
本発明の目的は、上述した問題点の少なくとも一つを解決したブラインド検出方法を提供するにある。
本発明の第1の形態によるブラインド検出方法は、複数の符号化率のうちのいずれかで符号化されている情報をブラインドで検出するブラインド検出方法において、チャネルの状況に基づいて誤り無く前記情報を受信できる符号化率を決定し、複数の候補に用いられている符号化率が、決定された符号化率以下でありかつ高い順となるように前記複数の候補のブラインド復号を行う順番に優先順位を与え、該優先順位に従って前記複数の候補を順番にブラインド復号することを特徴とする。
また、本発明の第2の形態による無線通信システムにおいて、受信機は、複数の符号化率のうちのいずれかで符号化されている情報をブラインドで検出するブラインド検出を行う復号手段を有し、該復号手段は、チャネルの状況に基づいて誤り無く前記情報を受信できる符号化率を決定し、複数の候補に用いられている符号化率が、決定された符号化率以下でありかつ高い順となるように前記複数の候補のブラインド復号を行う順番に優先順位を与え、該優先順位に従って前記複数の候補を順番にブラインド復号することを特徴とする。
さらに、本発明の第3の形態による受信機は、複数の符号化率のうちのいずれかで符号化されている情報をブラインドで検出するブラインド検出を行う復号手段を有し、該復号手段は、チャネルの状況に基づいて誤り無く前記情報を受信できる符号化率を決定し、複数の候補に用いられている符号化率が、決定された符号化率以下でありかつ高い順となるように前記複数の候補のブラインド復号を行う順番に優先順位を与え、該優先順位に従って前記複数の候補を順番にブラインド復号することを特徴とする。
複数の候補に対し、チャネルの状態に基づいてブラインド復号を行う順番に優先順位を与え、その優先順位に従って複数の候補を順番にブラインド復号するようにしたことで、目的の情報を早期検出できるとともに、その後の復号処理を削減することができる。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係るブラインド検出方法について説明する。
本発明は、携帯電話機、データ通信カード、PHS(Personal Handyphone System)、PDA(Personal Data Assistance, Personal Digital Assistants)、無線基地局等の通信装置の受信機に適用可能であるが、ここでは、3GPPのLTEにおける受信機への適用の例について説明する。
まず、本発明が適用され得る無線通信システムについて説明する。
図1は、3GPPのLTEにおける送信機の構成の一例を示すブロック図である。図示の送信機10は、制御チャネル符号化部11、制御チャネル変調部12、データチャネル符号化部13、データチャネル変調部14、制御・データ多重部15、IFFT(Inverse Fast Fourier Transform)処理部16、CP(Cyclic Prefix)付加部17、D/A(Digital/Analog)変換部18、及び送信アンテナ19を備えている。
図2は、図1の送信機10における制御チャネル符号化部11の内部構成の一例を示すブロック図である。制御チャネル符号化部11は、複数のCRC付加部21、畳み込み符号化部22、及びレートマッチング部23と、ユーザ多重部24とを備えている。
図1に戻ると、送信機10には、複数のユーザ宛の送信データ及びこの送信データに対応する制御情報が入力される。送信機10に入力された各ユーザ宛の送信データは、まず、データチャネル符号化部13で誤り検出符号化・誤り訂正符号化が施され、データチャネル変調部14でI成分、Q成分にマッピングされる。また、各ユーザ宛の送信データがどのようなフォーマット(変調方式、トランスポートブロックサイズ、時間・周波数リソース等)で送信されているかを示す制御情報は、制御チャネル符号化部11で誤り検出符号化・誤り訂正符号化が施され、制御チャネル変調部12でI成分、Q成分にマッピングされる。
図2を参照すると、制御チャネル符号化部11では、各ユーザ宛の制御情報は、まず、CRC付加部21でCRCが付加され、畳み込み符号化部22で誤り訂正符号化が施され、その後、レートマッチング部23で誤り訂正符号化後の制御情報を物理チャネルのサイズに合わせるレートマッチング処理が行われる。制御チャネルの符号化率は、
Figure 0005339424
と表すことができる。
一般に、チャネルの状態が良い場合は、高い符号化率で情報を送っても誤りなく伝送でき、逆に、チャネルの状態が悪い場合は、低い符号化率で送らなければ正しく情報を伝送できない。送信機10は、各ユーザのチャネルの状態等に応じて、各ユーザが正しく制御情報を受信できるように符号化率を制御する。レートマッチングされた各ユーザ宛の制御情報は、ユーザ多重部24で多重され、制御チャネル内のサーチスペースと呼ばれるユーザIDやサブフレーム番号等から求まる領域のどこかに配置される。
