JP5967547B2 - Signal processing system and signal processing method - Google Patents

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Description

本発明は、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.

ネットワークの帯域の有効活用などのために、信号(データ系列)をアナログからデジタルに変換(AD変換)した後に圧縮し、圧縮した信号を伝送することが行われている。
なお、本明細書においては、AD変換された信号を圧縮し、圧縮された信号を復元することを圧縮センシングと称する。
また、本明細書においては、AD変換された信号を圧縮し、圧縮された信号の符号情報のみを残し、残された符号情報を利用して元の信号を復元することを1ビット圧縮センシングと称する。
In order to effectively use the bandwidth of a network, a signal (data series) is converted from analog to digital (AD conversion) and then compressed, and the compressed signal is transmitted.
In this specification, compressing an AD-converted signal and restoring the compressed signal is referred to as compressed sensing.
In this specification, 1-bit compressed sensing refers to compressing an AD converted signal, leaving only the code information of the compressed signal, and restoring the original signal using the remaining code information. Called.

圧縮センシングでは、入力データに対してランダム測定行列を乗算することにより圧縮データを生成する。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、圧縮前のデータの数に対し、圧縮後のデータの数(圧縮後のデータ)が小さくなるような行数で構成される。
また、1ビット圧縮センシングでは、入力データに対してランダム測定行列を乗算し、乗算結果の符号情報のみを残すことにより圧縮データを生成する。圧縮データは符号情報のみによって形成されるため、量子化ビット数分の圧縮効果が得られる。
In compressed sensing, compressed data is generated by multiplying input data by a random measurement matrix. The random measurement matrix is composed of random variables, and is composed of the number of rows such that the number of data after compression (data after compression) is smaller than the number of data before compression.
In 1-bit compression sensing, compressed data is generated by multiplying input data by a random measurement matrix and leaving only the sign information of the multiplication result. Since the compressed data is formed only by the code information, a compression effect equivalent to the number of quantization bits can be obtained.

図14を参照して圧縮センシングの概念について説明する。
同図における入力データは、周波数領域または時間領域において疎な信号であり、100個のデータから成る。同図においては、100個の入力データを、40×100によるランダム測定行列で変換することで、40個の圧縮データを生成した例を示している。
また、圧縮センシングでは圧縮データの量子化を行う。圧縮データをKビットで量子化する場合、圧縮データの総ビット数は(40×K)ビットになる。例えば、8ビット量子化(K=8)のを行うのであれば、圧縮後のデータの総ビット数は、320ビットである(例えば、非特許文献1、非特許文献2参照)。
The concept of compressed sensing will be described with reference to FIG.
The input data in the figure is a sparse signal in the frequency domain or time domain, and consists of 100 data. In the figure, an example is shown in which 40 pieces of compressed data are generated by converting 100 pieces of input data using a 40 × 100 random measurement matrix.
In compressed sensing, the compressed data is quantized. When the compressed data is quantized with K bits, the total number of bits of the compressed data is (40 × K) bits. For example, if 8-bit quantization (K = 8) is performed, the total number of bits of compressed data is 320 bits (see, for example, Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2).

図15は、圧縮センシングを行う信号処理装置の構成例を示している。
同図に示す信号処理装置において、AD変換部1001は、アナログの入力信号をデジタル信号に変換する。
ランダム測定行列生成部1002は、ランダム変数から成るランダム測定行列を生成する。
圧縮センシング部1003は、ランダム測定行列生成部1002が生成したランダム測定行列を利用して、AD変換部1001から入力したデジタル信号の圧縮を行い、圧縮データを出力する。
ランダム復元行列生成部1004は、ランダム測定行列にIFFT(Inverse fast Fourier transform)行列を乗算することによってランダム復元行列を生成する。
信号復元部1005は、圧縮センシング部1003が出力した圧縮データについて、ランダム測定行列生成部1002が生成したランダム測定行列を利用して復元し、復元信号を出力する。なお、信号復元部1005が信号を復元するにあたっては、例えば、L1−minimizationなどの復元アルゴリズムが用いられる。
FIG. 15 illustrates a configuration example of a signal processing device that performs compression sensing.
In the signal processing apparatus shown in FIG. 1, an AD conversion unit 1001 converts an analog input signal into a digital signal.
The random measurement matrix generation unit 1002 generates a random measurement matrix composed of random variables.
The compression sensing unit 1003 compresses the digital signal input from the AD conversion unit 1001 using the random measurement matrix generated by the random measurement matrix generation unit 1002, and outputs compressed data.
The random restoration matrix generation unit 1004 generates a random restoration matrix by multiplying the random measurement matrix by an IFFT (Inverse fast Fourier transform) matrix.
The signal restoration unit 1005 restores the compressed data output from the compressed sensing unit 1003 using the random measurement matrix generated by the random measurement matrix generation unit 1002 and outputs a restored signal. When the signal restoration unit 1005 restores the signal, for example, a restoration algorithm such as L1-minimization is used.

