JP2012165357A - Signal processing system and signal processing method - Google Patents

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PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a signal processing system that increases a compression efficiency and decreases a processing load.SOLUTION: The signal processing system includes a controller that, in order to perform compression and decompression on a signal having a non-dense property in frequency domain or temporal domain, detects the presence or absence of the signal on the basis of: generation of parameters necessary for generating an averaged random measurement matrix, an averaged random restoration matrix, a non-averaged random measurement matrix, and a non-averaged random restoration matrix; and power of the averaged signal, and performs non-average interval calculation. The signal processing system averages a signal converted from analog to digital, compresses the signal by using an averaging random measurement matrix unit, and receives an input signal in a non-averaging interval. The signal processing system compresses the signal by using a non-averaging random measurement matrix unit, restores the compressed signal by using the averaged random restoration matrix, and notifies the controller of an output of a restoration result and the restoration result. The signal processing system restores the compressed signal by using the non-averaged random restoration matrix, and notifies the controller of an output of a restoration result and the restoration result.

Description

本発明は、信号をAD変換し、平均化し(または自己相関処理後の平均化し)、圧縮し、復元する圧縮センシングの信号処理システム及び信号処理方法に関する。   The present invention relates to a signal processing system and a signal processing method for compressed sensing that AD-convert, average (or average after autocorrelation processing), compress, and decompress a signal.

従来から信号(データ系列)をAD変換し、圧縮し、伝送することにより、ネットワークの帯域を有効活用することができることが知られている。この明細書においては、信号をAD変換し、圧縮し、復元する技術を、圧縮センシング技術と称する。従来の圧縮センシング技術では、入力データ信号に対し、ランダム測定行列を乗じて、圧縮データを生成するが、このランダム測定行列は、ランダム変数から構成されるもので、入力データ数(信号)に対し、出力データ数(圧縮データ)が小さくなるような、行数により構成されている。   Conventionally, it is known that a network band can be effectively utilized by AD-converting, compressing, and transmitting a signal (data series). In this specification, a technique for AD-converting, compressing, and restoring a signal is referred to as a compressed sensing technique. In the conventional compressed sensing technology, the input data signal is multiplied by a random measurement matrix to generate compressed data. This random measurement matrix is composed of random variables, and the number of input data (signal) The number of rows is such that the number of output data (compressed data) is small.

従来の圧縮センシングの概念を図30に示す(例えば、非特許文献1、2参照)。図30は周波数領域、もしくは時間領域で疎な信号を想定している。信号が周波数的に、もしくは時間的に疎であるため、40×100で構成されるランダム測定行列で変換し、100個の入力信号から40個の圧縮データを得る。   The concept of conventional compression sensing is shown in FIG. 30 (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2). FIG. 30 assumes a sparse signal in the frequency domain or time domain. Since the signal is sparse in frequency or time, it is converted by a random measurement matrix composed of 40 × 100, and 40 compressed data are obtained from 100 input signals.

従来の圧縮センシングを行うシステム構成を図31に示す。図31において、入力信号はAD変換部1002でアナログ信号からデジタル信号に変換され、変換結果を圧縮センシング部1004に出力する。ランダム測定行列生成部1008は、ランダム変数からなるランダム測定行列を生成する。ランダム復元行列生成部1010は、ランダム測定行列にIFFT行列を掛け算してランダム復元行列を生成する。圧縮センシング部1004は入力されたデジタル信号を、ランダム測定行列生成部1008で生成されたランダム測定行列を用いデータの圧縮を行なう。圧縮結果は、信号復元部1006に出力される。信号復元部1006は、入力された圧縮データをランダム測定行列とL1−minimization復元アルゴリズム等の復元アルゴリズムを用いて信号の復元を行ない、復元した信号を出力する。   FIG. 31 shows a system configuration for performing conventional compression sensing. In FIG. 31, an input signal is converted from an analog signal to a digital signal by the AD conversion unit 1002, and the conversion result is output to the compression sensing unit 1004. The random measurement matrix generation unit 1008 generates a random measurement matrix composed of random variables. The random restoration matrix generation unit 1010 generates a random restoration matrix by multiplying the random measurement matrix by the IFFT matrix. The compression sensing unit 1004 compresses the input digital signal using the random measurement matrix generated by the random measurement matrix generation unit 1008. The compression result is output to the signal restoration unit 1006. The signal restoration unit 1006 restores the input compressed data using a random measurement matrix and a restoration algorithm such as an L1-minimization restoration algorithm, and outputs the restored signal.

E. Candes et al., "An Introduction to Compressive Sampling," IEEE Signal Processing Magazine, pp. 21-30, March, 2008.E. Candes et al., "An Introduction to Compressive Sampling," IEEE Signal Processing Magazine, pp. 21-30, March, 2008. E. Candes et al., "Near-Optimal Signal Recovery from RandomProjections: Universal Encoding Strategies?" IEEE Transaction on Information Theory, pp. 5406-5425, December, 2006.E. Candes et al., "Near-Optimal Signal Recovery from RandomProjections: Universal Encoding Strategies?" IEEE Transaction on Information Theory, pp. 5406-5425, December, 2006.

ところで、従来の圧縮センシング技術では、サンプリングした全てのサンプルに対して圧縮と復元処理を行うため、処理量と処理時間が増加するという問題がある。   By the way, in the conventional compression sensing technique, since all the sampled samples are compressed and restored, there is a problem that the processing amount and the processing time increase.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、圧縮効率を向上させることができるとともに処理負荷を低下させることができる信号処理システム及び信号処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a signal processing system and a signal processing method that can improve the compression efficiency and reduce the processing load.

本発明は、周波数領域に、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行う信号処理システムであって、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するAD変換部と、前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均部と、平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列と、非平均化ランダム測定行列と、非平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非平均区間の算出を行なう制御部と、前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成部と、前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシング部と、前記非平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム測定行列を生成する非平均化ランダム測定行列生成部と、前記AD変換部から出力する前記デジタル信号のうち、非平均区間の信号を入力し、前記非平均化ランダム測定行列部を用いて信号の圧縮を行う非平均化圧縮センシング部と、前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成部と、前記平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する平均化復元部と、前記非平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム復元行列を生成する非平均化ランダム復元行列生成部と、前記非平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記非平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する非平均化復元部とを具備することを特徴とする。   The present invention is a signal processing system that compresses and decompresses a signal having a sparse property in the frequency domain or in the time domain, and converts an input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal, Necessary for generating an averaging unit that averages and outputs the signal output from the AD conversion unit, an averaged random measurement matrix, an averaged random recovery matrix, a non-averaged random measurement matrix, and a non-averaged random recovery matrix A control unit that detects the presence or absence of a signal based on the generation of a parameter and the power of the averaged signal and calculates a non-average period; and the averaged random measurement matrix based on the parameter of the averaged random measurement matrix generation An averaged random measurement matrix generating unit that generates a signal, and an averaged compression cell that compresses a signal output from the averaged unit using the averaged random measurement matrix unit. A non-averaged random measurement matrix generating unit that generates the non-averaged random measurement matrix based on a parameter for generating the non-averaged random measurement matrix, and the digital signal output from the AD conversion unit. A non-averaged compression sensing unit that inputs a signal of an average interval and compresses the signal using the non-averaged random measurement matrix unit, and the averaged random recovery matrix based on the parameters of the averaged random recovery matrix generation An averaged random restoration matrix generation unit to be generated and a signal compressed by the averaged compression sensing unit are restored using the averaged random restoration matrix, and an output of the restoration result and a restoration result are notified to the control unit An averaged restoration unit and a non-averaged unit that generates the non-averaged random restoration matrix based on the parameters of the non-averaged random restoration matrix generation A non-average restoration matrix generating unit and a non-averaged signal that is restored by the non-averaged compressed sensing unit using the non-averaged random restoration matrix and notifies the control unit of the output of the restoration result and the restoration result And a reconstruction / restoration unit.

本発明は、周波数領域に、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行う中央局とリモート局で構成される信号処理システムであって、前記リモート局は、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換部と、前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均部と、前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成部と、前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシング部と、前記非平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム測定行列を生成する非平均化ランダム測定行列生成部と、前記AD変換部から出力する前記デジタル信号のうち、非平均区間の信号を入力し、前記非平均化ランダム測定行列部を用いて信号の圧縮を行う非平均化圧縮センシング部と、前記中央局との間で通信を行なう通信部を具備し、前記中央局は、平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列と、非平均化ランダム測定行列と、非平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非平均区間の算出を行なう制御部と、前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成部と、前記平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する平均化復元部と、前記非平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム復元行列を生成する非平均化ランダム復元行列生成部と、前記非平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記非平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する非平均化復元部と、前記リモート局との間で通信を行なうための通信部とを具備することを特徴とする。   The present invention is a signal processing system composed of a central station and a remote station for compressing and decompressing a signal having a sparse property in a frequency domain or a time domain, and the remote station receives an input analog signal An A / D conversion unit that converts the signal into a digital signal, an averaging unit that averages and outputs the signal output from the A / D conversion unit, and generates the averaged random measurement matrix based on the parameters for generating the averaged random measurement matrix Based on an averaged random measurement matrix generation unit, an averaged compression sensing unit that compresses a signal output from the average unit using the averaged random measurement matrix unit, and a parameter for generating the non-averaged random measurement matrix A non-averaged random measurement matrix generation unit for generating the non-averaged random measurement matrix; and a digital signal output from the AD conversion unit. A non-average compression sensing unit that inputs a signal of a non-average period and compresses the signal using the non-averaged random measurement matrix unit, and a communication unit that performs communication between the central station, The central station is based on the generation of averaged random measurement matrix, averaged random recovery matrix, non-averaged random measurement matrix, generation of parameters necessary for generation of non-averaged random recovery matrix and power of averaged signal A control unit that detects the presence or absence of a signal and calculates a non-average interval, an averaged random recovery matrix generation unit that generates the averaged random recovery matrix based on the parameters of the averaged random recovery matrix generation, and the average An average restoration unit that performs restoration using the averaged random restoration matrix, and notifies the control unit of the output of the restoration result and the restoration result; A non-averaged random restoration matrix generation unit that generates the non-averaged random restoration matrix based on the parameters of the non-averaged random restoration matrix generation; and a signal compressed by the non-averaged compressed sensing unit A non-averaging restoration unit that performs restoration using a restoration matrix and notifies the control unit of the output of the restoration result and the restoration result; and a communication unit for performing communication with the remote station. Features.

本発明は、周波数領域に、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行う信号処理システムであって、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するAD変換部と、前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均部と、平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非圧縮区間の算出を行なう制御部と、前記AD変換部から出力する前記デジタル信号のうち、非圧縮区間の信号を出力する出力部と、前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成部と、前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシング部と、 前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成部と、前記平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する平均化復元部とを具備することを特徴とする。   The present invention is a signal processing system that compresses and decompresses a signal having a sparse property in the frequency domain or in the time domain, and converts an input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal, An average unit that averages and outputs the signal output from the AD conversion unit, generation of parameters necessary for generation of an averaged random measurement matrix and an averaged random restoration matrix, and a signal based on the power of the averaged signal A control unit that detects the presence / absence of a non-compressed section, an output unit that outputs a signal of an uncompressed section among the digital signals output from the AD converter, and generation of the averaged random measurement matrix An averaged random measurement matrix generation unit that generates the averaged random measurement matrix based on a parameter, and the averaged random measurement matrix unit is used to output the averaged random measurement matrix An averaged compression sensing unit that compresses a signal, an averaged random restoration matrix generation unit that generates the averaged random restoration matrix based on the parameters of the averaged random restoration matrix generation, and the averaged compression sensing unit And an average restoration unit that performs restoration using the averaged random restoration matrix and notifies the control unit of the output of the restoration result and the restoration result.

本発明は、周波数領域に、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行う中央局とリモート局で構成される信号処理システムであって、前記リモート局は、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換部と、前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均部と、前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成部と、前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシング部と、前記AD変換部から出力する前記デジタル信号のうち、非圧縮区間の信号を出力する出力部と、前記中央局との間で通信を行なう通信部を具備し、前記中央局は、平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非圧縮区間の算出を行なう制御部と、前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成部と、前記平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する平均化復元部と、前記リモート局との間で通信を行なうための通信部とを具備することを特徴とする。   The present invention is a signal processing system composed of a central station and a remote station for compressing and decompressing a signal having a sparse property in a frequency domain or a time domain, and the remote station receives an input analog signal An A / D conversion unit that converts the signal into a digital signal, an averaging unit that averages and outputs the signal output from the A / D conversion unit, and generates the averaged random measurement matrix based on the parameters for generating the averaged random measurement matrix Among the digital signals output from the averaged random measurement matrix generation unit, the averaged compression sensing unit that compresses the signal output from the average unit using the averaged random measurement matrix unit, and the AD conversion unit An output unit that outputs a signal in an uncompressed section and a communication unit that communicates with the central station, the central station including an averaged random measurement matrix and A control unit that detects the presence / absence of a signal based on generation of parameters necessary for generation of an averaged random recovery matrix and the power of the averaged signal, and calculates an uncompressed section; and generation of the averaged random recovery matrix An averaged random restoration matrix generation unit that generates the averaged random restoration matrix based on a parameter, and restores the signal compressed by the averaged compression sensing unit using the averaged random restoration matrix, and outputs a restoration result And an averaging restoration unit for notifying the control unit of the restoration result, and a communication unit for communicating with the remote station.

