JP5681609B2 - 信号処理システム及び信号処理方法 - Google Patents
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Description
上記事情に鑑み、本発明は、圧縮センシングにおける圧縮処理の負荷を軽減する技術の提供を目的としている。
[信号処理システムの全体構成]
図1は、本実施形態における信号処理システム100の全体構成例を示している。この図に示す信号処理システム100は、AD変換部101、圧縮センシング部102、復元部103、ランダム測定行列生成部104およびランダム復元行列生成部105を備える。
AD変換部101は、アナログ信号を入力してデジタル信号D1に変換する。圧縮センシング部102は、ランダム測定行列生成部104により生成されたランダム測定行列を利用してデジタル信号D1を圧縮し、圧縮信号D2を出力する。
ランダム測定行列生成部104は、上記圧縮センシング部102が圧縮処理に利用するランダム測定行列としてのスカラ行列を生成する。ランダム復元行列生成部105は、上記復元部103が復元処理に利用するランダム復元行列を生成する。
圧縮センシング部102は、上記のように時系列で入力されるデジタル信号D1を所定数のデータごとの圧縮センシングフレームの単位に分割する。図2(a)では、データX0〜X299を、X0〜X99、X100〜X199およびX200〜X299の各100個のデータから成る3つの圧縮センシングフレームに分割した例を示している。
なお、この図においては圧縮率が40%の場合を示しているが、圧縮率についてはあくまでも一例であり、他の圧縮率が採用されてかまわない。
図3は、圧縮センシング部102の構成例を示している。圧縮センシング部102は、スカラ行列乗算部121、FFT処理部122、出力調整部123を備える。
スカラ行列乗算部121は、デジタル信号D1と、ランダム測定行列生成部104により生成されたランダム測定行列としてのスカラ行列とを乗算する。具体的に、スカラ行列乗算部121は、デジタル信号D1のデータをN個ずつのデータからなる圧縮センシングフレームに分割し、圧縮センシングフレームごとに上記スカラ行列との乗算を行い、乗算信号D11として出力する。
つまり、1ビット圧縮センシングを行わない場合、出力調整部123は、上記圧縮センシングフレーム相当のN個のデータのうちから、M個のデータを選別して出力する。一方、1ビット圧縮センシングを行う場合、出力調整部123は、上記圧縮センシングフレーム相当のN個のデータのうちから、M個のデータを選別する。そのうえで、選別したM個のデータごとに符号が正負のいずれであるのかを判定し、M個のデータごとの符号を示す符号情報を出力する。この場合、1個のデータは、例えば符号が正負の何れであるのかを示す1ビットとすることができる。これにより、圧縮信号のサイズがさらに縮小され、さらに高効率の圧縮を行うことができる。
スカラ行列乗算部121は、図4(a)に示すように、データX0〜X299を、X0〜X99、X100〜X199およびX200〜X299の各100個のデータから成る3つの圧縮センシングフレームに分割する。
図5は、スカラ行列乗算部121が実行する乗算の例を示している。ランダム測定行列生成部104は、圧縮センシングフレームを形成するデータ数と同じN個のランダム数を生成し、これにFFT処理を施す。このようにFFT処理が施されたランダム数がスカラ行列であり、ランダム測定行列生成部104は、このように生成したスカラ行列をランダム測定行列としてスカラ行列乗算部121に出力する。
図6を参照して、図1に示したランダム復元行列生成部105におけるランダム行列の生成例について説明する。ここでは、圧縮センシングフレームを形成するデータ数Nと、圧縮フレームを形成するデータ数Mについて、それぞれN=100、M=40とした場合を想定する。
図8のフローチャートは、信号処理システム100が実行する処理手順例を示している。この図に示す各処理は、図1に示した部位の何れかが適宜実行する。まず、AD変換部101は、アナログ信号を入力して所定の量子化ビット数とサンプル周波数によるデジタル信号D1に変換する(ステップS101)。
まず、スカラ行列乗算部121は、デジタル信号D1と図8のステップS102により生成されたスカラ行列とを乗算する(ステップS201)。つまり、スカラ行列乗算部121は、デジタル信号D1を圧縮センシングフレームに分割する。そのうえで、スカラ行列乗算部121は、圧縮センシングフレームにおけるデータから成る行列とスカラ行列とを乗算し、この乗算結果を乗算信号D11として出力する。