再び図1に戻ると、チャネル符号化後の送信データと制御情報は、それぞれ変調部12,14で変調された後、制御・データ多重部15で、図3に示すように時間・周波数リソースにマッピングされる。LTEでは、制御チャネルはサブフレームの先頭に配置されており、受信側では、データに先駆けて制御情報を受信し、復調・復号することができる。また、制御チャネルは各ユーザの制御情報が全周波数帯域に拡散されている。これに対し、データチャネルは、各ユーザの送信データが周波数分割多重されており、どの周波数で自分宛のデータが送信されているかは制御情報で通知される。
制御・データ多重部15で多重された送信データと制御情報は、IFFT処理部16で時間領域の信号波へ変換された後、CP付加部17でマルチパスによるシンボル間干渉の影響を防ぐ為に、OFDMシンボルの先頭にCPが付加される。CPが付加されたOFDMシンボルは、D/A変換部18でデジタル信号からアナログ信号へ変換された後、送信アンテナ19から送信される。
図4は、LTEにおける受信機の構成の一例を示すブロック図である。図示の受信機30は、受信アンテナ31、A/D(Analog/Digital)変換部32、FFT(Fast Fourier Transform)タイミング検出部33、CP除去部34、FFT処理部35、制御・データ分離部36、チャネル推定部37、乗算器37−1,37−2、制御チャネル復調部38、制御チャネル復号部(復号手段)39、データチャネル復調部40、及びデータチャネル復号部41を備えている。
受信機30は、送信機10から送信された送信信号を受信アンテナ31で受信する。受信アンテナ31により受信された受信信号は、A/D変換部32でアナログ信号からデジタル信号に変換された後、FFTタイミング検出部33とCP除去部34とに入力される。
CP除去部34は、FFTタイミング検出部33で検出されたFFTタイミング情報を元に、OFDMシンボルからその先頭に付加されているCPを除去する。CPが除去されたOFDMシンボル(時間領域の信号波)は、FFT処理部35で各サブキャリア成分に変換された後、制御・データ分離部36で制御チャネルとデータチャネルとに分離される。更に、チャネル推定部37は、制御チャネル及びデータチャネルと共に多重されて送信されている既知のリファレンスシグナルを用いて、各サブキャリアのチャネル推定値を求め、乗算器37−1,37−2を用いて、各サブキャリアの受信信号にチャネル推定値の複素共役を乗算することによって、チャネルで受けた信号の歪みを補償(チャネル等化)する。
LTEでは、図3を参照して説明したように、各ユーザ宛のデータは時間・周波数リソース上にマッピングされて送信される。この為、自分宛の受信データを得る為には、まず、データチャネルの信号がどのようなサイズで、どの時間・周波数リソースにマッピングされているかを示す制御チャネルの信号を復調・復号しなければならない。しかしながら、制御チャネルの信号がどのようなサイズで、どの時間・周波数リソースで送信されるかという情報は、受信機側では未知であり、受信機が事前情報無しで(ブラインドで)検出しなければならない。
制御チャネル復調部38は、歪補償された信号(I成分及びQ成分)を尤度情報(軟判定信号)に変換(デマッピング)して出力する。制御チャネル復号部39は、ブラインド復号を行い、自分宛の制御情報を検出したならば、データチャネル復調部40へ出力する。自分宛の制御情報を受けたデータチャネル復調部30は、その制御情報が示すデータチャネルの信号(I成分及びQ成分)を尤度情報に変換する。データチャネル復号部31は、尤度情報に対して誤り訂正復号・誤り検出を行い、受信データを得る。
次に、本発明の一実施の形態に係るブラインド検出方法について詳細に説明する。本実施の形態に係るブラインド検出方法を実施するため、制御チャネル復号部39は、例えば、図5に示すように構成される。
図5の制御チャネル復号部39は、尤度情報格納メモリ51、レートデマッチング部52、ビタビ復号部53、復号結果格納メモリ54、CRC検査部55、及び制御部56を備えている。そして、この制御チャネル復号部39には、チャネルの状態を推定するためのチャネル状態情報としてSNR(Signal-to-Noise Ratio)推定値が外部から供給されている。なお、SNRの推定はLTEの受信機において必須の処理であり、SNR推定値は、公知技術を用いて受信機30内で得ることができるものである。
次に、図5の制御チャネル復号部39の動作について図6のフローチャートをも参照して説明する。