本発明は、前記平均部は、自己相関計算処理を行う自己相関処理部と、平均計算処理を行う平均処理部とを具備することを特徴とする。   In the present invention, the averaging unit includes an autocorrelation processing unit that performs autocorrelation calculation processing and an average processing unit that performs average calculation processing.

本発明は、前記AD変換部から出力された信号のFFT変換後絶対値計算結果の信号を出力するFFT絶対値計算部をさらに備え、前記平均ステップは、前記FFT絶対値計算部から出力された信号を平均化して出力することを特徴とする。   The present invention further includes an FFT absolute value calculation unit that outputs an absolute value calculation result signal after FFT conversion of the signal output from the AD conversion unit, and the averaging step is output from the FFT absolute value calculation unit The signal is averaged and output.

本発明は、周波数領域、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行うために、AD変換部と、平均部と、制御部と、平均化ランダム測定行列生成部と、非平均化ランダム測定行列生成部と、平均化圧縮センシング部と、非平均化圧縮センシング部と、平均化ランダム復元行列生成部と、非平均化ランダム復元行列生成部と、平均化復元部と、非平均化復元部とを備える信号処理システムにおける信号処理方法であって、前記AD変換部が、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するAD変換ステップと、前記平均部が、前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均化ステップと、前記制御部が、平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列と、非平均化ランダム測定行列と、非平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非平均区間の算出を行なう制御ステップと、 前記平均化ランダム測定行列生成部が、前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成ステップと、前記平均化圧縮センシング部が、前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシングステップと、前記非平均化ランダム測定行列生成部が、前記非平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム測定行列を生成する非平均化ランダム測定行列生成ステップと、前記非平均化圧縮センシング部が、前記AD変換ステップから出力する前記デジタル信号のうち、非平均区間の信号を入力し、前記非平均化ランダム測定行列部を用いて信号の圧縮を行う非平均化圧縮センシングステップと、前記平均化ランダム復元行列生成部が、前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成ステップと、前記平均化復元部が、前記平均化圧縮センシングステップで圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御ステップに通知する平均化復元部と、前記非平均化ランダム復元行列生成部が、前記非平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム復元行列を生成する非平均化ランダム復元行列生成ステップと、前記非平均化復元部が、前記非平均化圧縮センシングステップで圧縮された信号を前記非平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する非平均化復元ステップとを有することを特徴とする。   The present invention provides an AD conversion unit, an average unit, a control unit, an averaged random measurement matrix generation unit, a non-conversion unit, a compression unit and a decompression unit for compressing and decompressing a signal having a sparse property in a frequency domain or a time domain Averaged random measurement matrix generation unit, averaged compressed sensing unit, non-averaged compressed sensing unit, averaged random restoration matrix generation unit, non-averaged random restoration matrix generation unit, averaged restoration unit, non- A signal processing method in a signal processing system including an averaging restoration unit, wherein the AD conversion unit converts an input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal, and the average unit includes the AD conversion. Averaging step for averaging and outputting the signal output from the unit, and the control unit includes an averaged random measurement matrix, an averaged random restoration matrix, a non-averaged random measurement matrix, and a non-average A control step for detecting the presence or absence of a signal based on generation of parameters necessary for generation of a random restoration matrix and the power of the averaged signal and calculating a non-average period, and the averaged random measurement matrix generation unit, An averaged random measurement matrix generating step for generating the averaged random measurement matrix based on the averaged random measurement matrix generation parameter, and the averaged compressed sensing unit uses the averaged random measurement matrix unit to calculate the average unit. A non-averaged random measurement matrix generating unit for generating the non-averaged random measurement matrix based on the non-averaged random measurement matrix generation parameter; Whether the averaged random measurement matrix generation step and the non-averaged compressed sensing unit are the AD conversion step. A non-averaged compression sensing step of inputting a signal in a non-average period from the digital signal to be output, and compressing the signal using the non-averaged random measurement matrix unit, and the averaged random restoration matrix generation unit An averaged random recovery matrix generation step for generating the averaged random recovery matrix based on the averaged random recovery matrix generation parameter, and the averaged recovery unit outputs the signal compressed in the averaged compression sensing step. An averaged restoration unit that performs restoration using the averaged random restoration matrix and notifies the control step of a restoration result output and a restoration result; and the non-averaged random restoration matrix generation unit, the non-averaged random restoration A non-averaged random restoration matrix generation step for generating the non-averaged random restoration matrix based on matrix generation parameters; The averaging restoration unit restores the signal compressed in the non-average compression sensing step using the non-averaged random restoration matrix, and notifies the control unit of the output of the restoration result and the restoration result And a restoration step.

本発明は、周波数領域、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行うために、AD変換部と、平均部と、制御部と、平均化ランダム測定行列生成部と、平均化圧縮センシング部と、平均化ランダム復元行列生成部と、平均化復元部とを備える信号処理システムにおける信号処理方法であって、前記AD変換部が、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するAD変換ステップと、前記平均部が、前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均化ステップと、前記制御部が、平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非圧縮区間の算出を行なう制御ステップと、 前記平均化ランダム測定行列生成部が、前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成ステップと、前記平均化圧縮センシング部が、前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシングステップと、前記平均化ランダム復元行列生成部が、前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成ステップと、前記平均化復元部が、前記平均化圧縮センシングステップで圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する平均化ステップと、を有することを特徴とする。   The present invention provides an AD conversion unit, an average unit, a control unit, an averaged random measurement matrix generation unit, an average for compressing and decompressing a signal having a sparse property in the frequency domain or the time domain A signal processing method in a signal processing system comprising an averaged compression sensing unit, an averaged random restoration matrix generation unit, and an averaging restoration unit, wherein the AD conversion unit converts an input analog signal into a digital signal An AD conversion step to output; an averaging step in which the averaging unit averages and outputs the signal output from the AD conversion unit; and the control unit generates an averaged random measurement matrix and an averaged random restoration matrix A control step for detecting the presence or absence of a signal based on the generation of parameters necessary for averaging and the power of the averaged signal and calculating an uncompressed section; and the averaged random measurement A column generation unit generates an averaged random measurement matrix based on the averaged random measurement matrix generation parameter, and an averaged compressed sensing unit includes the averaged random measurement matrix unit. An averaged compression sensing step for compressing a signal output from the averaging unit, and the averaged random recovery matrix generation unit generates the averaged random recovery matrix based on parameters of the averaged random recovery matrix generation An averaged random restoration matrix generation step, and the averaging restoration unit restores the signal compressed in the averaged compression sensing step using the averaged random restoration matrix, and outputs a restoration result and a restoration result. And an averaging step for notifying the control unit.

本発明は、前記平均化ステップは、自己相関計算処理を行う自己相関処理ステップと、平均計算処理を行う平均処理ステップとを有することを特徴とする。   The present invention is characterized in that the averaging step includes an autocorrelation processing step for performing autocorrelation calculation processing and an average processing step for performing average calculation processing.

本発明は、前記信号処理システムは、FFT絶対値計算部をさらに備え、前記FFT絶対値計算部が、前記AD変換部から出力された信号のFFT変換後絶対値計算結果の信号を出力するFFT絶対値計算ステップを有し、前記平均ステップは、前記FFT絶対値計算部から出力された信号を平均化して出力することを特徴とする。   In the present invention, the signal processing system further includes an FFT absolute value calculation unit, and the FFT absolute value calculation unit outputs an FFT-calculated absolute value calculation result signal of the signal output from the AD conversion unit. An absolute value calculating step, wherein the averaging step averages and outputs the signal output from the FFT absolute value calculating unit;

本発明によれば、圧縮センシングにおいて信号検出に必要な処理量と処理時間を減らしつつ、検出した信号の品質を保つことができる。これにより、圧縮効率向上と処理負荷の軽減ができるという効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to maintain the quality of a detected signal while reducing the processing amount and processing time required for signal detection in compressed sensing. Thereby, the effect that the compression efficiency can be improved and the processing load can be reduced is obtained.

本発明の第1の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 1st Embodiment of this invention. 図1に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元を行う動作を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing operations for performing data averaging, data compression, and decompression in the signal processing system shown in FIG. 1. 図1に示すAD変換部102の動作を示すフローチャートである。2 is a flowchart illustrating an operation of the AD conversion unit 102 illustrated in FIG. 1. 図1に示す平均部104の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the average part 104 shown in FIG. 図1に示す平均化圧縮センシング部106と平均化ランダム測定行列生成部110の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating operations of an averaged compressed sensing unit 106 and an averaged random measurement matrix generation unit 110 illustrated in FIG. 1. 図1に示す平均化復元部108と平均化ランダム復元行列生成部112の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart illustrating operations of an average restoration unit 108 and an average random restoration matrix generation unit 112 illustrated in FIG. 1. 図1に示す非平均化ランダム測定行列生成部116と、非平均化ランダム圧縮センシング部120の動作を示すフローチャートである。2 is a flowchart showing operations of a non-averaged random measurement matrix generation unit 116 and a non-averaged random compressed sensing unit 120 shown in FIG. 図1に示す非平均化復元部122と平均化ランダム復元行列生成部118の動作を示すフローチャートである。3 is a flowchart showing operations of a non-averaged restoration unit 122 and an averaged random restoration matrix generation unit 118 shown in FIG. 図1に示す制御部114の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control part 114 shown in FIG. リモート局と中央局の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a remote station and a central station. 本発明の第2の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 2nd Embodiment of this invention. 平均用圧縮センシング方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the compression sensing method for an average. 非平均用圧縮センシング方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the compression sensing method for non-average. 平均用ランダム復元行列生成の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the random decompression | restoration matrix production | generation for an average. 非平均用ランダム復元行列生成の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example of the random restoration | regeneration matrix for non-means. 本発明の第3の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 3rd Embodiment of this invention. 図16に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元、非圧縮出力を行う動作を示すフローチャートである。17 is a flowchart showing operations for performing data averaging, data compression, decompression, and uncompressed output in the signal processing system shown in FIG. 16. 図16に示すAD変換部302の動作を示すフローチャートである。17 is a flowchart illustrating an operation of the AD conversion unit 302 illustrated in FIG. 16. 図16に示す制御部314の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the control part 314 shown in FIG. 本発明の第4の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 5th Embodiment of this invention. 図21に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元を行う動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which performs a data average, data compression, and decompression | restoration in the signal processing system shown in FIG. 図21に示す信号処理システムにおいて、AD変換部102の動作を示すフローチャートである。22 is a flowchart showing an operation of an AD conversion unit 102 in the signal processing system shown in FIG. 本発明の第6の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 6th Embodiment of this invention. 本発明の平均化圧縮センシング方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the averaged compression sensing method of this invention. 本発明の第7の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 7th Embodiment of this invention. 図26に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元、非圧縮データの出力を行う動作を示すフローチャートである。27 is a flowchart showing an operation of outputting data average, data compression, decompression, and uncompressed data in the signal processing system shown in FIG. 26. 図26に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元、非圧縮データの出力を行う動作を示すフローチャートである。27 is a flowchart showing an operation of outputting data average, data compression, decompression, and uncompressed data in the signal processing system shown in FIG. 26. 本発明の第8の実施形態の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the 8th Embodiment of this invention. 従来の圧縮センシングの概念を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the concept of the conventional compression sensing. 従来の圧縮センシングを行うシステム構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the system configuration | structure which performs the conventional compression sensing.

以下、図面を参照して、本発明の第1の実施形態による信号処理システムを説明する。
まず、図12を参照して、本発明の平均化圧縮センシング方法について説明する。周波数領域、もしくは時間領域で疎である信号に対して、信号を平均してから平均化ランダム測定行列を乗算することで、入力データの圧縮を行なう。図12においては、10000個のデータが100個毎に平均化されたものを平均化ランダム測定行列で処理することによって、40個に圧縮されている。平均化ランダム測定行列はランダム変数で生成されるランダム測定行列から生成される。
Hereinafter, a signal processing system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the averaged compressed sensing method of the present invention will be described with reference to FIG. The input data is compressed by averaging the signal for the sparse signal in the frequency domain or the time domain and then multiplying the averaged random measurement matrix. In FIG. 12, data obtained by averaging 10,000 data every 100 data is processed by an averaged random measurement matrix to be compressed into 40 data. The averaged random measurement matrix is generated from a random measurement matrix generated with random variables.

次に、図13を参照して、本発明の非平均化圧縮センシング方法について説明する。前記の平均圧縮センシングの処理結果信号の存在が検出された区間に対して、非平均化ランダム測定行列を乗算することで、入力データの圧縮を行なう。図13においては、10000個のデータの中で信号が検出された区間の300個のデータだけ、平均化されることなく120個に圧縮されている。非平均化ランダム測定行列はランダム変数で生成されるランダム測定行列から生成される。   Next, the non-averaged compressed sensing method of the present invention will be described with reference to FIG. The input data is compressed by multiplying the interval in which the presence of the processing signal of the average compression sensing is detected by a non-averaged random measurement matrix. In FIG. 13, only 300 pieces of data in a section in which a signal is detected among 10000 pieces of data are compressed to 120 pieces without being averaged. The non-averaged random measurement matrix is generated from a random measurement matrix generated with random variables.

