JP5559752B2 - 信号処理システム及び信号処理方法 - Google Patents
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Description
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。
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有無の判定結果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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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ステップと
を有することを特徴とする信号処理方法。 - 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、出力部と、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、
前記出力部が、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ステップと、
を有することを特徴とする信号処理方法。 - 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。 - 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。
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