図16を参照して1ビット圧縮センシングの概念について説明する。
同図における入力データは、周波数領域または時間領域において疎な信号であり、100個のデータから成る。同図においては、100個の入力データを、60×100によるランダム測定行列で変換することで、60個の圧縮データを生成した例を示している。
そのうえで、1ビット圧縮センシングでは、圧縮データから符号情報のみを残すことより1ビット圧縮データを得る。同図におけるsign()は、符号情報のみを残す関数を示す。
一例として、sign(13、−2、5、2)は、(1、−1、1、1)となる。つまり、1ビット圧縮センシングでは、0以上の符号情報を1に変換し、0未満の符号情報を−1に変換することにより1ビット圧縮データを生成する(符号判定)。1ビット圧縮センシングにおいて、圧縮データの量子化に必要なビット数は1ビットであるのに応じて、この場合の1ビット圧縮データとしての総ビット数は60ビットになる(例えば、非特許文献3参照)。
The concept of 1-bit compressed sensing will be described with reference to FIG.
The input data in the figure is a sparse signal in the frequency domain or time domain, and consists of 100 data. In the figure, an example in which 60 pieces of compressed data are generated by converting 100 pieces of input data with a 60 × 100 random measurement matrix is shown.
In addition, in 1-bit compressed sensing, 1-bit compressed data is obtained by leaving only code information from the compressed data. In the figure, sign () indicates a function that leaves only code information.
As an example, sign (13, -2, 5, 2) becomes (1, -1, 1, 1). That is, in 1-bit compression sensing, 1-bit compressed data is generated by converting 0 or more code information into 1 and converting code information less than 0 into −1 (code determination). In 1-bit compressed sensing, the number of bits necessary for quantization of compressed data is 1 bit, and the total number of bits as 1-bit compressed data in this case is 60 bits (for example, Non-Patent Document 3). reference).

図17は、圧縮センシングを行う信号処理装置の構成例を示している。なお、同図において、図15と同一部分には同一符号を付している。
図17に示す信号処理装置において、AD変換部1001は、アナログの入力信号をデジタル信号に変換する。
ランダム測定行列生成部1002は、ランダム変数から成るランダム測定行列を生成する。
圧縮センシング部1003は、ランダム測定行列生成部1002が生成したランダム測定行列を利用して、AD変換部1001から入力したデジタル信号の圧縮を行い、圧縮データを出力する。
ランダム復元行列生成部1004は、ランダム測定行列にIFFT(Inverse fast Fourier transform)行列を乗算することによってランダム復元行列を生成する。
符号判定部1006は、圧縮センシング部1003が出力した圧縮データの符号について、図16にて説明した符号判定を行って、符号情報のみを残すことにより1ビット圧縮データを生成する。
信号復元部1005は、符号判定部1006が出力した1ビット圧縮データについて、ランダム測定行列生成部1002が生成したランダム測定行列を利用して復元し、復元信号を出力する。
FIG. 17 shows a configuration example of a signal processing device that performs compression sensing. In this figure, the same parts as those in FIG.
In the signal processing device illustrated in FIG. 17, the AD conversion unit 1001 converts an analog input signal into a digital signal.
The random measurement matrix generation unit 1002 generates a random measurement matrix composed of random variables.
The compression sensing unit 1003 compresses the digital signal input from the AD conversion unit 1001 using the random measurement matrix generated by the random measurement matrix generation unit 1002, and outputs compressed data.
The random restoration matrix generation unit 1004 generates a random restoration matrix by multiplying the random measurement matrix by an IFFT (Inverse fast Fourier transform) matrix.
The code determination unit 1006 performs the code determination described with reference to FIG. 16 on the code of the compressed data output by the compression sensing unit 1003, and generates 1-bit compressed data by leaving only the code information.
The signal restoration unit 1005 restores the 1-bit compressed data output from the code determination unit 1006 using the random measurement matrix generated by the random measurement matrix generation unit 1002 and outputs a 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 Random Projections: Universal Encoding Strategies?” IEEE Transaction on Information Theory, pp. 5406-5425, December, 2006.E. Candes et al., “Near-Optimal Signal Recovery from Random Projections: Universal Encoding Strategies?” IEEE Transaction on Information Theory, pp. 5406-5425, December, 2006. L. Jacques et al., “Robust 1-Bit Compressive Sensing via Binary Stable Embeddings of Sparse Vectors,” CoRR abs/1104.3160, 2011.L. Jacques et al., “Robust 1-Bit Compressive Sensing via Binary Stable Embeddings of Sparse Vectors,” CoRR abs / 1104.3160, 2011.