制御チャネル復調部38から出力され、制御チャネル復号部39に入力される尤度情報は、尤度情報格納メモリ51に保存される。また、受信機30内において推定されたSNR推定値は制御部56に入力される。
制御部56は、尤度情報が入力されると、ブラインド復号処理を開始する。
まず、制御部56は、尤度情報から自分宛の制御情報である可能性のある候補を検出する。自分宛の制御情報はユーザIDやサブフレーム番号により求まる領域のどこか(特定の領域のいずれか)に配置されている。一つの領域に符号化率の異なる複数の候補が存在する。
制御部56は、検出した候補、即ち、ブラインド復号の候補を符号化率で複数のグループに分類し、SNR推定値を利用してグループに処理の優先順位を付ける(図6−S10)。
LTEでは、制御情報は2つまたは4つの符号化率の中のいずれかの符号化率で符号化されるため、複数の候補は2つまたは4つのグループに分けることができる。一般に、SNRが小さいほど、チャネルの状態が悪い為、制御チャネルは低い符号化率で送信されていると推定することができる。逆に、SNRが大きいほど、チャネルの状態が良い為、制御チャネルは高い符号化率で送信されていると推定することができる。例えば、ある制御情報の取りうる符号化率が0.65、0.33、0.16及び0.08の4つであり、推定されたSNRで誤り無く制御情報を受信するためには符号化率が0.5以下である必要があるとする。この場合、符号化率0.5を超えない値の中で最も大きい符号化率0.33で制御情報が送られている可能性が高い。これに対して、符号化率0.65のグループは、符号化率が高く、正しく受信できない可能性が高い為、符号化率0.65で制御情報が送られている可能性は低い。その為、ブランド復号を行うグループの優先度を0.33→0.16→0.08→0.65と設定し、優先度順に復号することによって、早期に制御情報を検出することができる。このように、本実施の形態では、現在のチャネルの状態に最も適していると思われる符号化率のグループから復号が行われるように優先順位を付ける。この優先順位付けは、あらかじめ、SNRと符号化率の関係をまとめたテーブル、または、計算式を用いて行うことができる。
次に、制御部56は、優先順位に従いグループ毎にブラインド復号を行うように、尤度情報格納メモリ51、レートデマッチング部52、ビタビ復号部53及び復号データ格納メモリ54を制御する。
ブラインド復号では、まず、優先順位の最も高いグループに含まれる候補を一つずつ尤度情報格納メモリ51より読み出し、レートデマッチング部52で元のレートに戻した後、ビタビ復号部53で復号を行う(図6−S11)。復号結果は復号結果格納メモリ54に保存される。CRC検査部55は、復号結果格納メモリ54に復号結果が格納されると、それを読み出してCRC検査を行う(図6−S12)。CRC検査の結果は、制御部56に伝えられる。
ステップS11−S12の処理は、サーチスペース内の対象グループに含まれる全候補の検索が完了するまで繰り返し行われる(図6−S13でNO)。
一つのグループ内の全ての候補の検索が終了した後(図6−S13でYES)、CRC検査でOKとなった結果が1つ以上あるか判定する(終了判定を行う)。判定の結果CRC検査OKの結果があったならば(図6−S14でYES)、制御部56は、そのグループに自分宛の制御情報が含まれていたと判断し、CRC検査でOKとなった復号結果を復号結果格納メモリ54から出力させ、ブラインド復号を終了する。復号結果は、制御情報としてデータチャネル復調部へ与えられる。
なお、誤ってCRC検査でOKと判定される場合もある為、複数のCRC検査でOK判定が出た場合は、復号結果のパスメトリックを比較し、最もパスメトリックの小さな(最大尤度の)復号結果を出力し、ブラインド復号を終了する(図6−S15)。
CRC検査でOK判定が無い場合(図6−S14でNO)、そのグループには自分宛の制御情報は含まれていなかったことになる為、次のグループの検索(ブラインド復号処理)を行う(図6−S16でYES)。
全てのグループを検索し終わってもCRC検査でOKとならない場合は、そのサブフレームでは自分宛の制御情報が送られていなかったとみなし、ブラインド復号を終了する(図6−S16でNO)。
以上のように、本実施の形態によれば、SNR推定値を基にチャネルの状態を推定し、複数の候補に対し、チャネルの状態に応じてブラインド復号の順番に優先順位を付けることで、自分宛の制御情報を早期に検出することができる。また、グループ毎に処理を行う為、優先順位の高いグループで自分宛の制御情報が見つかった場合には、それ以降のグループの処理を行う必要がなく、無駄な復号を削減することができる。