<第1の実施形態>
次に、図1を参照して、本発明の第1の実施形態による信号処理システムの構成を説明する。図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。図1において、AD変換部102は受信した信号を入力とし、アナログデジタル変換を行ってデジタルデータを平均部104に出力する。併せて、制御部114から受けた非平均化区間の信号は非平均化圧縮センシング部120に出力する。なお、後述するように、平均化区間/非平均化区間のいずれとするかについては、ある周波数成分の絶対値が閾値を超えるか否かによって判断される。すなわち、平均化された信号の電力により信号の有無を判断する。
<First Embodiment>
Next, the configuration of the signal processing system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In FIG. 1, an AD conversion unit 102 receives a received signal, performs analog-digital conversion, and outputs digital data to an averaging unit 104. In addition, the signal of the non-averaged section received from the control unit 114 is output to the non-averaged compressed sensing unit 120. Note that, as will be described later, whether the averaged section or the non-averaged section is determined is determined by whether or not the absolute value of a certain frequency component exceeds a threshold value. That is, the presence or absence of a signal is determined based on the averaged power of the signal.

平均部104は、制御部114から出力される自己相関計算処理の「有無」のパラメータを受けて、自己相関計算処理が「無し」の場合は、平均化区間の信号を平均化圧縮センシングフレーム毎に平均し、平均結果を出力する。ここで、自己相関計算処理を行うのは、平均化の対象となるそれぞれの信号(サンプル値)が正負の値を持っている場合に、平均化されると互いに打ち消しあって、信号が検出されにくくなる場合があることを回避するためである。換言すると、自己相関計算処理を平均化処理の前に行うことで、受信側で信号のある区間を検出することが容易になる。   The averaging unit 104 receives the “presence / absence” parameter of the autocorrelation calculation process output from the control unit 114, and when the autocorrelation calculation process is “none”, the averaging unit 104 converts the signal of the averaging interval to each averaged compressed sensing frame And output the average result. Here, the autocorrelation calculation process is performed when the signals to be averaged (sample values) have positive and negative values, and when they are averaged, they cancel each other and signals are detected. This is to avoid that it may be difficult. In other words, by performing the autocorrelation calculation process before the averaging process, it is easy to detect a certain section of the signal on the receiving side.

一方、自己相関検出処理を行わなければ演算量が小さくなるとともに回路規模が小さくなることになる。自己相関計算処理が「有り」の場合は、平均区間の信号を平均化圧縮センシングフレーム毎に自己相関計算処理をしてから平均し、自己相関の平均結果を出力する。平均化ランダム測定行列生成部110は制御部114から平均化ランダム測定行列生成に必要なパラメータを受けて、平均化ランダム測定行列の生成を行う。平均化圧縮センシング部106は、平均部104から入力されたデジタル信号を110で生成された平均化ランダム測定行列を利用してデジタルデータの圧縮を行ない、圧縮データの出力を行なう。   On the other hand, if the autocorrelation detection process is not performed, the calculation amount is reduced and the circuit scale is reduced. When the autocorrelation calculation process is “present”, the signals in the average interval are averaged after performing the autocorrelation calculation process for each averaged compressed sensing frame, and the averaged result of the autocorrelation is output. The averaged random measurement matrix generation unit 110 receives parameters necessary for generating the averaged random measurement matrix from the control unit 114, and generates an averaged random measurement matrix. The averaged compression sensing unit 106 compresses the digital data using the averaged random measurement matrix generated at 110 for the digital signal input from the average unit 104, and outputs the compressed data.

平均化ランダム復元行列生成部112は制御部114から平均化ランダム復元行列生成に必要なパラメータを受けて、平均化ランダム復元行列の生成を行う。平均化復元部108は、平均化圧縮センシング部106が出力した圧縮データを入力とし、平均化ランダム復元行列生成部112で生成された平均化ランダム復元行列を利用して信号の復元を行ない、復元されたデータを出力する。この時、L1−minimizationなどの復元アルゴリズムが動作する。併せて平均化復元データは「既知情報」として、制御部114に出力する。   The averaged random restoration matrix generation unit 112 receives parameters necessary for generation of the averaged random restoration matrix from the control unit 114 and generates an averaged random restoration matrix. The averaging restoration unit 108 receives the compressed data output from the averaged compression sensing unit 106, performs signal restoration using the averaged random restoration matrix generated by the averaged random restoration matrix generation unit 112, and performs restoration. Output the data. At this time, a restoration algorithm such as L1-minimization operates. At the same time, the averaged restoration data is output to the control unit 114 as “known information”.

非平均化ランダム測定行列生成部116は制御部114から非平均化ランダム測定行列生成に必要なパラメータを受けて、非平均化ランダム測定行列の生成を行う。非平均化圧縮センシング部120は、AD変換部102から入力された非平均区間のデジタル信号を116で生成された非平均化ランダム測定行列を利用してデジタルデータの圧縮を行ない、圧縮データの出力を行なう。非平均化ランダム復元行列生成部118は制御部114から非平均化ランダム復元行列生成部に必要なパラメータを受けて、非平均化ランダム復元行列の生成を行う。非平均化復元部122は、非平均化圧縮センシング部120が出力した圧縮データを入力とし、118で生成された非平均化ランダム復元行列を利用して信号の復元を行ない、復元されたデータを出力する。この時、L1−minimizationなどの復元アルゴリズムが動作する。併せて非平均化復元データは既知情報として、制御部114に出力する。   The non-averaged random measurement matrix generation unit 116 receives parameters necessary for generating the non-averaged random measurement matrix from the control unit 114 and generates a non-averaged random measurement matrix. The non-average compression sensing unit 120 compresses the digital data using the non-average random measurement matrix generated at 116 for the non-average period digital signal input from the AD conversion unit 102, and outputs the compressed data. To do. The non-averaged random restoration matrix generation unit 118 receives parameters necessary for the non-averaged random restoration matrix generation unit from the control unit 114 and generates a non-averaged random restoration matrix. The non-average restoration unit 122 receives the compressed data output from the non-average compression sensing unit 120 as an input, restores the signal using the non-average random restoration matrix generated at 118, and outputs the restored data. Output. At this time, a restoration algorithm such as L1-minimization operates. In addition, the non-averaged restoration data is output to the control unit 114 as known information.

なお、平均化ランダム測定行列と非平均化ランダム測定行列とは本質的に同じ行列であっても構わない。ただし、それぞれを別の系統とすることによって、たとえば、信号を検出した際に非平均区間のデジタル信号について、たとえば周波数領域上または時間領域上でスパースな信号の場合には、その密な部分の周波数帯または時間帯に大きくなる重み付けを行うような行列演算によって圧縮処理をすることも可能となる。このとき、平均化ランダム測定行列には、周波数領域、時間領域に偏りのない行列を用いることができる。   Note that the averaged random measurement matrix and the non-averaged random measurement matrix may be essentially the same matrix. However, by making each system a separate system, for example, in the case of a sparse signal in the frequency domain or time domain, for example, a non-average digital signal when the signal is detected, It is also possible to perform compression processing by matrix calculation that performs weighting that increases in the frequency band or time band. At this time, as the averaged random measurement matrix, a matrix having no bias in the frequency domain and the time domain can be used.

平均部104、制御部114が出力する自己相関計算処理の有無のパラメータと、平均化圧縮センシングフレームと、平均期間を参照し、自己相関無の場合は、AD変換部102から入力されるデータを、平均期間毎に分けて、さらに平均期間内のデータを平均化圧縮センシングフレーム毎に分けて平均して、圧縮センシングフレーム分のデータを出力する。自己相関有りの場合は、AD変換部102から入力されるデータを、平均期間毎に分けて、さらに平均期間内のデータを平均化圧縮センシングフレーム毎に分けて自己相関処理を行ってから各自己相関処理の結果を平均して、圧縮センシングフレーム分のデータを出力する。   With reference to the autocorrelation calculation parameters output by the averaging unit 104 and the control unit 114, the averaged compressed sensing frame, and the average period, and when there is no autocorrelation, the data input from the AD conversion unit 102 is The data is divided for each average period, and the data in the average period is further divided for each averaged compressed sensing frame and averaged to output data for the compressed sensing frame. If there is autocorrelation, the data input from the AD conversion unit 102 is divided for each average period, and the data within the average period is further divided for each averaged compressed sensing frame before performing autocorrelation processing. The correlation processing results are averaged, and data for the compressed sensing frame is output.

次に、図2を参照して、図1に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元を行う動作を説明する。図2は、図1に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元を行う動作を示すフローチャートである。まず、AD変換部102は、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換した全てのデータは平均部104に出力する。同時に、非平均区間のデータは非平均化圧縮センシング120に出力する(ステップS1)。平均部104は、自己相関無しの場合は、AD変換部102から入力されるデータを、平均期間毎に分けて、さらに平均期間内のデータを平均化圧縮センシングフレーム毎に分けて平均化して、圧縮センシングフレーム分のデータを出力する。自己相関有りの場合は、AD変換部102から入力されるデータを、平均期間毎に分けて、さらに平均期間内のデータを平均化圧縮センシングフレーム毎に分けて自己相関処理を行ってから各自己相関処理の結果を平均して、圧縮センシングフレーム分のデータを出力する(ステップS2)。   Next, operations for performing data averaging, data compression, and decompression in the signal processing system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing operations for performing data averaging, data compression, and decompression in the signal processing system shown in FIG. First, the AD conversion unit 102 converts the input analog signal into a digital signal, and outputs all converted data to the averaging unit 104. At the same time, the data in the non-average section is output to the non-average compressed sensing 120 (step S1). When there is no autocorrelation, the averaging unit 104 divides the data input from the AD conversion unit 102 for each average period, and further averages the data within the average period for each averaged compressed sensing frame, Output data for compressed sensing frames. If there is autocorrelation, the data input from the AD conversion unit 102 is divided for each average period, and the data within the average period is further divided for each averaged compressed sensing frame before performing autocorrelation processing. The correlation processing results are averaged, and data for the compressed sensing frame is output (step S2).

平均化圧縮センシング部106は、平均化ランダム測定行列を用いて平均部104から出力されるデジタル信号の圧縮を行う(ステップS3)。平均化復元部108は、平均化圧縮センシング部106から出力されるデータを平均化ランダム復元行列で復元処理を行い(ステップS4)、復元された信号を出力する(ステップS5)。   The averaged compression sensing unit 106 compresses the digital signal output from the average unit 104 using the averaged random measurement matrix (step S3). The averaging restoration unit 108 performs restoration processing on the data output from the averaged compressed sensing unit 106 using the averaged random restoration matrix (step S4), and outputs the restored signal (step S5).

一方、非平均化圧縮センシング部120は、AD変換部から出力される非平均区間のデータを、非平均化ランダム測定行列を用いて圧縮を行う(ステップS6)。非平均化復元部122は、非平均化圧縮センシング部120から出力されるデータを非平均化ランダム復元行列で復元処理を行い(ステップS7)、復元された信号を出力する(ステップS8)。   On the other hand, the non-average compression sensing unit 120 compresses the non-average interval data output from the AD conversion unit using the non-average random measurement matrix (step S6). The non-average restoration unit 122 performs a restoration process on the data output from the non-average compression sensing unit 120 using a non-average random restoration matrix (step S7), and outputs a restored signal (step S8).

次に、図3を参照して、図1に示す信号処理システムにおいて、AD変換部102の動作を説明する。図3は、図1に示す信号処理システムにおいて、AD変換部102の動作を示すフローチャートである。まず、入力されたアナログ信号をデジタル信号にサンプリングする(ステップS11)。サンプリングされた全てのデータを平均化圧縮センシング部106に入力する(ステップS12)。そして、制御部114から入力される非平均圧縮処理の有無を参照し(ステップS13)、有りの場合は非平均区間のデータを非平均化圧縮センシング部120に入力する(ステップS14)。   Next, the operation of the AD conversion unit 102 in the signal processing system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the AD conversion unit 102 in the signal processing system shown in FIG. First, the input analog signal is sampled into a digital signal (step S11). All the sampled data is input to the averaged compression sensing unit 106 (step S12). And the presence or absence of the non-average compression process input from the control part 114 is referred (step S13), and when there exists, the data of a non-average area are input into the non-average compression sensing part 120 (step S14).

次に、図4を参照して、図1に示す信号処理システムにおいて、平均部104の動作を説明する。図4は、図1に示す信号処理システムにおいて、平均部の動作を示すフローチャートである。まず、制御部114から入力される自己相関処理の有無のパラメータを参照し、自己相関処理の有無を設定する(ステップS21)。自己相関処理有りの場合は、平均化圧縮センシングフレーム毎に、平均化圧縮センシングフレーム内のデータの自己相関を計算してその結果を出力する(ステップS22)。そして、ステップS22の自己相関処理の結果を平均化圧縮センシングフレーム毎に平均化する(ステップS23)。自己相関無しの場合は、AD変換部102から入力されるデータを平均化圧縮センシングフレーム毎に平均化する(ステップS23)。そして、その結果を平均化圧縮センシング部106に出力する(ステップS24)。   Next, the operation of the averaging unit 104 in the signal processing system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing the operation of the averaging unit in the signal processing system shown in FIG. First, the presence / absence of autocorrelation processing is set with reference to the parameter of presence / absence of autocorrelation processing input from the control unit 114 (step S21). If there is autocorrelation processing, the autocorrelation of the data in the averaged compressed sensing frame is calculated for each averaged compressed sensing frame and the result is output (step S22). Then, the result of the autocorrelation process in step S22 is averaged for each averaged compressed sensing frame (step S23). If there is no autocorrelation, the data input from the AD converter 102 is averaged for each averaged compressed sensing frame (step S23). Then, the result is output to the averaged compression sensing unit 106 (step S24).