出力調整部123は、周波数領域信号D12における圧縮センシングフレームごとに、圧縮センシングフレームを形成するN個のデータからM個のデータを抽出するように出力調整を実行する(ステップS203)。出力調整部123は、この出力調整により抽出されたデータを圧縮信号D2として出力する。
図10は、本実施形態としてのスカラ行列以外で一般に想定することのできるランダム測定行列を利用した圧縮センシングの処理を模式的に示している。この図10に示される圧縮センシングは、非特許文献1においても用いられているものである。なお、図10においては、圧縮センシングフレームを形成するデータ数N=100であり、圧縮フレームを形成するデータ数M=40である場合を想定している。
図10におけるランダム測定行列は、圧縮センシングフレームを形成するデータ数N=100、圧縮フレームを形成するデータ数M=40とされていることに対応して、40行×100列によるランダム行列となる。そして、この場合の圧縮処理は、データX0〜X99を成分とする行列を上記40行×100列のランダム測定行列で変換することにより、40個の圧縮データT0〜T39から成る圧縮フレームを出力する。
これに対して、第1の実施形態においては、スカラ行列乗算部121によるスカラ行列乗算においては、図5により説明したように、圧縮センシングフレームのデータ数Nに応じた100回の乗算を行う。次に、FFT処理部122は、(N×log(N))回の乗算を行う。
このように圧縮センシングにおける乗算回数が低減されることにより、本実施形態においては処理負荷も大幅に軽減される。これにより、圧縮処理時間も有効に短縮される。
[信号処理システムの構成]
図12は、第2の実施形態としての信号処理システム100の構成例を示している。なお、この図において、図1と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
この図12に示す信号処理システム100は、圧縮センシング部として、平均化信号対応圧縮センシング部102Aと非平均化信号対応圧縮センシング部102Bの2つを備える。また、信号処理システム100は、復元部として、平均化信号対応復元部103Aと非平均化信号対応復元部103Bを備える。
また、制御部108は、平均化信号対応復元部103Aからの復元信号D25に基づいて、AD変換部101から出力されるデジタル信号について、平均化を行うべきか否かについて判定している。そして、平均化を行うべきではないと判定した場合、制御部108は、AD変換部101に対して非平均化指示を行う。非平均化指示が行われるのに応じて、AD変換部101は、AD変換後のデジタル信号から、上記非平均化指示の対象となった平均化対象区間のデータから成る非平均化信号Dn1を非平均化信号対応圧縮センシング部102Bに対して出力する。
FFT絶対値計算部106は、デジタル信号D1の平均化対象区間ごとにFFT処理を実行し、この処理結果の絶対値を計算する。FFT絶対値計算部106は、このように求めたFFT処理結果の絶対値を振幅信号D22として出力する。
平均部107は、FFT処理結果の絶対値である上記振幅信号D22を平均化対象区間ごとに平均化し、平均化信号D23を出力する。
このように、FFT絶対値計算部106と平均部107は、平均化対象区間ごとに、上記図13により説明した処理を実行する。そして、平均部107から出力される圧縮センシングフレームごとのデータが平均化信号D23となる。
平均化信号対応復元部103Aは、平均化信号対応ランダム復元行列生成部105Aにより生成された巡回ランダム行列としてのランダム測定行列を利用して圧縮信号D24を復元し、復元信号D25を出力する。
非平均化信号対応復元部103Bは、非平均化信号対応ランダム復元行列生成部105Bにより生成された巡回ランダム行列としてのランダム測定行列を利用して圧縮信号Dn2を復元し、復元信号Dn3を出力する。
また、制御部108は、平均部107に対して平均化対象区間のサイズと平均化信号に対応する圧縮センシングフレームのサイズを通知する。ここでのサイズとはデータ数を示す。平均部107は、通知されたサイズの平均化対象区間を、指示されたサイズの圧縮センシングフレームとするように平均化を行う。
非平均化信号対応ランダム測定行列生成部104Bは、指示されたランダム測定行列の行数および列数と圧縮センシングフレームのサイズにしたがってスカラ行列を生成する。非平均化信号対応ランダム復元行列生成部105Bは、指示されたランダム測定行列の行数および列数と圧縮センシングフレームのサイズにしたがって巡回ランダム行列を生成する。