以上、本発明のブラインド検出方法について実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、符号化率に基づいて複数の候補を複数のグループに分類したが、データサイズが予め定られた複数のうちのいずれかである場合には、データサイズに基づいて分類するようにしてもよい。
また、上記実施の形態では、SNRによってチャネルの状態を判断しているが、他の情報に基づいてチャネルの状態を判断するようにしてもよい。他の情報としては、例えば、送信機から通知されるTA(Timing Advance)情報や、受信機で推定したドップラー周波数、遅延スプレッド等を用いることができる。また、これらの情報を複数組み合わせてチャネルの状態を判断するようにしてもよい。
TA情報を用いる場合、TAが大きいほど送信機と受信機とが離れていると考えられる。これは、送信機がセルラー無線システムの基地局であり、受信機が移動局であるとした場合、移動局がセル端に近い位置にいることに相当する。このような場合は、チャネルの状態が悪いと判断できる為、制御チャネルは低い符号化率で送信されていると推定することができる。逆に、TAが小さいほど移動局は基地局に近い位置にいることになり、チャネルの状態が良いと判断できる為、制御チャネルは高い符号化率で送信されていると推定することができる。
ドップラー周波数を用いる場合、ドップラー周波数が大きいほど受信機が高速で移動していることになり、チャネルの状態が悪いと判断できる為、制御チャネルは低い符号化率で送信されていると推定することができる。逆に、ドップラー周波数が小さいほど受信機は低速で移動しているということになり、チャネルの状態が良いと判断できる為、制御チャネルは高い符号化率で送信されていると推定することができる。
遅延スプレッドを用いる場合、遅延スプレッドが大きいほどマルチパスの影響が大きいことになり、よりチャネルの状態が悪いと判断できる為、制御チャネルは低い符号化率で送信されていると推定することができる。逆に、遅延スプレッドが小さいほどマルチパスの影響が小さいことになり、チャネルの状態が良いと判断できる為、制御チャネルは高い符号化率で送信されていると推定することができる。
また、上記実施の形態では、あるグループ内にCRC検査でOKとなった候補が存在した場合、ブラインド復号を終了しているが、他の条件を満たすまで、継続するようにしてもよい。これは、CRCが誤検出されることもある為である。他の基準としては、例えば、復号結果のパスメトリックを用いることができる。この場合、あるグループ内にCRC検査でOK判定が出た候補が存在しても、その候補の復号結果のパスメトリックが予め定めた基準値よりも大きい場合(尤度が基準値よりも低い場合)、次のグループのブラインド復号もそのまま続けて実施する。他のグループ内にCRC検査でOK判定が出た候補が存在し、かつその復号結果のパスメトリックが基準値以下の場合、その候補が自分宛の制御情報であると判定する。このような構成にすることによって、CRCの誤検出に基づく誤った制御情報の検出確率を減らし、より正確に制御情報を得ることができる。
逆に、各グループの候補全てをブラインド復号することなく、CRC検査でOK判定が出た時点で自分宛の制御情報が検出できたと判定し、ブラインド復号を終了する構成にしてもよい。CRCを誤検出する可能性がある為、この構成はチャネルの状態が悪いときには適さないが、チャネルの状態が良くCRC誤検出の可能性が小さい場合には、より早期に制御情報を検出することができる。
また、上記実施の形態は、3GPPで議論されているLTEを例に説明したが、本発明は、必ずしもこれに限るものではない。本発明は、他のOFDM伝送方式を用いたシステムや、他の無線通信システムでも同様に適用することができる。また、本発明は制御チャネルに限らず、データチャネル、報知チャネル等、その他のチャネルでブラインド復号が必要になった場合にも同様に適用することができる。
本発明が適用され得る無線通信システムにおける送信機の概略構成の一例を示すブロック図である。 図1の送信機における制御チャネル符号化部の内部構成の一例を示すブロック図である。 送信データと制御情報の時間・周波数リソースへのマッピングを説明するための図である。 本発明が適用され得る無線通信システムにおける受信機の概略構成の一例を示すブロック図である。 図4の受信機における制御チャネル復号部の内部構成の一例を示すブロック図である。 図5の制御チャネル復号部におけるブラインド復号動作を説明するためのフローチャートである。
符号の説明
10 送信機
11 制御チャネル符号化部
12 制御チャネル変調部
13 データチャネル符号化部
14 データチャネル変調部
15 制御・データ多重部
16 IFFT処理部
17 CP付加部
18 D/A変換部
19 送信アンテナ
21 CRC付加部