次に、図5を参照して、図1に示す信号処理システムにおいて、平均化圧縮センシング部106と平均化ランダム測定行列生成部110の動作を説明する。平均化ランダム測定行列生成部110は制御部114から入力される平均化ランダム測定行列生成パラメータである、平均化ランダム測定行列の行数と列の数を参照し、参照した平均化ランダム測定行列の行数と列数のサイズを持つランダム行列を生成する(ステップS31)。平均化ランダム測定行列の各成分はランダム数生成機により生成される。平均化ランダム測定行列の列数は前記平均化圧縮センシングフレームと同じ値である。平均化圧縮センシング部106は入力されるデータを平均化圧縮センシングフレーム毎に分けて、平均化ランダム測定行列生成部110が生成した平均化ランダム測定行列に掛け算する(ステップS32)。平均化圧縮センシングフレーム毎の掛け算の結果で得られる平均化ランダム測定行列の行数分のデータを出力する(ステップS33)。   Next, operations of the averaged compressed sensing unit 106 and the averaged random measurement matrix generation unit 110 in the signal processing system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The averaged random measurement matrix generation unit 110 refers to the number of rows and the number of columns of the averaged random measurement matrix, which is an averaged random measurement matrix generation parameter input from the control unit 114, and A random matrix having the size of the number of rows and the number of columns is generated (step S31). Each component of the averaged random measurement matrix is generated by a random number generator. The number of columns of the averaged random measurement matrix is the same value as the averaged compressed sensing frame. The averaged compressed sensing unit 106 divides input data for each averaged compressed sensing frame and multiplies the averaged random measurement matrix generated by the averaged random measurement matrix generation unit 110 (step S32). Data corresponding to the number of rows of the averaged random measurement matrix obtained as a result of multiplication for each averaged compressed sensing frame is output (step S33).

次に、図6を参照して、図1に示す信号処理システムにおいて、平均化復元部108と平均化ランダム復元行列生成部112の動作を説明する。平均化ランダム復元行列生成部112は、平均化ランダム測定行列生成部110が生成した平均化ランダム測定行列に平均化ランダム測定の列数を行と列の大きさとするIFFT行列を掛け算して平均化ランダム復元行列を生成する(ステップS41)。図14は平均化ランダム測定行列の行数が40、列数が100の場合の平均化ランダム復元行列生成の例を示す。平均化復元部108は、平均化ランダム復元行列生成部112が生成した平均化ランダム復元行列を用いて、L1−minimization等の復元アルゴリズムを利用し信号復元処理を行う(ステップS42)。そして、復元された信号を制御部114と外部に出力する(ステップS43)。   Next, operations of the averaging restoration unit 108 and the averaged random restoration matrix generation unit 112 in the signal processing system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The averaged random restoration matrix generation unit 112 multiplies the averaged random measurement matrix generated by the averaged random measurement matrix generation unit 110 by an IFFT matrix having the number of columns of the averaged random measurement as the size of rows and columns, and averages them. A random restoration matrix is generated (step S41). FIG. 14 shows an example of generation of an averaged random restoration matrix when the number of rows of the averaged random measurement matrix is 40 and the number of columns is 100. The averaging restoration unit 108 performs signal restoration processing using a restoration algorithm such as L1-minimization using the averaged random restoration matrix generated by the averaged random restoration matrix generation unit 112 (step S42). Then, the restored signal is output to the control unit 114 and the outside (step S43).

次に、図7を参照して、図1に示す信号処理システムにおいて、非平均化ランダム測定行列生成部116と、非平均化ランダム圧縮センシング部120の動作を説明する。非平均化ランダム測定行列生成部116は制御部114から入力される非平均化ランダム測定行列生成パラメータである非平均化ランダム測定行列の行数と列の数を参照し、非平均化ランダム測定行列の行数と非平均化ランダム測定行列の列数のサイズを持つランダム行列を生成する(ステップS61)。非平均化ランダム測定行列の各成分はランダム数生成機により生成される。非平均化ランダム測定行列の列数は前記非平均化圧縮センシングフレームと同じ値である。非平均化圧縮センシング部120は入力されるデータを非平均化圧縮センシングフレーム毎に分けて、非平均化ランダム測定行列生成部116が生成した非平均化ランダム測定行列に掛け算する(ステップS62)。非平均化圧縮センシングフレーム毎の掛け算の結果で得られる非平均化ランダム測定行列の行数分のデータを出力する(ステップS63)。   Next, operations of the non-averaged random measurement matrix generation unit 116 and the non-averaged random compressed sensing unit 120 in the signal processing system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The non-averaged random measurement matrix generation unit 116 refers to the number of rows and the number of columns of the non-averaged random measurement matrix, which is the non-averaged random measurement matrix generation parameter input from the control unit 114, and determines the non-averaged random measurement matrix A random matrix having the size of the number of rows and the number of columns of the non-averaged random measurement matrix is generated (step S61). Each component of the non-averaged random measurement matrix is generated by a random number generator. The number of columns of the non-averaged random measurement matrix is the same value as the non-averaged compressed sensing frame. The non-average compressed sensing unit 120 divides the input data for each non-average compressed sensing frame and multiplies it by the non-averaged random measurement matrix generated by the non-averaged random measurement matrix generation unit 116 (step S62). Data corresponding to the number of rows of the non-averaged random measurement matrix obtained as a result of multiplication for each non-averaged compressed sensing frame is output (step S63).

次に、図8を参照して、図1に示す信号処理システムにおいて、非平均化復元部122と平均化ランダム復元行列生成部118の動作を説明する。非平均化ランダム復元行列生成部118は、非平均化ランダム測定行列生成部116が生成した非平均化ランダム測定行列に非平均化ランダム測定の列数を行と列の大きさとするIFFT行列を掛け算して非平均化ランダム復元行列を生成する(ステップS71)。図15は非平均化ランダム測定行列の行数が40、列数が100の場合の非平均化ランダム復元行列生成の例を示す。非平均化復元部122は、非平均化ランダム復元行列生成部118が生成した非平均化ランダム復元行列を用いて、L1−minimization等の復元アルゴリズムを利用し信号復元処理を行う(ステップS72)。そして、復元された信号を制御部114と外部に出力する(ステップS73)。   Next, with reference to FIG. 8, the operations of the non-average restoration unit 122 and the averaged random restoration matrix generation unit 118 in the signal processing system shown in FIG. 1 will be described. The non-averaged random restoration matrix generation unit 118 multiplies the non-averaged random measurement matrix generated by the non-averaged random measurement matrix generation unit 116 by an IFFT matrix having the number of columns of the non-averaged random measurement as the size of rows and columns. Thus, a non-averaged random restoration matrix is generated (step S71). FIG. 15 shows an example of non-averaged random restoration matrix generation when the number of rows of the non-averaged random measurement matrix is 40 and the number of columns is 100. The non-average restoration unit 122 performs signal restoration processing using a restoration algorithm such as L1-minimization using the non-average random restoration matrix generated by the non-average random restoration matrix generation unit 118 (step S72). Then, the restored signal is output to the control unit 114 and the outside (step S73).

次に、図9を参照して、図1に示す信号処理システムにおいて、制御部114の動作を説明する。制御部114は平均区間と平均化圧縮センシングフレームのサイズを平均部104に出力する(ステップS91)。また、制御部114は平均化ランダム測定行列の行数と列の数及び平均化圧縮センシングフレームのサイズを平均化ランダム測定行列生成部110と平均化ランダム復元行列生成部112に出力する(ステップS92)。そして、平均化復元部108から入力される信号の周波数成分の絶対値を平均区間毎に分析し(ステップS93)、非平均処理対象の信号の有無を判断する(ステップS94)。この信号の有無の判断は、周波数成分の絶対値が予め設定した閾値を超えるか否かで判断する。   Next, the operation of the control unit 114 in the signal processing system shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. The control unit 114 outputs the average interval and the size of the averaged compressed sensing frame to the average unit 104 (step S91). In addition, the control unit 114 outputs the number of rows and columns of the averaged random measurement matrix and the size of the averaged compressed sensing frame to the averaged random measurement matrix generation unit 110 and the averaged random restoration matrix generation unit 112 (Step S92). ). Then, the absolute value of the frequency component of the signal input from the averaging restoration unit 108 is analyzed for each average interval (step S93), and the presence / absence of a non-average processing target signal is determined (step S94). The presence / absence of this signal is determined by whether or not the absolute value of the frequency component exceeds a preset threshold value.

非平均処理対象の信号がある場合、その信号が検出された平均区間の情報をAD変換部102に出力する(ステップS95)。続いて、非平均化ランダム測定行列の行数と列の数及び非平均化圧縮センシングフレームのサイズを非平均化ランダム測定行列生成部116と非平均化ランダム復元行列生成部118に出力する(ステップS96)。そして、非平均化復元部122から入力される信号の周波数成分の絶対値を分析し(ステップS97)、非平均処理対象の信号の有無を判断する(ステップS94)。この信号の有無の判断は、周波数成分の絶対値があらかじめ設定した閾値を超えるか否かで判断する。   If there is a non-average processing target signal, information on the average interval in which the signal is detected is output to the AD conversion unit 102 (step S95). Subsequently, the number of rows and columns of the non-averaged random measurement matrix and the size of the non-averaged compressed sensing frame are output to the non-averaged random measurement matrix generation unit 116 and the non-averaged random restoration matrix generation unit 118 (step). S96). Then, the absolute value of the frequency component of the signal input from the non-averaging restoration unit 122 is analyzed (step S97), and the presence / absence of a non-average processing target signal is determined (step S94). The presence / absence of this signal is determined by whether or not the absolute value of the frequency component exceeds a preset threshold value.

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態による信号処理システムの構成を説明する。図10は、1つ以上のリモート局1〜Nと中央局10から構成され、リモート局1〜Nと中央局10は伝送路で接続されている通信システムの構成を示している。第2の実施形態では、図10に示す通信システムに本発明の信号処理システムを適用した例を説明する。
<Second Embodiment>
Next, the configuration of the signal processing system according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 illustrates a configuration of a communication system that includes one or more remote stations 1 to N and a central station 10, and the remote stations 1 to N and the central station 10 are connected via a transmission path. In the second embodiment, an example in which the signal processing system of the present invention is applied to the communication system shown in FIG. 10 will be described.

図11は、図10に示すリモート局1と中央局10の構成を示すブロック図である。AD変換部202は受信した信号を入力とし、アナログデジタル変換行ってデジタルデータを平均部204に出力する。併せて、制御部114から伝送路を介して受けた非平均区間の信号は非平均化圧縮センシング部220に出力する。平均部204は、制御部214から伝送路を介して受信した自己相関計算処理の有無のパラメータを参照し、自己相関計算処理が無しの場合は、平均区間の信号を平均化圧縮センシングフレーム毎に平均化し、平均結果を出力する。自己相関計算処理が有りの場合は、平均区間の信号を平均化圧縮センシングフレーム毎に自己相関計算処理をしてから平均化し、自己相関の平均結果を出力する。   FIG. 11 is a block diagram showing configurations of the remote station 1 and the central station 10 shown in FIG. The AD conversion unit 202 receives the received signal, performs analog-digital conversion, and outputs digital data to the averaging unit 204. In addition, the non-average period signal received from the control unit 114 via the transmission path is output to the non-averaged compressed sensing unit 220. The averaging unit 204 refers to the parameter of the presence / absence of the autocorrelation calculation process received from the control unit 214 via the transmission path. If the autocorrelation calculation process is not performed, the averaging unit 204 calculates the average interval signal for each averaged compressed sensing frame. Average and output the average result. If there is autocorrelation calculation processing, the signals in the average interval are averaged after performing autocorrelation calculation processing for each averaged compressed sensing frame, and the averaged autocorrelation result is output.

平均化ランダム測定行列生成部210は制御部214から伝送路を介して受信した平均化ランダム測定行列生成部に必要なパラメータを参照し、平均化ランダム測定行列の生成を行う。平均化圧縮センシング部206は、平均部204から入力されたデジタル信号を210で生成された平均化ランダム測定行列を利用してデジタルデータの圧縮を行ない、圧縮データの出力を行なう。平均化ランダム復元行列生成部212は制御部214から伝送路を介して受信した平均化ランダム復元行列生成部に必要なパラメータを参照し、平均化ランダム復元行列の生成を行う。平均化圧縮センシング部206の出力は伝送路を介して中央局10に伝送される。   The averaged random measurement matrix generation unit 210 refers to parameters necessary for the averaged random measurement matrix generation unit received from the control unit 214 via the transmission path, and generates an averaged random measurement matrix. The averaged compression sensing unit 206 compresses the digital data using the averaged random measurement matrix generated in 210 for the digital signal input from the average unit 204, and outputs the compressed data. The averaged random recovery matrix generation unit 212 refers to parameters necessary for the averaged random recovery matrix generation unit received from the control unit 214 via the transmission path, and generates an averaged random recovery matrix. The output of the averaged compressed sensing unit 206 is transmitted to the central station 10 via the transmission path.