図14は、平均化信号対応圧縮センシング部102Aの構成例を示している。平均化信号対応圧縮センシング部102Aは、IFFT処理部131、平均化信号対応スカラ行列乗算部132、平均化信号対応FFT処理部133および平均化信号対応出力調整部134を備える。
図15は、非平均化信号対応圧縮センシング部102Bの構成例を示している。非平均化信号対応圧縮センシング部102Bは、非平均化信号対応スカラ行列乗算部141、非平均化信号対応FFT処理部142および非平均化信号対応出力調整部143を備える。これら非平均化信号対応スカラ行列乗算部141、非平均化信号対応FFT処理部142および非平均化信号対応出力調整部143は、それぞれ、図3のスカラ行列乗算部121、FFT処理部122および出力調整部123と同様の構成を採ればよい。
非平均化信号対応出力調整部143は、上記周波数領域信号における非平均化信号対応圧縮センシングフレームごとに所定数のデータを抽出する。そして、非平均化信号対応出力調整部143は、この抽出した所定数のデータから成る圧縮フレーム(非平均化信号対応圧縮フレーム)を非平均化信号対応の圧縮信号Dn2として出力する。
図16のフローチャートは、図12に示した第2の実施形態の信号処理システム100が実行する処理手順例を示している。まず、AD変換部101は、アナログ信号をデジタル信号に変換するAD変換処理を実行する(ステップS301)。
平均化信号対応復元部103Aは、平均化信号対応ランダム復元行列生成部105Aにより生成されたランダム測定行列としての巡回ランダム行列を利用して圧縮信号D24を復元する(ステップS305)。そして、平均化信号対応復元部103Aは、復元後のデータを復元信号D25として出力する(ステップS306)。
まず、平均化信号対応ランダム測定行列生成部104Aは、巡回ランダム行列における第1行の成分を生成する(ステップS501)。次に、平均化信号対応ランダム測定行列生成部104Aは、図7により説明したように、上記巡回ランダム行列における第1行の成分からスカラ行列を生成する(ステップS502)。
行列を利用して圧縮信号D24を復元するための処理を実行する(ステップS602)。そして、平均化信号対応復元部103Aは、復元後のデータを復元信号D25として出力する(ステップS603)。
また、制御部108は、平均化信号対応ランダム測定行列生成部104Aと平均化信号対応ランダム復元行列生成部105Aに対して、平均化信号に対応するランダム測定行列の行数および列数を通知する。また、制御部108は、同じ平均化信号対応ランダム測定行列生成部104Aと平均化信号対応ランダム復元行列生成部105Aに対して、平均化信号に対応する圧縮センシングフレームのサイズを通知する(ステップS902)。
また、非平均化信号対応ランダム復元行列生成部105Bは、通知されたランダム測定行列の行数および列数と圧縮センシングフレームのサイズに応じた巡回ランダム行列を生成する。そして、非平均化信号対応復元部103Bは、この巡回ランダム行列を利用して圧縮信号Dn2の復元を行い、復元信号Dn3を出力する。
[BITHアルゴリズム]
次に、第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、第1の実施形態と第2の実施形態のいずれにも適用できる。なお、以降の第3の実施形態の説明にあたっては、第1の実施形態に第3の実施形態を適用する場合を例に挙げる。
前述のように、圧縮センシング部102について1ビット圧縮処理を実行するように構成する場合、復元部103の復元アルゴリズムには、BIHTを採用することができる。図23は、一般的に想定されるBITHによる復元処理を模式的に示している。
図24は、第3の実施形態における復元部103が実行する復元処理を模式的に示している。図24(a)は、圧縮信号D2における1圧縮フレーム単位の信号について、巡回ランダム行列を利用した1回目の復元処理を実行した結果を示している。復元部103は、M個のデータ選別を行うにあたり、図24(a)に示すように、周波数帯域を所定数のブロックにより分割する。ここでは、模式的に、ブロックBL1〜BL7により分割した例を示している。
次に、復元部103は、上記図24(d)の2回目の復元処理後に選択されたデータと1回目の復元処理後に選択されたデータとの差分を、予め設定した閾値と比較する。
図25は、第3の実施形態における復元部103の構成例を示している。復元部103は、復元処理部151、ブロック選択処理部152、差分算出部153および復元信号出力部154を備える。
復元処理部151は、圧縮信号D2または最後のブロック選択処理後の信号と、巡回ランダム行列を利用して復元処理を行う。