22 畳み込み符号化部
23 レートマッチング部
24 ユーザ多重部
30 受信機
31 受信アンテナ
32 A/D変換部
33 FFTタイミング検出部
34 CP除去部
35 FFT処理部
36 制御・データ分離部
37 チャネル推定部
37−1,37−2 乗算器
38 制御チャネル復調部
39 制御チャネル復号部
40 データチャネル復調部
41 データチャネル復号部
51 尤度情報格納メモリ
52 レートデマッチング部
53 ビタビ復号部
54 復号結果格納メモリ
55 CRC検査部
56 制御部

Claims (17)

  1. 複数の符号化率のうちのいずれかで符号化されている情報をブラインドで検出するブラインド検出方法において
    チャネルの状況に基づいて誤り無く前記情報を受信できる符号化率を決定し、複数の候補に用いられている符号化率が、決定された符号化率以下でありかつ高い順となるように前記複数の候補のブラインド復号を行う順番に優先順位を与え、該優先順位に従って前記複数の候補を順番にブラインド復号することを特徴とするブラインド検出方法。
  2. 前記複数の候補を複数のグループに分類し、当該複数のグループに対して前記優先順位を与えることを特徴とする請求項1のブラインド検出方法。
  3. 前記分類が符号化率に基づいて行われることを特徴とする請求項2に記載のブラインド検出方法。
  4. 各グループに対するブラインド復号を終える度に、終了判定を行うことを特徴とする請求項2又は3に記載のブラインド検出方法。
  5. 前記チャネルの状況を受信信号に基づいて受信機側で推定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載のブラインド検出方法。
  6. 前記チャネルの状況をSNR推定値、ドップラー周波数、又は遅延スプレッドに基づいて推定することを特徴とする請求項5に記載のブラインド検出方法。
  7. 前記チャネルの状況を受信信号に含まれる情報に基づいて推定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載のブラインド検出方法。
  8. 前記チャネルの状況をTA情報に基づいて推定することを特徴とする請求項7に記載のブラインド検出方法。
  9. 前記チャネルの状況を、SNR推定値、ドップラー周波数、遅延スプレッド、及びTA情報のうちの少なくとも一つに基づいて推定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一つに記載のブラインド検出方法。
  10. 無線通信システムにおいて、
    受信機は、複数の符号化率のうちのいずれかで符号化されている情報をブラインドで検出するブラインド検出を行う復号手段を有し、
    該復号手段は、チャネルの状況に基づいて誤り無く前記情報を受信できる符号化率を決定し、複数の候補に用いられている符号化率が、決定された符号化率以下でありかつ高い順となるように前記複数の候補のブラインド復号を行う順番に優先順位を与え、該優先順位に従って前記複数の候補を順番にブラインド復号することを特徴とする無線通信システム。
  11. 前記復号手段は、前記複数の候補を複数のグループに分類し、当該複数のグループに対して前記優先順位を与えることを特徴とする請求項10の無線通信システム。
  12. 前記復号手段は、前記分類を符号化率に基づいて行うことを特徴とする請求項11に記載の無線通信システム。
  13. 前記復号手段は、各グループに対するブラインド復号を終える度に、終了判定を行うことを特徴とする請求項11又は12に記載の無線通信システム。
  14. 受信機において、
    複数の符号化率のうちのいずれかで符号化されている情報をブラインドで検出するブラインド検出を行う復号手段を有し、
    該復号手段は、チャネルの状況に基づいて誤り無く前記情報を受信できる符号化率を決定し、複数の候補に用いられている符号化率が、決定された符号化率以下でありかつ高い順となるように前記複数の候補のブラインド復号を行う順番に優先順位を与え、該優先順位に従って前記複数の候補を順番にブラインド復号することを特徴とする受信機。
  15. 前記復号手段は、前記複数の候補を複数のグループに分類し、当該複数のグループに対して前記優先順位を与えることを特徴とする請求項14の受信機。
  16. 前記復号手段は、前記分類を符号化率に基づいて行うことを特徴とする請求項15に記載の受信機。
  17. 前記復号手段は、各グループに対するブラインド復号を終える度に、終了判定を行うことを特徴とする請求項15又は16に記載の受信機。
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