平均化復元部208は、平均化圧縮センシング部206から伝送路を介した受信した圧縮データを入力とし、平均化ランダム復元行列生成部212で生成された平均化ランダム復元行列を利用して信号の復元を行ない、復元されたデータを出力する。この時、L1−minimizationなどの復元アルゴリズムが動作する。併せて平均化復元データは既知情報として、制御部214に出力する。非平均化ランダム測定行列生成部216は制御部214から伝送路を介した受信した非平均化ランダム測定行列生成部に必要なパラメータを参照し、非平均化ランダム測定行列の生成を行う。   The averaging restoration unit 208 receives the compressed data received from the averaged compression sensing unit 206 via the transmission path, and uses the averaged random restoration matrix generated by the averaged random restoration matrix generation unit 212 to generate a signal. Restore and output the restored data. At this time, a restoration algorithm such as L1-minimization operates. At the same time, the averaged restoration data is output to the control unit 214 as known information. The non-averaged random measurement matrix generation unit 216 refers to parameters necessary for the non-averaged random measurement matrix generation unit received from the control unit 214 via the transmission path, and generates a non-averaged random measurement matrix.

非平均化圧縮センシング部220は、AD変換部202から入力された非平均区間のデジタル信号を216で生成された非平均化ランダム測定行列を利用してデジタルデータの圧縮を行ない、圧縮データの出力を行なう。非平均化圧縮センシング部220の出力は伝送路を介して中央局10に伝送される。非平均化ランダム復元行列生成部218は制御部214から非平均化ランダム復元行列生成部に必要なパラメータを受けて、非平均化ランダム復元行列の生成を行う。非平均化復元部222は、非平均化圧縮センシング部220から伝送路を介して受信した圧縮データを入力とし、非平均化ランダム復元行列生成部218で生成された非平均化ランダム復元行列を利用して信号の復元を行ない、復元されたデータを出力する。この時、L1−minimizationなどの復元アルゴリズムが動作する。併せて非平均化復元データは既知情報として、制御部214に出力する。   The non-average compression sensing unit 220 compresses the digital data using the non-average random measurement matrix generated in 216 for the non-average period digital signal input from the AD conversion unit 202, and outputs the compressed data. To do. The output of the non-averaged compressed sensing unit 220 is transmitted to the central station 10 through the transmission path. The non-averaged random restoration matrix generation unit 218 receives parameters necessary for the non-averaged random restoration matrix generation unit from the control unit 214 and generates a non-averaged random restoration matrix. The non-average restoration unit 222 receives the compressed data received from the non-average compression sensing unit 220 via the transmission path, and uses the non-average random restoration matrix generated by the non-average random restoration matrix generation unit 218. Then, the signal is restored and the restored data is output. At this time, a restoration algorithm such as L1-minimization operates. In addition, the non-averaged restoration data is output to the control unit 214 as known information.

第2の実施形態におけるAD変換部202、平均部204、平均化圧縮センシング部206、平均化復元部208、平均化ランダム測定行列生成部210、平均化ランダム復元行列生成部212、制御部214、非平均化ランダム測定行列生成部216、非平均化ランダム復元行列生成部218、非平均化圧縮センシング部220及び非平均化復元部222の処理動作は、それぞれ第1の実施形態のAD変換部102、平均部104、平均化圧縮センシング部106、平均化復元部108、平均化ランダム測定行列生成部110、平均化ランダム復元行列生成部112、制御部114、非平均化ランダム測定行列生成部116、非平均化ランダム復元行列生成部118、非平均化圧縮センシング部120及び非平均化復元部122と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。   AD conversion unit 202, averaging unit 204, averaged compressed sensing unit 206, averaging restoration unit 208, averaged random measurement matrix generation unit 210, averaged random restoration matrix generation unit 212, control unit 214, in the second embodiment The processing operations of the non-averaged random measurement matrix generation unit 216, the non-averaged random restoration matrix generation unit 218, the non-averaged compressed sensing unit 220, and the non-averaged restoration unit 222 are respectively the AD conversion unit 102 of the first embodiment. , Averaging unit 104, averaged compressed sensing unit 106, averaging restoration unit 108, averaged random measurement matrix generation unit 110, averaged random restoration matrix generation unit 112, control unit 114, non-averaged random measurement matrix generation unit 116, The same as the non-averaged random restoration matrix generation unit 118, the non-averaged compressed sensing unit 120, and the non-averaged restoration unit 122 So here is a detailed description thereof will be omitted.

<第3の実施形態>
次に、図16を参照して、本発明の第3の実施形態による信号処理システムの構成を説明する。図16は同実施形態の構成を示すブロック図である。図16において、AD変換部302は受信した信号を入力とし、アナログデジタル変換を行ってデジタルデータを平均部304に出力する。併せて、制御部314から受けた非圧縮化区間の信号はそのまま外部に出力する。なお、圧縮区間/非圧縮区間のいずれとするかについては、ある周波数成分の絶対値が閾値を超えるか否かによって判断される。すなわち、平均化された信号の電力により信号の有無を判断する。
<Third Embodiment>
Next, the configuration of a signal processing system according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In FIG. 16, the AD conversion unit 302 receives the received signal, performs analog-digital conversion, and outputs digital data to the averaging unit 304. In addition, the signal of the uncompressed section received from the control unit 314 is output to the outside as it is. Note that whether the compression period or the non-compression period is set is determined by whether or not the absolute value of a certain frequency component exceeds a threshold value. That is, the presence or absence of a signal is determined based on the averaged power of the signal.

平均部304と、平均圧縮センシング部306と、平均復元部308と、平均化ランダム圧縮測定行列生成部310と、平均化ランダム復元行列生成部312は、それぞれ、第1の実施形態の平均部104と、平均圧縮センシング部106と、平均復元部108と、平均化ランダム圧縮測定行列生成部110と、平均化ランダム復元行列生成部112と同じ動作を行う。   The average unit 304, the average compressed sensing unit 306, the average restoration unit 308, the averaged random compression measurement matrix generation unit 310, and the averaged random restoration matrix generation unit 312 are respectively the average unit 104 of the first embodiment. The average compressed sensing unit 106, the average restoration unit 108, the averaged random compression measurement matrix generation unit 110, and the averaged random restoration matrix generation unit 112 perform the same operations.

次に、図17を参照して、図16に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元、非圧縮データの出力を行う動作を説明する。図17は、図16に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元、非圧縮データの出力を行う動作を示すフローチャートである。まず、AD変換部302は、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換した全てのデータは平均部304に出力する(ステップS3011)。同時に、非圧縮区間のデータはそのまま外部に出力する(ステップS308)。ステップ302と、ステップ303と、ステップ304と、ステップ305は、それぞれ図2で示す第1の実施形態のステップS2と、ステップS3と、ステップS4と、ステップS5と同じ動作を行う。   Next, with reference to FIG. 17, the operation of performing data averaging, data compression, decompression, and output of uncompressed data in the signal processing system shown in FIG. 16 will be described. FIG. 17 is a flowchart showing operations for outputting data average, data compression, decompression, and uncompressed data in the signal processing system shown in FIG. First, the AD conversion unit 302 converts the input analog signal into a digital signal, and outputs all the converted data to the averaging unit 304 (step S3011). At the same time, the data in the uncompressed section is output as it is (step S308). Step 302, Step 303, Step 304, and Step 305 perform the same operations as Step S2, Step S3, Step S4, and Step S5 of the first embodiment shown in FIG.

次に、図18を参照して、図17に示す信号処理システムにおいて、AD変換部302の動作を説明する。図18は、図17に示す信号処理システムにおいて、AD変換部302の動作を示すフローチャートである。まず、入力されたアナログ信号をデジタル信号にサンプリングする(ステップS3011)。サンプリングされた全てのデータを平均化圧縮センシング部106に入力する(ステップS3012)。そして、制御部314から入力される非圧縮処理の有無を参照し(ステップS3013)、有りの場合は非圧縮区間のデータを外部に出力する(ステップS3014)。   Next, the operation of the AD conversion unit 302 in the signal processing system shown in FIG. 17 will be described with reference to FIG. FIG. 18 is a flowchart showing the operation of the AD conversion unit 302 in the signal processing system shown in FIG. First, the input analog signal is sampled into a digital signal (step S3011). All the sampled data is input to the averaged compression sensing unit 106 (step S3012). Then, the presence / absence of uncompressed processing input from the control unit 314 is referred to (step S3013), and if present, the data of the uncompressed section is output to the outside (step S3014).

次に、図19を参照して、図17に示す信号処理システムにおいて、制御部314の動作を説明する。制御部314は平均区間と平均化圧縮センシングフレームのサイズを平均部304に出力する(ステップS3091)。また、制御部314は平均化ランダム測定行列の行数と列の数及び平均化圧縮センシングフレームのサイズを平均化ランダム測定行列生成部310と平均化ランダム復元行列生成部312に出力する(ステップS3092)。そして、平均化復元部308から入力される信号の周波数成分の絶対値を平均区間毎に分析し(ステップS3093)、非圧縮処理対象の信号の有無を判断する(ステップS3094)。この信号の有無の判断は、周波数成分の絶対値が予め設定した閾値を超えるか否かで判断する。非圧縮処理対象の信号がある場合、その信号が検出された区間の情報をAD変換部302に出力する(ステップS3095)。   Next, the operation of the control unit 314 in the signal processing system shown in FIG. 17 will be described with reference to FIG. The control unit 314 outputs the average interval and the size of the averaged compressed sensing frame to the average unit 304 (step S3091). Also, the control unit 314 outputs the number of rows and columns of the averaged random measurement matrix and the size of the averaged compressed sensing frame to the averaged random measurement matrix generation unit 310 and the averaged random restoration matrix generation unit 312 (step S3092). ). Then, the absolute value of the frequency component of the signal input from the averaging restoration unit 308 is analyzed for each average interval (step S3093), and the presence / absence of a signal to be uncompressed is determined (step S3094). The presence / absence of this signal is determined by whether or not the absolute value of the frequency component exceeds a preset threshold value. If there is a signal to be uncompressed, information on a section in which the signal is detected is output to the AD conversion unit 302 (step S3095).

<第4の実施形態>
次に、本発明の第4の実施形態による信号処理システムの構成を説明する。第4の実施形態による信号処理システムの全体構成は、図10に示す構成と同様であり、1つ以上のリモート局1〜Nと中央局10から構成され、リモート局1〜Nと中央局10は伝送路で接続されている。図20は、第4の実施形態におけるリモート局1と中央局10の構成を示すブロック図である。AD変換部402は受信した信号を入力とし、アナログデジタル変換行ってデジタルデータを平均部404に出力する。併せて、制御部414から伝送路を介して受けた非圧縮区間の信号はそのまま伝送路を介して中央局10に送信する。
<Fourth Embodiment>
Next, the configuration of the signal processing system according to the fourth embodiment of the present invention will be described. The overall configuration of the signal processing system according to the fourth embodiment is the same as the configuration shown in FIG. 10, and includes one or more remote stations 1 to N and the central station 10, and the remote stations 1 to N and the central station 10. Are connected by a transmission line. FIG. 20 is a block diagram showing the configuration of the remote station 1 and the central station 10 in the fourth embodiment. The AD conversion unit 402 receives the received signal, performs analog-digital conversion, and outputs digital data to the averaging unit 404. At the same time, the signal in the uncompressed section received from the control unit 414 via the transmission path is transmitted as it is to the central station 10 via the transmission path.

第4の実施形態における平均部404と、平均化圧縮センシング部406と、平均化ランダム測定行列生成部410と、平均化復元部408と、平均化ランダム復元行列生成部412は、それぞれ、図11に示す平均部204と、平均化圧縮センシング部206と、平均化ランダム測定行列生成部210と、平均化復元部208と、平均化ランダム復元行列生成部212と同じ動作を行う。   The averaging unit 404, the averaged compressed sensing unit 406, the averaged random measurement matrix generation unit 410, the average restoration unit 408, and the averaged random restoration matrix generation unit 412 in the fourth embodiment are respectively shown in FIG. The same operation as the averaging unit 204, the averaged compressed sensing unit 206, the averaged random measurement matrix generation unit 210, the average restoration unit 208, and the averaged random restoration matrix generation unit 212 shown in FIG.

次に、図20に示す信号処理システムにおいて、制御部414の動作を説明する。制御部414は平均区間と平均化圧縮センシングフレームのサイズを伝送路を介して平均部404に出力する。また、制御部414は平均化ランダム測定行列の行数と列の数及び平均化圧縮センシングフレームのサイズを平均化ランダム測定行列生成部410に伝送路を介して出力する。また、制御部414は平均化ランダム復元行列の行数と列の数及び平均化圧縮センシングフレームのサイズを平均化ランダム復元行列生成部412に出力する。そして、平均化復元部408から入力される信号の周波数成分の絶対値を平均区間毎に分析し、非圧縮処理対象の信号の有無を判断し、非圧縮処理を決める。また、この非圧縮処理区間の情報を伝送路を介して、AD変換部402に出力する。この信号の有無の判断は、周波数成分の絶対値が予め設定した閾値を超えるか否かで判断する。   Next, the operation of the control unit 414 in the signal processing system shown in FIG. 20 will be described. The control unit 414 outputs the average interval and the size of the averaged compressed sensing frame to the average unit 404 via the transmission path. In addition, the control unit 414 outputs the number of rows and columns of the averaged random measurement matrix and the size of the averaged compressed sensing frame to the averaged random measurement matrix generation unit 410 via a transmission path. In addition, the control unit 414 outputs the number of rows and columns of the averaged random restoration matrix and the size of the averaged compressed sensing frame to the averaged random restoration matrix generation unit 412. Then, the absolute value of the frequency component of the signal input from the averaging restoration unit 408 is analyzed for each average section, the presence / absence of a signal to be uncompressed is determined, and the uncompressed process is determined. Further, the information of the non-compression processing section is output to the AD conversion unit 402 via the transmission path. The presence / absence of this signal is determined by whether or not the absolute value of the frequency component exceeds a preset threshold value.