差分算出部153は、最後のブロック選択処理により選択されたブロックのデータと、前回のブロック選択処理により選択されたブロックのデータとの差分を算出する。
復元信号出力部154は、上記差分が閾値を超える場合に、上記の復元処理とブロック選択処理を再度実行させ、差分が閾値以下である場合に、最後のブロック選択処理により選択されたブロックのデータを復元信号として出力する。
図26は、第3の実施形態における復元部103が実行する処理手順例を示している。復元信号出力部154は、復元処理部151が実行する復元処理と、これに続くブロック選択処理部152によるブロック選択処理の実行回数を示す変数nについて初期値として1を代入する(ステップS1001)。次に、復元処理部151は、圧縮フレーム単位の圧縮信号D2を入力する(ステップS1002)。
なお、第2の実施形態の構成の下では、平均化信号対応復元部103Aと非平均化信号対応復元部103Bの両者において、上記図24および図26に示した第3の実施形態としての復元処理を適用することができる。
[通信システムの全体構成]
次に、上記第1の実施形態として示した信号処理システム100の構成を通信システムに適用した場合の構成例について説明する。図27は、信号処理システム100の構成が適用される通信システム200の全体構成例を示している。この図に示す通信システム200は、リモート局300と中央局400を備える。リモート局300は、中央局400に対して複数存在し、各リモート局300は、伝送路500を介して中央局400と通信可能に接続される。なお、伝送路500については特に限定されるものではない。また、伝送路500は有線であっても無線であってもよい。
図28は、第1の実施形態の信号処理システム100を、上記リモート局300と中央局400に適用した場合の構成例を示している。なお、この図において、図1と同一部分には同一符号を付している。
リモート局300は、AD変換部101、圧縮センシング部102、ランダム測定行列生成部104および通信部301を備える。AD変換部101は、リモート局300の外部から入力されるアナログ信号を入力してAD変換を行い、デジタル信号D1を出力する。
中央局400は、復元部103、ランダム復元行列生成部105、制御部108および通信部401を備える。復元部103は、伝送路500を経由して送信された圧縮信号D2を入力する。そして、この圧縮信号D2とランダム復元行列生成部105が生成した巡回ランダム行列を利用して復元を行い、復元信号D3を出力する。
また、制御部108は、リモート局300のランダム測定行列生成部104に対して、伝送路500経由で、圧縮センシングフレームのサイズと、巡回ランダム行列の行数および列数を通知する。ランダム測定行列生成部104は、通知された両者のサイズにしたがってスカラ行列を生成する。
通信部401は、リモート局300から送信された圧縮信号D2を受信する。また、通信部401は、上記各通知のために制御部108が出力する制御信号をリモート局300に伝送路500経由で送信する。
図29は、第2の実施形態の信号処理システム100を、上記リモート局300と中央局400に適用した場合の構成例を示している。なお、この図において、図12と同一部分には同一符号を付している。
リモート局300は、AD変換部101、FFT絶対値計算部106、平均部107、平均化信号対応圧縮センシング部102A、非平均化信号対応圧縮センシング部102B、平均化信号対応ランダム測定行列生成部104A、非平均化信号対応ランダム測定行列生成部104B、制御部108および通信部301を備える。
通信部301は、圧縮センシング部102が出力する圧縮信号D2を伝送路500経由で中央局400に送信する。また、通信部301は、中央局400の制御部108から出力される各種制御信号を伝送路500経由で受信する。
この中央局400において、平均化信号対応復元部103Aは、伝送路500を経由して伝送された圧縮信号D24を入力する。そして、この圧縮信号D24と平均化信号対応ランダム復元行列生成部105Aが生成する巡回ランダム行列を利用して復元処理を実行し、復元信号D25を出力する。
123…出力調整部, 131…IFFT処理部, 132…平均化信号対応スカラ行列乗算部, 133…平均化信号対応FFT処理部, 134…平均化信号対応出力調整部, 141…非平均化信号対応スカラ行列乗算部, 142…非平均化信号対応FFT処理部, 143…非平均化信号対応出力調整部, 200…通信システム, 300…リモート局, 400…中央局
Claims (9)
- デジタル信号とランダム測定行列としてのスカラ行列とを乗算して乗算信号を出力するスカラ乗算部と、