1ビット圧縮センシングにおいては、圧縮によって信号の絶対値の情報が失われる。
一例として、図18には、圧縮前の元信号1(10、0、20、−30、0)と元信号2(0.1、0、0.2、−0.3、0)とが示されている。元信号1と元信号2は、それぞれ、周波数領域の各係数の割合は同じで絶対値のみが異なる信号である。このような元信号1と元信号2とを、それぞれ1ビット圧縮センシングにより圧縮し、復元した場合、元信号1の復元信号と、元信号2の復元信号は、絶対値の情報が喪失することにより、図示するように同じ信号になる。
In 1-bit compressed sensing, information on the absolute value of a signal is lost due to compression.
As an example, FIG. 18 shows the original signal 1 (10, 0, 20, -30, 0) and the original signal 2 (0.1, 0, 0.2, -0.3, 0) before compression. It is shown. The original signal 1 and the original signal 2 are signals in which the ratio of each coefficient in the frequency domain is the same and only the absolute value is different. When such original signal 1 and original signal 2 are respectively compressed and restored by 1-bit compression sensing, the absolute value information is lost in the restored signal of original signal 1 and the restored signal of original signal 2. As a result, the same signal is obtained.

より具体的には、図19に示すように、圧縮の過程までは、元信号の絶対値の情報が保存されている。しかし、符号判定部1006による符号判定により、圧縮データからは元信号の絶対値の成分が除去されて、符号情報のみが取り出される。このように、1ビット圧縮センシングにおいては、元信号の絶対値の情報が喪失する。元信号1と元信号2とで1ビット圧縮データは互いに同じであるため、同図にも示すように、復元信号が同じ信号になる。   More specifically, as shown in FIG. 19, information on the absolute value of the original signal is stored until the compression process. However, the code determination by the code determination unit 1006 removes the component of the absolute value of the original signal from the compressed data and extracts only the code information. Thus, in 1-bit compressed sensing, information on the absolute value of the original signal is lost. Since the original signal 1 and the original signal 2 have the same 1-bit compressed data, the restored signal is the same signal as shown in FIG.

上記のように元信号の絶対値の情報の喪失により、時間領域で疎な信号(時間軸において信号成分が存在する部分と存在しない部分とに分けられる信号)に対して雑音が増加する。
具体例として、図20には、時間領域において疎である元信号と、元信号について1ビット圧縮センシングによる圧縮と復元を行って得られた復元信号とが示されている。元信号は、時間軸において、有効な信号(有効信号)が有さない無信号部分T1と有効な信号を有する有信号部分T2とが存在する。なお、無信号部分T1と有信号部分T2のいずれにおいても雑音は重畳している。
このような信号について1ビット圧縮センシングと復元を行うと、これまでに説明したように絶対値の情報が失われる。これにより、復元信号においては、たとえ元信号のSNR(Signal to Noise Ratio:信号対雑音比)が高かったとしても、雑音の絶対値が増幅されてしまう。
As described above, due to the loss of information on the absolute value of the original signal, noise increases with respect to a sparse signal in the time domain (a signal divided into a portion where a signal component exists and a portion where no signal component exists on the time axis).
As a specific example, FIG. 20 shows an original signal that is sparse in the time domain, and a restored signal obtained by compressing and restoring the original signal by 1-bit compression sensing. The original signal has a non-signal portion T1 having no effective signal (effective signal) and a signal portion T2 having an effective signal on the time axis. Note that noise is superimposed on both the non-signal portion T1 and the signal portion T2.
When 1-bit compressed sensing and restoration are performed on such a signal, the absolute value information is lost as described above. As a result, in the restored signal, even if the SNR (Signal to Noise Ratio) of the original signal is high, the absolute value of the noise is amplified.