<第5の実施形態>
次に、本発明の第5の実施形態による信号処理システムを説明する。まず、図25を参照して、本発明の平均化圧縮センシング方法について説明する。周波数領域、もしくは時間領域で疎である信号に対して、FFT(Fast Fourier Transform;高速フーリエ変換)変換を行い、その結果の絶対値を計算し、その計算結果を平均してから平均化ランダム測定行列を乗算することで、入力データの圧縮を行なう。図25においては、10000個のデータが100個毎に平均化されたものを平均化ランダム測定行列で処理することによって、40個に圧縮されている。平均化ランダム測定行列はランダム変数で生成されるランダム測定行列から生成される。平均化処理を行う前に信号をFFT変換することにより、周波数領域に疎な信号に対しても平均化による圧縮効果を得ることができる。
<Fifth Embodiment>
Next, a signal processing system according to a fifth embodiment of the present invention will be described. First, the averaged compressed sensing method of the present invention will be described with reference to FIG. Performs FFT (Fast Fourier Transform) conversion on signals that are sparse in the frequency domain or time domain, calculates the absolute value of the result, averages the calculation result, and then performs an averaged random measurement The input data is compressed by multiplying the matrix. In FIG. 25, data obtained by averaging 10,000 data every 100 data is processed by an averaged random measurement matrix to be compressed into 40 data. The averaged random measurement matrix is generated from a random measurement matrix generated with random variables. By performing FFT conversion on the signal before performing the averaging process, a compression effect by averaging can be obtained even for a signal sparse in the frequency domain.

次に、図21を参照して、第5の実施形態による信号処理システムの構成を説明する。図21は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、他の実施形態のシステムと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示すシステムが他の実施形態と異なる点は、FFT絶対値計算部103が設けられている点である。   Next, the configuration of a signal processing system according to the fifth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 21 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, the same parts as those of the system of the other embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The system shown in this figure is different from the other embodiments in that an FFT absolute value calculation unit 103 is provided.

図21において、AD変換部102は受信した信号を入力とし、アナログデジタル変換を行ってデジタルデータをFFT絶対値計算部103に出力する。FFT絶対値計算部103は入力されたデジタルデータのFFT変換を行いその係数の絶対値を計算し、平均部104に出力する。併せて、制御部114から受けた非平均化区間の信号は非平均化圧縮センシング部120に出力する。なお、後述するように、平均化区間/非平均化区間のいずれとするかについては、ある周波数成分の絶対値が閾値を超えるか否かによって判断される。すなわち、平均化された信号の電力により信号の有無を判断する。   In FIG. 21, the AD conversion unit 102 receives the received signal, performs analog-digital conversion, and outputs digital data to the FFT absolute value calculation unit 103. The FFT absolute value calculation unit 103 performs FFT conversion of the input digital data, calculates the absolute value of the coefficient, and outputs it to the averaging unit 104. In addition, the signal of the non-averaged section received from the control unit 114 is output to the non-averaged compressed sensing unit 120. Note that, as will be described later, whether the averaged section or the non-averaged section is determined is determined by whether or not the absolute value of a certain frequency component exceeds a threshold value. That is, the presence or absence of a signal is determined based on the averaged power of the signal.

FFT絶対値計算部103は、制御部114から出力される平均化圧縮センシングフレームを受けて、平均化圧縮センシングフレーム毎にFFT変換を行う。そして、FFT変換後の係数の絶対値を計算し、平均部104に出力する。平均部104は、平均化区間の信号を平均化圧縮センシングフレーム毎に平均し、平均結果を出力する。   The FFT absolute value calculation unit 103 receives the averaged compressed sensing frame output from the control unit 114 and performs FFT conversion for each averaged compressed sensing frame. Then, the absolute value of the coefficient after FFT conversion is calculated and output to the averaging unit 104. The averaging unit 104 averages the signals in the averaging period for each averaged compressed sensing frame and outputs an average result.

次に、図22を参照して、図21に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元を行う動作を説明する。図22は、図21に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元を行う動作を示すフローチャートである。この図において、他の実施形態のシステムの動作と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。   Next, operations for performing data averaging, data compression, and decompression in the signal processing system shown in FIG. 21 will be described with reference to FIG. FIG. 22 is a flowchart showing operations for performing data averaging, data compression, and decompression in the signal processing system shown in FIG. In this figure, the same reference numerals are given to the same parts as the operation of the system of the other embodiment, and the description thereof is omitted.

まず、AD変換部102は、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換した全てのデータはFFT絶対値計算部103に出力する。同時に、非平均区間のデータは非平均化圧縮センシング120に出力する(ステップS1)。FFT絶対値計算部103はAD変換部102から入力されるデータを、平均化圧縮センシングフレーム毎にFFT変換し、その結果の絶対値を計算し、平均部104に出力する(ステップS1A)。平均部104は、FFT絶対値計算部103から入力されるデータを、平均期間毎に分けて、さらに平均期間内のデータを平均化圧縮センシングフレーム毎に分けて平均化して、圧縮センシングフレーム分のデータを出力する(ステップS2)。   First, the AD conversion unit 102 converts the input analog signal into a digital signal, and outputs all converted data to the FFT absolute value calculation unit 103. At the same time, the data in the non-average section is output to the non-average compressed sensing 120 (step S1). The FFT absolute value calculation unit 103 performs FFT conversion on the data input from the AD conversion unit 102 for each averaged compressed sensing frame, calculates the absolute value of the result, and outputs the result to the average unit 104 (step S1A). The averaging unit 104 divides the data input from the FFT absolute value calculation unit 103 for each average period, further divides the data within the average period for each averaged compressed sensing frame, and averages the data for the compressed sensing frame. Data is output (step S2).

次に、図23を参照して、図21に示す信号処理システムにおけるAD変換部102の動作を説明する。図23は、図21に示す信号処理システムにおいて、AD変換部102の動作を示すフローチャートである。この図において、他の実施形態のシステムの動作と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。   Next, the operation of the AD conversion unit 102 in the signal processing system shown in FIG. 21 will be described with reference to FIG. FIG. 23 is a flowchart showing the operation of the AD conversion unit 102 in the signal processing system shown in FIG. In this figure, the same reference numerals are given to the same parts as the operation of the system of the other embodiment, and the description thereof is omitted.

まず、入力されたアナログ信号をデジタル信号にサンプリングする(ステップS11)。サンプリングされた全てのデータをFFT絶対値計算部103に入力する(ステップS12A)。そして、制御部114から入力される非平均圧縮処理の有無を参照し(ステップS13)、有りの場合は非平均区間のデータを非平均化圧縮センシング部120に入力する(ステップS14)。   First, the input analog signal is sampled into a digital signal (step S11). All the sampled data is input to the FFT absolute value calculation unit 103 (step S12A). And the presence or absence of the non-average compression process input from the control part 114 is referred (step S13), and when there exists, the data of a non-average area are input into the non-average compression sensing part 120 (step S14).

<第6の実施形態>
次に、本発明の第6の実施形態による信号処理システムの構成を説明する。第6の実施形態では、図10に示す通信システムに本発明の信号処理システムを適用した例を説明する。図24は、図10に示すリモート局1と中央局10の構成を示すブロック図である。この図において、他の実施形態のシステムと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示すシステムが他の実施形態と異なる点は、FFT絶対値計算部203が設けられている点である。AD変換部202は受信した信号を入力とし、アナログデジタル変換行ってデジタルデータをFFT絶対値計算部203に出力する。併せて、制御部114から伝送路を介して受けた非平均区間の信号は非平均化圧縮センシング部220に出力する。FFT絶対値計算部203は、AD変換部202から入力されたデジタルデータを、制御部214から伝送路を介して受信した平均化圧縮センシングフレーム毎に分けてFFT変換処理を行い、その結果の絶対値を計算し平均部204に出力する。平均部204は、平均区間の信号を平均化圧縮センシングフレーム毎に平均化し、平均結果を出力する。
<Sixth Embodiment>
Next, the configuration of a signal processing system according to the sixth embodiment of the present invention will be described. In the sixth embodiment, an example in which the signal processing system of the present invention is applied to the communication system shown in FIG. 10 will be described. 24 is a block diagram showing the configuration of the remote station 1 and the central station 10 shown in FIG. In this figure, the same parts as those of the system of the other embodiments are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted. The system shown in this figure is different from the other embodiments in that an FFT absolute value calculation unit 203 is provided. The AD conversion unit 202 receives the received signal, performs analog-digital conversion, and outputs digital data to the FFT absolute value calculation unit 203. In addition, the non-average period signal received from the control unit 114 via the transmission path is output to the non-averaged compressed sensing unit 220. The FFT absolute value calculation unit 203 divides the digital data input from the AD conversion unit 202 for each averaged compressed sensing frame received from the control unit 214 via the transmission path, and performs an FFT conversion process. The value is calculated and output to the averaging unit 204. The averaging unit 204 averages the signals in the average interval for each averaged compressed sensing frame and outputs an average result.

<第7の実施形態>
次に、図26を参照して、本発明の第7の実施形態による信号処理システムの構成を説明する。図26は同実施形態の構成を示すブロック図である。この図において、他の実施形態のシステムと同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。この図に示すシステムが他の実施形態と異なる点は、FFT絶対値計算部303が設けられている点である。図26において、AD変換部302は受信した信号を入力とし、アナログデジタル変換を行ってデジタルデータをFFT絶対値計算部303に出力する。併せて、制御部314から受けた非圧縮化区間の信号はそのまま外部に出力する。なお、平均化区間/非圧縮区間のいずれとするかについては、ある周波数成分の絶対値が閾値を超えるか否かによって判断される。すなわち、平均化された信号の電力により信号の有無を判断する。
<Seventh Embodiment>
Next, with reference to FIG. 26, the structure of the signal processing system by the 7th Embodiment of this invention is demonstrated. FIG. 26 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In this figure, the same parts as those of the system of the other embodiments are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The system shown in this figure is different from the other embodiments in that an FFT absolute value calculation unit 303 is provided. In FIG. 26, the AD conversion unit 302 receives the received signal, performs analog-digital conversion, and outputs digital data to the FFT absolute value calculation unit 303. In addition, the signal of the uncompressed section received from the control unit 314 is output to the outside as it is. Note that whether the averaging period or the uncompressed period is set is determined by whether or not the absolute value of a certain frequency component exceeds a threshold value. That is, the presence or absence of a signal is determined based on the averaged power of the signal.

FFT絶対値計算部303は、制御部114から出力される平均化圧縮センシングフレームを受けて、平均化圧縮センシングフレーム毎にFFT変換を行う。そして、FFT変換後の係数の絶対値を計算し、平均部304に出力する。平均部304と、平均圧縮センシング部306と、平均復元部308と、平均用ランダム圧縮測定行列生成部310と、平均用ランダム復元行列生成部312は、それぞれ、第6の実施形態の平均部104と、平均圧縮センシング部106と、平均復元部108と、平均用ランダム圧縮測定行列生成部110と、平均用ランダム復元行列生成部112と同じ動作を行う。   The FFT absolute value calculation unit 303 receives the averaged compressed sensing frame output from the control unit 114 and performs FFT conversion for each averaged compressed sensing frame. Then, the absolute value of the coefficient after FFT conversion is calculated and output to the averaging unit 304. The average unit 304, the average compressed sensing unit 306, the average restoration unit 308, the average random compression measurement matrix generation unit 310, and the average random restoration matrix generation unit 312 are respectively the average unit 104 of the sixth embodiment. The average compression sensing unit 106, the average restoration unit 108, the average random compression measurement matrix generation unit 110, and the average random restoration matrix generation unit 112 perform the same operations.

次に、図27を参照して、図26に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元、非圧縮データの出力を行う動作を説明する。図27は、図26に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元、非圧縮データの出力を行う動作を示すフローチャートである。この図において、他の実施形態のシステムの動作と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。   Next, with reference to FIG. 27, the operation of performing data averaging, data compression, decompression, and output of uncompressed data in the signal processing system shown in FIG. 26 will be described. FIG. 27 is a flowchart showing operations for outputting data average, data compression, decompression, and uncompressed data in the signal processing system shown in FIG. In this figure, the same reference numerals are given to the same parts as the operation of the system of the other embodiment, and the description thereof is omitted.