前記乗算信号について高速フーリエ変換処理を実行して周波数領域信号を出力する高速フーリエ変換部と、
前記周波数領域信号における圧縮センシングフレームごとに所定数のデータを抽出し、当該抽出した所定数のデータから成る圧縮フレームを圧縮信号として出力する出力調整部と、
前記圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた前記ランダム測定行列としてのスカラ行列を生成するランダム測定行列生成部と、
前記圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた列数と前記圧縮フレームを形成するデータ数とに応じた行数によるランダム復元行列としての巡回ランダム行列を生成するランダム復元行列生成部と、
前記ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を利用して、前記圧縮信号を復元する復元部と
を備える信号処理システム。 - 前記出力調整部は、
前記圧縮センシングフレームから抽出したデータの値が正と負のいずれであるのかを示す符号情報を前記圧縮信号として出力し、
前記復元部は、
前記圧縮信号または最後のブロック選択処理後の信号と巡回ランダム行列とを利用して復元処理を行う復元処理部と、
前記復元処理後の信号の周波数帯域をブロックにより分割設定し、これらのブロックのうちから振幅最大値が高い順に所定数のブロックを選択するとともに、選択されなかったブロック内のデータを削除する前記ブロック選択処理を行うブロック選択処理部と、
最後の前記ブロック選択処理により選択されたブロックのデータと、前回の前記ブロック選択処理により選択されたブロックのデータとの差分を算出する差分算出部と、
前記差分値が閾値を超える場合に、前記復元処理と前記ブロック選択処理を再度実行させ、前記差分が閾値以下である場合に、最後の前記ブロック選択処理により選択されたブロックのデータを復元信号として出力する復元信号出力部とを備える
ことを特徴とする請求項1に記載の信号処理システム。 - アナログ信号をデジタル信号に変換して当該デジタル信号を出力するとともに、平均化すべきでない場合には平均化対象区間単位のデジタル信号である非平均化信号をさらに出力するAD変換部と、
前記デジタル信号を高速フーリエ変換した周波数領域信号の絶対値を計算する絶対値計算部と、
前記絶対値を平均化して平均化信号を出力する平均化部と、
前記平均化信号を逆高速フーリエ変換した時間領域信号を出力する逆高速フーリエ変換処理部と、
前記時間領域信号と平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列とを乗算して平均化信号対応乗算信号を出力する平均化信号対応スカラ乗算部と、
前記平均化信号対応乗算信号について高速フーリエ変換処理を実行して平均化信号対応周波数領域信号を出力する平均化信号対応高速フーリエ変換部と、
前記平均化信号対応周波数領域信号における平均化信号対応圧縮センシングフレームごとに所定数のデータを抽出し、当該抽出した所定数のデータから成る平均化信号対応圧縮フレームを平均化信号対応圧縮信号として出力する平均化信号対応出力調整部と、
前記平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた前記平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列を生成する平均化信号対応ランダム測定行列生成部と、
前記非平均化信号と非平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列とを乗算して非平均化信号対応乗算信号を出力する非平均化信号対応スカラ乗算部と、
前記非平均化信号対応乗算信号について高速フーリエ変換処理を実行して非平均化信号対応周波数領域信号を出力する平均化信号対応高速フーリエ変換部と、
前記非平均化信号対応周波数領域信号における非平均化信号対応圧縮センシングフレームごとに所定数のデータを抽出し、当該抽出した所定数のデータから成る非平均化信号対応圧縮フレームを非平均化信号対応圧縮信号として出力する非平均化信号対応出力調整部と、
前記非平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた前記非平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列を生成する非平均化信号対応ランダム測定行列生成部と、