まず、AD変換部302は、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換した全てのデータはFFT絶対値計算部103に出力する(ステップS301)。同時に、非平均区間のデータは非平均化圧縮センシング120に出力する(ステップS308)。FFT絶対値計算部103はAD変換部302から入力されるデータを、平均化圧縮センシングフレーム毎にFFT変換し、その結果の絶対値を計算し、平均部304に出力する(ステップS301A)。平均部304は、FFT絶対値計算部103から入力されるデータを、平均期間毎に分けて、さらに平均期間内のデータを平均化圧縮センシングフレーム毎に分けて平均化して、圧縮センシングフレーム分のデータを出力する(ステップS302)。ステップ303と、ステップ304と、ステップ305は、それぞれ図2に示す第1の実施形態のステップ3と、ステップ4と、ステップ5と同じ動作を行う。   First, the AD conversion unit 302 converts the input analog signal into a digital signal, and outputs all converted data to the FFT absolute value calculation unit 103 (step S301). At the same time, the data in the non-average section is output to the non-average compressed sensing 120 (step S308). The FFT absolute value calculation unit 103 performs FFT conversion on the data input from the AD conversion unit 302 for each averaged compressed sensing frame, calculates the absolute value of the result, and outputs the result to the average unit 304 (step S301A). The averaging unit 304 divides the data input from the FFT absolute value calculation unit 103 for each average period, further divides the data within the average period for each averaged compressed sensing frame, and averages the data for the compressed sensing frame. Data is output (step S302). Step 303, step 304, and step 305 perform the same operations as step 3, step 4, and step 5 of the first embodiment shown in FIG.

次に、図28を参照して、図27に示す信号処理システムにおいて、AD変換部302の動作を説明する。図28は、図26に示す信号処理システムにおいて、データ平均、データ圧縮、復元、非圧縮データの出力を行う動作を示すフローチャートである。この図において、他の実施形態のシステムの動作と同一の部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。まず、入力されたアナログ信号をデジタル信号にサンプリングする(ステップS3011)。サンプリングされた全てのデータをFFT絶対値計算部103に入力する(ステップS3012A)。そして、制御部314から入力される非圧縮処理の有無を参照し(ステップS3013)、有りの場合は非圧縮区間のデータを外部に出力する(ステップS3014)。   Next, the operation of the AD conversion unit 302 in the signal processing system shown in FIG. 27 will be described with reference to FIG. FIG. 28 is a flowchart showing operations for outputting data average, data compression, decompression, and uncompressed data in the signal processing system shown in FIG. In this figure, the same reference numerals are given to the same parts as the operation of the system of the other embodiment, and the description thereof is omitted. First, the input analog signal is sampled into a digital signal (step S3011). All the sampled data is input to the FFT absolute value calculation unit 103 (step S3012A). Then, the presence / absence of uncompressed processing input from the control unit 314 is referred to (step S3013), and if present, the data of the uncompressed section is output to the outside (step S3014).

<第8の実施形態>
次に、本発明の第8の実施形態による信号処理システムの構成を説明する。図29は、1つ以上のリモート局1〜Nと中央局10から構成され、リモート局1〜Nと中央局10は伝送路で接続されている通信システムの構成を示している。第8の実施形態では、図10に示す通信システムに本発明の信号処理システムを適用した例を説明する。
<Eighth Embodiment>
Next, the configuration of a signal processing system according to the eighth embodiment of the present invention will be described. FIG. 29 shows a configuration of a communication system that includes one or more remote stations 1 to N and the central station 10, and the remote stations 1 to N and the central station 10 are connected by a transmission path. In the eighth embodiment, an example in which the signal processing system of the present invention is applied to the communication system shown in FIG. 10 will be described.

図29は、図10に示すリモート局1と中央局10の構成を示すブロック図である。AD変換部402は受信した信号を入力とし、アナログデジタル変換行ってデジタルデータをFFT絶対値計算部403に出力する。併せて、制御部414から伝送路を介して受けた非圧縮区間の信号はそのまま伝送路を介して中央局に送信する。   FIG. 29 is a block diagram showing configurations of the remote station 1 and the central station 10 shown in FIG. The AD conversion unit 402 receives the received signal, performs analog-digital conversion, and outputs digital data to the FFT absolute value calculation unit 403. In addition, the signal in the uncompressed section received from the control unit 414 via the transmission path is transmitted as it is to the central station via the transmission path.

このように、圧縮センシングを行うデータ系列において、周波数、もしくは時間分布が安定している場合、信号(データ系列)の内、周波数密度の高い周波数領域に対し重みをつけてランダム測定行列による圧縮センシングを行い、また、周波数密度の低い周波数領域に対し重みをつけずランダム測定行列による圧縮センシングを行うことで、もしくは時間密度の高い時間領域に対し重みをつけてランダム測定行列による圧縮センシングを行い、また、時間密度の低い時間領域に対し重みをつけずランダム測定行列による圧縮センシングを行うことで、重みをつけない場合に比べランダム測定行列の列数を減らすことが可能となる。ランダム測定行列の重み付けは、信号の受信周期や受信結果から受信信号の周波数、もしくは時間成分を抽出することで、受信信号の受信タイミングや受信信号の周波数成分、もしくは時間成分を取得することにより行う。これらの情報を利用することで、信号において周波数が0でない値の位置の予測、もしくは時間軸において信号がある位置の予測が可能になるため、ランダム測定行列の重み付けが可能となる。これにより、圧縮サンプリングする際の演算量を削減することが可能になる。また、ランダム測定行列の行数は、信号の圧縮率に比例するため、従来技術であるランダム測定行列に重みをつけない場合に比べ圧縮率を下げる(高圧縮とする)ことができる。   In this way, when the frequency or time distribution is stable in a data series for which compressed sensing is performed, compressed sensing using a random measurement matrix with weighting is applied to a frequency region with a high frequency density in the signal (data series). In addition, by performing compressed sensing with a random measurement matrix without weighting the frequency domain with a low frequency density, or performing compression sensing with a random measurement matrix with weighting for the time domain with a high time density, Further, by performing compressed sensing using a random measurement matrix without weighting a time region having a low time density, the number of columns of the random measurement matrix can be reduced as compared with a case where no weight is given. The random measurement matrix is weighted by extracting the reception signal frequency or time component from the signal reception cycle or reception result to obtain the reception signal reception timing, reception signal frequency component, or time component. . By using these pieces of information, it is possible to predict the position where the frequency is not 0 in the signal, or to predict the position where the signal is on the time axis, and thus it is possible to weight the random measurement matrix. This makes it possible to reduce the amount of calculation when performing compression sampling. In addition, since the number of rows of the random measurement matrix is proportional to the compression rate of the signal, the compression rate can be reduced (high compression) compared to the case where the random measurement matrix of the related art is not weighted.

以上説明したように、ランダム圧縮技術において送信データ量を削減するために、信号をAD変換後、平均または自己相関処理後の平均を行い、圧縮センシングと復元処理における処理量と処理時間を減らすようにして、信号が検出された区間だけを平均化しない圧縮センシングによる圧縮と復元を行い、信号検出に必要な処理量と処理時間を減らしつつ、検出した信号の品質を保つことが実現できる。   As described above, in order to reduce the amount of transmission data in the random compression technique, after the signal is AD converted, the average or the average after the autocorrelation processing is performed so as to reduce the processing amount and processing time in the compressed sensing and restoration processing. Thus, it is possible to perform compression and restoration by compression sensing that does not average only the section in which the signal is detected, thereby reducing the processing amount and processing time required for signal detection and maintaining the quality of the detected signal.

従来のランダム圧縮では、全ての信号に対してそのままランダム測定行列等で行列演算を行っていたが、周波数領域又は時間領域に疎な信号である場合には、信号が存在しない領域において全ての信号を同様に扱うと送信データ量が多くなるという問題を有していた。本発明では、送信波形のサンプリング値をいくつかの固まりに分けて、それぞれの固まりごとに平均化した上でランダム測定行列等で行列演算を行う。この平均化により、送信データ量が削減される効果を得ることができる。一方、平均化したサンプリング値の中に信号が含まれている場合には、その情報を送信側(ランダム圧縮を行う側)にフィードバックし、信号が含まれている部分については平均化を行わずに圧縮して送信する。また、平均化したサンプリング値に信号が含まれているか否かは、平均化した値の電力を測定することで判断することができる。なお、信号を検出しやすくするために、平均化前に自己相関処理を行うこともできる。   In conventional random compression, all signals are subjected to matrix calculation as they are using a random measurement matrix, etc., but if the signals are sparse in the frequency domain or time domain, In the same way, there is a problem that the amount of transmission data increases. In the present invention, the sampling values of the transmission waveform are divided into several groups, averaged for each group, and then subjected to matrix calculation using a random measurement matrix or the like. By this averaging, it is possible to obtain the effect of reducing the transmission data amount. On the other hand, when a signal is included in the averaged sampling value, the information is fed back to the transmission side (the side that performs random compression), and the portion including the signal is not averaged. Compressed to send. Whether or not a signal is included in the averaged sampling value can be determined by measuring the power of the averaged value. Note that autocorrelation processing can also be performed before averaging in order to facilitate signal detection.

なお、図1、図11に示す各処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより信号処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
Note that a program for realizing the functions of the processing units shown in FIGS. 1 and 11 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read into a computer system and executed. The signal processing may be performed by Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices.
The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.

また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。   The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

信号をAD変換、圧縮、復元する圧縮センシングにおいて、重み付け測定行列の生成を行うことが不可欠な信号処理の用途に適用できる。   In compression sensing for AD conversion, compression, and restoration of signals, the present invention can be applied to signal processing applications where it is essential to generate a weighted measurement matrix.

1、2、N・・・リモート局、10・・・中央局、102、202、302、402・・・AD変換部、103、203、303、403・・・FFT絶対値計算部、104、204、304、404・・・平均部、106、206、306、406・・・平均化圧縮センシング部、108、208、308、408・・・平均化復元部、110、210、310、410・・・平均化ランダム測定行列生成部、112、212、312、412・・・平均化ランダム復元行列生成部、114、214、314、414・・・制御部、116、216・・・非平均化ランダム測定行列生成部、118、218・・・非平均化ランダム復元行列生成部、120、220・・・非平均化圧縮センシング部、122、222・・・非平均化復元部   1, 2, N: Remote station, 10: Central station, 102, 202, 302, 402 ... AD converter, 103, 203, 303, 403 ... FFT absolute value calculator, 104, 204, 304, 404 ... average part, 106, 206, 306, 406 ... averaged compression sensing part, 108, 208, 308, 408 ... average restoration part, 110, 210, 310, 410 ..Averaged random measurement matrix generation unit, 112, 212, 312, 412 ... Averaged random restoration matrix generation unit, 114, 214, 314, 414 ... Control unit, 116, 216 ... Non-averaged Random measurement matrix generation unit, 118, 218 ... non-averaged random restoration matrix generation unit, 120, 220 ... non-averaged compressed sensing unit, 122, 222 ... non-averaged restoration unit

Claims (10)