前記平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた列数と前記平均化信号対応圧縮フレームを形成するデータ数に応じた行数による平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を生成する平均化信号対応ランダム復元行列生成部と、
前記平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を利用して、前記平均化信号対応圧縮信号を復元する平均化信号対応復元部と、
前記非平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた列数と前記非平均化信号対応圧縮フレームを形成するデータ数に応じた行数による非平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を生成する非平均化信号対応ランダム復元行列生成部と、
前記非平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を利用して、前記非平均化信号対応圧縮信号を復元する非平均化信号対応復元部と
を備える信号処理システム。 - 前記平均化信号対応出力調整部は、
前記平均化信号対応圧縮センシングフレームから抽出したデータの値が正と負のいずれであるのかを示す符号情報を、前記平均化信号対応圧縮信号として出力し、
前記平均化信号対応復元部は、
前記平均化信号対応圧縮信号または最後のブロック選択処理後の信号と巡回ランダム行列を利用して復元処理を行う復元処理部と、
前記復元処理後の信号の周波数帯域をブロックにより分割設定し、これらのブロックのうちから振幅最大値が高い順に所定数のブロックを選択するとともに、選択されなかったブロック内のデータを削除するブロック選択処理を行うブロック選択処理部と、
最後の前記ブロック選択処理により選択されたブロックのデータと、前回の前記ブロック選択処理により選択されたブロックのデータとの差分を算出する差分算出部と、
前記差分値が閾値を超える場合に、前記復元処理と前記ブロック選択処理を再度実行させ、前記差分が閾値以下である場合に、最後の前記ブロック選択処理により選択されたブロックのデータを平均化信号対応復元信号として出力する復元信号出力部とを備える
ことを特徴とする請求項3に記載の信号処理システム。 - 前記非平均化信号対応出力調整部は、
前記非平均化信号対応圧縮センシングフレームから抽出したデータの値が正と負のいずれであるのかを示す符号情報を、前記非平均化信号対応圧縮信号として出力し、
前記非平均化信号対応復元部は、
前記非平均化信号対応圧縮信号または最後のブロック選択処理後の信号と巡回ランダム行列を利用して復元処理を行う復元処理部と、
前記復元処理後の信号の周波数帯域をブロックにより分割設定し、これらのブロックのうちから振幅最大値が高い順に所定数のブロックを選択するとともに、選択されなかったブロック内のデータを削除するブロック選択処理を行うブロック選択処理部と、
最後の前記ブロック選択処理により選択されたブロックのデータと、前回の前記ブロック選択処理により選択されたブロックのデータとの差分を算出する差分算出部と、
前記差分値が閾値を超える場合に、前記復元処理と前記ブロック選択処理を再度実行させ、前記差分が閾値以下である場合に、最後の前記ブロック選択処理により選択されたブロックのデータを非平均化信号対応復元信号として出力する復元信号出力部とを備える
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の信号処理システム。 - リモート局と中央局とを備え、
前記リモート局は、
アナログ信号を入力してデジタル信号に変換するAD変換部と、
前記デジタル信号とランダム測定行列としてのスカラ行列とを乗算して乗算信号を出力するスカラ乗算部と、
前記乗算信号について高速フーリエ変換処理を実行して周波数領域信号を出力する高速フーリエ変換部と、
前記周波数領域信号における圧縮センシングフレームごとに所定数のデータを抽出し、当該抽出した所定数のデータから成る圧縮フレームを圧縮信号として出力する出力調整部と、
前記圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた前記ランダム測定行列としてのスカラ行列を生成するランダム測定行列生成部と、
前記圧縮信号を中央局に送信するリモート局内通信部とを備え、
前記中央局は、
前記圧縮信号を受信する中央局内通信部と、
前記圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた列数と前記圧縮フレームを形成するデータ数に応じた行数によるランダム復元行列としての巡回ランダム行列を生成するランダム復元行列生成部と、
前記ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を利用して、受信された前記圧縮信号を復元する復元部と
を備える信号処理システム。 - リモート局と中央局とを備え、
前記リモート局は、
アナログ信号をデジタル信号に変換して当該デジタル信号を出力するとともに、平均化すべきでない場合には平均化対象区間単位のデジタル信号である非平均化信号をさらに出力するAD変換部と、
前記デジタル信号を高速フーリエ変換した周波数領域信号の絶対値を計算する絶対値計算部と、
前記絶対値を平均化して平均化信号を出力する平均化部と、
前記平均化信号を逆高速フーリエ変換した時間領域信号を出力する逆高速フーリエ変換処理部と、
前記時間領域信号と平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列とを乗算して平均化信号対応乗算信号を出力する平均化信号対応スカラ乗算部と、
前記平均化信号対応乗算信号について高速フーリエ変換処理を実行して平均化信号対応周波数領域信号を出力する平均化信号対応高速フーリエ変換部と、
前記平均化信号対応周波数領域信号における平均化信号対応圧縮センシングフレームごとに所定数のデータを抽出し、当該抽出した所定数のデータから成る平均化信号対応圧縮フレームを平均化信号対応圧縮信号として出力する平均化信号対応出力調整部と、
前記平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた前記平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列を生成する平均化信号対応ランダム測定行列生成部と、
前記非平均化信号と非平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列とを乗算して非平均化信号対応乗算信号を出力する非平均化信号対応スカラ乗算部と、
前記非平均化信号対応乗算信号について高速フーリエ変換処理を実行して非平均化信号対応周波数領域信号を出力する平均化信号対応高速フーリエ変換部と、
前記非平均化信号対応周波数領域信号における非平均化信号対応圧縮センシングフレームごとに所定数のデータを抽出し、当該抽出した所定数のデータから成る非平均化信号対応圧縮フレームを非平均化信号対応圧縮信号として出力する非平均化信号対応出力調整部と、
前記非平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた前記非平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列を生成する非平均化信号対応ランダム測定行列生成部と、
前記平均化信号対応圧縮信号および前記非平均化信号対応圧縮信号を中央局に送信するリモート局内通信部とを備え、
前記中央局は、
前記前記平均化信号対応圧縮信号および前記非平均化信号対応圧縮信号を受信する中央局内通信部と、
前記平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた列数と前記平均化信号対応圧縮フレームを形成するデータ数に応じた行数による平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を生成する平均化信号対応ランダム復元行列生成部と、
前記平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を利用して、前記平均化信号対応圧縮信号を復元する平均化信号対応復元部と、
前記非平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた列数と前記非平均化信号対応圧縮フレームを形成するデータ数に応じた行数による非平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を生成する非平均化信号対応ランダム復元行列生成部と、
前記非平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を利用して、前記非平均化信号対応圧縮信号を復元する非平均化信号対応復元部と
を備える信号処理システム。 - デジタル信号が分割された圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じたランダム測定行列としてのスカラ行列を生成するランダム測定行列生成ステップと、