周波数領域に、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行う信号処理システムであって、
入力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するAD変換部と、
前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均部と、
平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列と、非平均化ランダム測定行列と、非平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非平均区間の算出を行なう制御部と、
前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成部と、
前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシング部と、
前記非平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム測定行列を生成する非平均化ランダム測定行列生成部と、
前記AD変換部から出力する前記デジタル信号のうち、非平均区間の信号を入力し、前記非平均化ランダム測定行列部を用いて信号の圧縮を行う非平均化圧縮センシング部と、
前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成部と、
前記平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する平均化復元部と、
前記非平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム復元行列を生成する非平均化ランダム復元行列生成部と、
前記非平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記非平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する非平均化復元部と
を具備することを特徴とする信号処理システム。
A signal processing system that compresses and decompresses signals having a sparse property in the frequency domain or in the time domain,
An AD converter that converts an input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal;
An averaging unit that averages and outputs the signal output from the AD conversion unit;
Averaging random measurement matrix, averaged random restoration matrix, non-averaged random measurement matrix, generation of parameters required for generation of non-averaged random restoration matrix and presence / absence of signal based on power of averaged signal A control unit for detecting and calculating a non-average interval;
An averaged random measurement matrix generating unit that generates the averaged random measurement matrix based on the parameters of the averaged random measurement matrix generation;
An averaged compressed sensing unit that compresses a signal output from the average unit using the averaged random measurement matrix unit;
A non-averaged random measurement matrix generating unit that generates the non-averaged random measurement matrix based on the parameters of the non-averaged random measurement matrix generation;
Among the digital signals output from the AD conversion unit, a non-averaged compression sensing unit that inputs a signal of a non-averaged interval and compresses the signal using the non-averaged random measurement matrix unit;
An averaged random recovery matrix generation unit that generates the averaged random recovery matrix based on the parameters of the averaged random recovery matrix generation;
An average restoration unit that restores the signal compressed by the averaged compression sensing unit using the averaged random restoration matrix, and notifies the control unit of the output of the restoration result and the restoration result;
A non-averaged random recovery matrix generation unit that generates the non-averaged random recovery matrix based on the parameters of the non-averaged random recovery matrix generation;
A non-averaged restoration unit that restores the signal compressed by the non-averaged compression sensing unit using the non-averaged random restoration matrix, and outputs a restoration result and a restoration result to the control unit. A signal processing system.
周波数領域に、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行う中央局とリモート局で構成される信号処理システムであって、
前記リモート局は、
入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換部と、
前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均部と、
前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成部と、
前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシング部と、
前記非平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム測定行列を生成する非平均化ランダム測定行列生成部と、
前記AD変換部から出力する前記デジタル信号のうち、非平均区間の信号を入力し、前記非平均化ランダム測定行列部を用いて信号の圧縮を行う非平均化圧縮センシング部と、
前記中央局との間で通信を行なう通信部を具備し、
前記中央局は、
平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列と、非平均化ランダム測定行列と、非平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非平均区間の算出を行なう制御部と、
前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成部と、
前記平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する平均化復元部と、
前記非平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム復元行列を生成する非平均化ランダム復元行列生成部と、
前記非平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記非平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する非平均化復元部と、
前記リモート局との間で通信を行なうための通信部とを
具備することを特徴とする信号処理システム。
A signal processing system composed of a central station and a remote station that compresses and decompresses signals having a sparse property in the frequency domain or in the time domain,
The remote station is
An AD converter that converts an input analog signal into a digital signal;
An averaging unit that averages and outputs the signal output from the AD conversion unit;
An averaged random measurement matrix generating unit that generates the averaged random measurement matrix based on the parameters of the averaged random measurement matrix generation;
An averaged compressed sensing unit that compresses a signal output from the average unit using the averaged random measurement matrix unit;
A non-averaged random measurement matrix generating unit that generates the non-averaged random measurement matrix based on the parameters of the non-averaged random measurement matrix generation;
Among the digital signals output from the AD conversion unit, a non-averaged compression sensing unit that inputs a signal of a non-averaged interval and compresses the signal using the non-averaged random measurement matrix unit;
Comprising a communication unit for communicating with the central office;
The central office is
Averaging random measurement matrix, averaged random restoration matrix, non-averaged random measurement matrix, generation of parameters required for generation of non-averaged random restoration matrix and presence / absence of signal based on power of averaged signal A control unit for detecting and calculating a non-average interval;
An averaged random recovery matrix generation unit that generates the averaged random recovery matrix based on the parameters of the averaged random recovery matrix generation;
An average restoration unit that restores the signal compressed by the averaged compression sensing unit using the averaged random restoration matrix, and notifies the control unit of the output of the restoration result and the restoration result;
A non-averaged random recovery matrix generation unit that generates the non-averaged random recovery matrix based on the parameters of the non-averaged random recovery matrix generation;
A non-averaged restoration unit that performs restoration using the non-averaged random restoration matrix, and outputs a restoration result and a restoration result to the control unit;
A signal processing system comprising: a communication unit for communicating with the remote station.
周波数領域に、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行う信号処理システムであって、
入力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するAD変換部と、
前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均部と、
平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非圧縮区間の算出を行なう制御部と、
前記AD変換部から出力する前記デジタル信号のうち、非圧縮区間の信号を出力する出力部と、
前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成部と、
前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシング部と、
前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成部と、
前記平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する平均化復元部と
を具備することを特徴とする信号処理システム。
A signal processing system that compresses and decompresses signals having a sparse property in the frequency domain or in the time domain,
An AD converter that converts an input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal;
An averaging unit that averages and outputs the signal output from the AD conversion unit;
A control unit that detects the presence or absence of a signal based on generation of parameters necessary for generation of an averaged random measurement matrix and an averaged random restoration matrix and the power of the averaged signal, and calculates an uncompressed section;
Among the digital signals output from the AD converter, an output unit that outputs a signal in an uncompressed section;
An averaged random measurement matrix generating unit that generates the averaged random measurement matrix based on the parameters of the averaged random measurement matrix generation;
An averaged compressed sensing unit that compresses a signal output from the average unit using the averaged random measurement matrix unit;
An averaged random recovery matrix generation unit that generates the averaged random recovery matrix based on the parameters of the averaged random recovery matrix generation;
An average restoration unit that restores the signal compressed by the averaged compressed sensing unit using the averaged random restoration matrix, and outputs the restoration result and the restoration result to the control unit. Signal processing system.
周波数領域に、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行う中央局とリモート局で構成される信号処理システムであって、
前記リモート局は、
入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換部と、
前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均部と、
前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成部と、
前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシング部と、
前記AD変換部から出力する前記デジタル信号のうち、非圧縮区間の信号を出力する出力部と、
前記中央局との間で通信を行なう通信部を具備し、
前記中央局は、
平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非圧縮区間の算出を行なう制御部と、
前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成部と、
前記平均化圧縮センシング部で圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する平均化復元部と、
前記リモート局との間で通信を行なうための通信部と
を具備することを特徴とする信号処理システム。
A signal processing system composed of a central station and a remote station that compresses and decompresses signals having a sparse property in the frequency domain or in the time domain,
The remote station is
An AD converter that converts an input analog signal into a digital signal;
An averaging unit that averages and outputs the signal output from the AD conversion unit;
An averaged random measurement matrix generating unit that generates the averaged random measurement matrix based on the parameters of the averaged random measurement matrix generation;
An averaged compressed sensing unit that compresses a signal output from the average unit using the averaged random measurement matrix unit;
Among the digital signals output from the AD converter, an output unit that outputs a signal in an uncompressed section;
Comprising a communication unit for communicating with the central office;
The central office is
A control unit that detects the presence or absence of a signal based on generation of parameters necessary for generation of an averaged random measurement matrix and an averaged random restoration matrix and the power of the averaged signal, and calculates an uncompressed section;
An averaged random recovery matrix generation unit that generates the averaged random recovery matrix based on the parameters of the averaged random recovery matrix generation;
An average restoration unit that restores the signal compressed by the averaged compression sensing unit using the averaged random restoration matrix, and notifies the control unit of the output of the restoration result and the restoration result;
A signal processing system comprising: a communication unit for communicating with the remote station.
前記平均部は、
自己相関計算処理を行う自己相関処理部と、
平均計算処理を行う平均処理部と
を具備することを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の信号処理システム。
The average part is
An autocorrelation processing unit for performing autocorrelation calculation processing;
The signal processing system according to claim 1, further comprising: an average processing unit that performs an average calculation process.
前記AD変換部から出力された信号のFFT変換後の絶対値計算結果の信号を出力するFFT絶対値計算部をさらに備え、
前記平均部は、前記FFT絶対値計算部から出力された信号を平均化して出力する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の信号処理システム。
An FFT absolute value calculation unit for outputting a signal of an absolute value calculation result after FFT conversion of the signal output from the AD conversion unit;
The signal processing system according to claim 1, wherein the averaging unit averages and outputs the signal output from the FFT absolute value calculation unit.
周波数領域、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行うために、AD変換部と、平均部と、制御部と、平均化ランダム測定行列生成部と、非平均化ランダム測定行列生成部と、平均化圧縮センシング部と、非平均化圧縮センシング部と、平均化ランダム復元行列生成部と、非平均化ランダム復元行列生成部と、平均化復元部と、非平均化復元部とを備える信号処理システムにおける信号処理方法であって、
前記AD変換部が、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するAD変換ステップと、
前記平均部が、前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均化ステップと、
前記制御部が、平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列と、非平均化ランダム測定行列と、非平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非平均区間の算出を行なう制御ステップと、
前記平均化ランダム測定行列生成部が、前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成ステップと、
前記平均化圧縮センシング部が、前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシングステップと、
前記非平均化ランダム測定行列生成部が、前記非平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム測定行列を生成する非平均化ランダム測定行列生成ステップと、
前記非平均化圧縮センシング部が、前記AD変換ステップから出力する前記デジタル信号のうち、非平均区間の信号を入力し、前記非平均化ランダム測定行列部を用いて信号の圧縮を行う非平均化圧縮センシングステップと、
前記平均化ランダム復元行列生成部が、前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成ステップと、
前記平均化復元部が、前記平均化圧縮センシングステップで圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御ステップに通知する平均化復元部と、
前記非平均化ランダム復元行列生成部が、前記非平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記非平均化ランダム復元行列を生成する非平均化ランダム復元行列生成ステップと、
前記非平均化復元部が、前記非平均化圧縮センシングステップで圧縮された信号を前記非平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する非平均化復元ステップと
を有することを特徴とする信号処理方法。
AD converter, averaging unit, control unit, averaged random measurement matrix generation unit, and non-averaged random measurement to compress and decompress signals with sparse characteristics in the frequency domain or time domain Matrix generation unit, averaged compressed sensing unit, non-averaged compressed sensing unit, averaged random recovery matrix generation unit, non-averaged random recovery matrix generation unit, averaged recovery unit, and non-averaged recovery unit A signal processing method in a signal processing system comprising:
An AD conversion step in which the AD conversion unit converts an input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal;
An averaging step in which the averaging unit averages and outputs the signal output from the AD conversion unit;
The control unit generates an averaged random measurement matrix, an averaged random recovery matrix, a non-averaged random measurement matrix, a parameter necessary for generating the non-averaged random recovery matrix, and an averaged signal power A control step for detecting the presence or absence of a signal and calculating a non-average interval;
The averaged random measurement matrix generation unit generates the averaged random measurement matrix based on the averaged random measurement matrix generation parameter, and
The averaged compressed sensing unit compresses a signal output from the average unit using the averaged random measurement matrix unit, and an averaged compressed sensing step;
The non-averaged random measurement matrix generation unit generates the non-averaged random measurement matrix based on the parameters of the non-averaged random measurement matrix generation; and
The non-averaged compression sensing unit inputs a non-average period signal among the digital signals output from the AD conversion step, and performs non-averaged signal compression using the non-averaged random measurement matrix unit A compressed sensing step;
The averaged random recovery matrix generation unit generates the averaged random recovery matrix based on the averaged random recovery matrix generation parameter; and
The averaging restoration unit restores the signal compressed in the averaging compression sensing step using the averaged random restoration matrix, and notifies the control step of the output of the restoration result and the restoration result. When,
The non-averaged random restoration matrix generation unit generates the non-averaged random restoration matrix based on the parameters of the non-averaged random restoration matrix generation; and
The non-average restoration unit restores the signal compressed in the non-average compression sensing step using the non-average random restoration matrix, and notifies the control unit of the output of the restoration result and the restoration result. A signal processing method comprising: an averaging restoration step.
周波数領域、もしくは時間領域に疎である性質を持つ信号の圧縮と復元を行うために、AD変換部と、平均部と、制御部と、平均化ランダム測定行列生成部と、平均化圧縮センシング部と、平均化ランダム復元行列生成部と、平均化復元部とを備える信号処理システムにおける信号処理方法であって、
前記AD変換部が、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するAD変換ステップと、
前記平均部が、前記AD変換部から出力された信号を平均化して出力する平均化ステップと、
前記制御部が、平均化ランダム測定行列と平均化ランダム復元行列の生成に必要なパラメータの生成および平均化された信号の電力に基づいて信号の有無を検出し、非圧縮区間の算出を行なう制御ステップと、
前記平均化ランダム測定行列生成部が、前記平均化ランダム測定行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム測定行列を生成する平均化ランダム測定行列生成ステップと、
前記平均化圧縮センシング部が、前記平均化ランダム測定行列部を用いて前記平均部から出力される信号の圧縮を行う平均化圧縮センシングステップと、
前記平均化ランダム復元行列生成部が、前記平均化ランダム復元行列生成のパラメータに基づき前記平均化ランダム復元行列を生成する平均化ランダム復元行列生成ステップと、
前記平均化復元部が、前記平均化圧縮センシングステップで圧縮された信号を前記平均化ランダム復元行列を用いて復元を行ない、復元結果の出力と復元結果を前記制御部に通知する平均化ステップと、
を有することを特徴とする信号処理方法。
AD converter, averaging unit, control unit, averaged random measurement matrix generating unit, and averaged compressed sensing unit for compressing and decompressing signals having sparse properties in the frequency domain or time domain And a signal processing method in a signal processing system comprising an averaged random restoration matrix generation unit and an averaging restoration unit,
An AD conversion step in which the AD conversion unit converts an input analog signal into a digital signal and outputs the digital signal;
An averaging step in which the averaging unit averages and outputs the signal output from the AD conversion unit;
Control in which the control unit detects the presence or absence of a signal based on the generation of parameters necessary for generation of an averaged random measurement matrix and an averaged random restoration matrix, and calculates the uncompressed interval based on the power of the averaged signal Steps,
The averaged random measurement matrix generation unit generates the averaged random measurement matrix based on the averaged random measurement matrix generation parameter, and
The averaged compressed sensing unit compresses a signal output from the average unit using the averaged random measurement matrix unit, and an averaged compressed sensing step;
The averaged random recovery matrix generation unit generates the averaged random recovery matrix based on the averaged random recovery matrix generation parameter; and
An averaging step in which the averaging restoration unit restores the signal compressed in the averaged compression sensing step using the averaged random restoration matrix, and notifies the control unit of the output of the restoration result and the restoration result; ,
A signal processing method characterized by comprising:
前記平均化ステップは、
自己相関計算処理を行う自己相関処理ステップと、
平均計算処理を行う平均処理ステップと
を有することを特徴とする請求項7または8に記載の信号処理方法。
The averaging step includes
An autocorrelation processing step for performing autocorrelation calculation processing;
The signal processing method according to claim 7, further comprising: an average processing step for performing an average calculation process.
前記信号処理システムは、FFT絶対値計算部をさらに備え、
前記FFT絶対値計算部が、前記AD変換部から出力された信号のFFT変換後の絶対値計算結果の信号を出力するFFT絶対値計算ステップを有し、
前記平均ステップは、前記FFT絶対値計算部から出力された信号を平均化して出力する
ことを特徴とする請求項7または8に記載の信号処理方法。
The signal processing system further includes an FFT absolute value calculation unit,
The FFT absolute value calculation unit includes an FFT absolute value calculation step of outputting a signal of an absolute value calculation result after FFT conversion of the signal output from the AD conversion unit,
The signal processing method according to claim 7 or 8, wherein the averaging step averages and outputs the signal output from the FFT absolute value calculation unit.
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