前記デジタル信号と前記ランダム測定行列としてのスカラ行列とを乗算して乗算信号を出力するスカラ乗算ステップと、
前記乗算信号について高速フーリエ変換処理を実行して周波数領域信号を出力する高速フーリエ変換ステップと、
前記周波数領域信号における圧縮センシングフレームごとに所定数のデータを抽出し、当該抽出した所定数のデータから成る圧縮フレームを圧縮信号として出力する出力調整ステップと、
前記圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた列数と前記圧縮フレームを形成するデータ数に応じた行数によるランダム復元行列としての巡回ランダム行列を生成するランダム復元行列生成ステップと、
前記ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を利用して、前記圧縮信号を復元する復元ステップと
を有する信号処理方法。 - アナログ信号をデジタル信号に変換して当該デジタル信号を出力するとともに、非平均化すべきでない場合には平均化対象区間単位のデジタル信号である非平均化信号をさらに出力するAD変換ステップと、
前記デジタル信号を高速フーリエ変換した周波数領域信号の絶対値を計算する絶対値計算ステップと、
前記絶対値を平均化して平均化信号を出力する平均化ステップと、
前記平均化信号を逆高速フーリエ変換した時間領域信号を出力する逆高速フーリエ変換処理ステップと、
前記時間領域信号が分割された平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列を生成する平均化信号対応ランダム測定行列生成ステップと、
前記時間領域信号と前記平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列とを乗算して平均化信号対応乗算信号を出力する平均化信号対応スカラ乗算ステップと、
前記平均化信号対応乗算信号について高速フーリエ変換処理を実行して平均化信号対応周波数領域信号を出力する平均化信号対応高速フーリエ変換ステップと、
前記平均化信号対応周波数領域信号における平均化信号対応圧縮センシングフレームごとに所定数のデータを抽出し、当該抽出した所定数のデータから成る平均化信号対応圧縮フレームを平均化信号対応圧縮信号として出力する平均化信号対応出力調整ステップと、
前記非平均化信号が分割された非平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた非平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列を生成する非平均化信号対応ランダム測定行列生成ステップと、
前記非平均化信号と前記非平均化信号対応ランダム測定行列としてのスカラ行列とを乗算して非平均化信号対応乗算信号を出力する非平均化信号対応スカラ乗算ステップと、
前記非平均化信号対応乗算信号について高速フーリエ変換処理を実行して非平均化信号対応周波数領域信号を出力する平均化信号対応高速フーリエ変換ステップと、
前記非平均化信号対応周波数領域信号における非平均化信号対応圧縮センシングフレームごとに所定数のデータを抽出し、当該抽出した所定数のデータから成る非平均化信号対応圧縮フレームを非平均化信号対応圧縮信号として出力する非平均化信号対応出力調整ステップと、
前記平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた列数と前記平均化信号対応圧縮フレームを形成するデータ数に応じた行数による平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を生成する平均化信号対応ランダム復元行列生成ステップと、
前記平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を利用して、前記平均化信号対応圧縮信号を復元する平均化信号対応復元ステップと、
前記非平均化信号対応圧縮センシングフレームを形成するデータ数に応じた列数と前記非平均化信号対応圧縮フレームを形成するデータ数に応じた行数による非平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を生成する非平均化信号対応ランダム復元行列生成ステップと、
前記非平均化信号対応ランダム復元行列としての巡回ランダム行列を利用して、前記非平均化信号対応圧縮信号を復元する非平均化信号対応復元ステップと
を有する信号処理方法。
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