本発明は、圧縮データを復元して得られる復元信号における雑音を抑制する技術の提供を目的とする。   An object of the present invention is to provide a technique for suppressing noise in a decompressed signal obtained by decompressing compressed data.

本発明の一態様は、ランダム測定行列の生成に利用する測定行列生成パラメータの生成と、ランダム復元行列の生成に利用する復元行列生成パラメータの生成と、2ビット量子化に利用する量子化閾値の生成とを行う制御部と、前記測定行列生成パラメータを利用して、前記ランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成部と、前記ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシング部と、前記量子化閾値を利用して、前記圧縮センシング部が出力する圧縮信号の2ビット量子化を行う2ビット量子化部と、前記復元行列生成パラメータを利用してランダム復元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を利用して2ビット量子化された信号の復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を前記制御部に通知する信号復元部とを備える信号処理システムである。   One aspect of the present invention is to generate a measurement matrix generation parameter used for generating a random measurement matrix, a recovery matrix generation parameter used for generating a random recovery matrix, and a quantization threshold used for 2-bit quantization. A control unit that performs generation, a random measurement matrix generation unit that generates the random measurement matrix using the measurement matrix generation parameter, a compressed sensing unit that compresses a signal using the random measurement matrix, A 2-bit quantization unit that performs 2-bit quantization of the compressed signal output from the compressed sensing unit using the quantization threshold, and a random restoration matrix that generates a random restoration matrix using the restoration matrix generation parameter When generating a 2-bit quantized signal using the generator and the random recovery matrix, and outputting the recovered signal obtained by the recovery Moni, a signal processing system and a signal restoration unit for notifying the restored result to the control unit.

本発明の一態様は、リモート局と中央局とを備え、前記リモート局は、測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成部と、前記ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシング部と、量子化閾値を利用して、圧縮センシング部が出力する信号の2ビット量子化を行い、2ビット量子化された信号を前記中央局に送信する2ビット量子化部とを備え、前記中央局は、前記測定行列生成パラメータの生成と、復元行列生成パラメータの生成と、前記量子化閾値の生成とを行い、生成した測定行列生成パラメータと、生成した量子化閾値を前記リモート局に送信する制御部と、生成された復元行列生成パラメータを利用してランダム復元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を利用して2ビット量子化された信号の復元を行い、復元により得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を前記制御部に通知する信号復元部とを備える信号処理システムである。   One aspect of the present invention includes a remote station and a central station, and the remote station uses a measurement matrix generation parameter to generate a random measurement matrix, and uses the random measurement matrix. A compressed sensing unit that compresses a signal and a 2-bit quantum that performs 2-bit quantization of a signal output from the compressed sensing unit using a quantization threshold and transmits the 2-bit quantized signal to the central station The central station performs the generation of the measurement matrix generation parameter, the generation of the restoration matrix generation parameter, and the generation of the quantization threshold, the generated measurement matrix generation parameter, and the generated quantization A control unit that transmits a threshold to the remote station; a random restoration matrix generation unit that generates a random restoration matrix using the generated restoration matrix generation parameter; and A signal processing system comprising: a signal restoration unit that restores a 2-bit quantized signal using a restoration matrix, outputs a restoration signal obtained by the restoration, and notifies the control unit of the restoration result .

本発明の一態様は、上記の信号処理システムであって、前記信号復元部は、2ビット量子化された信号のうち、前記圧縮センシング部が出力する信号の絶対値が量子化閾値以上であることを第1ビットが示している信号については復元し、前記圧縮センシング部が出力する信号の絶対値が量子化閾値未満であることを第1ビットが示している信号については復元しない。   One aspect of the present invention is the above-described signal processing system, in which the signal restoration unit has an absolute value of a signal output by the compressed sensing unit out of a 2-bit quantized signal that is equal to or greater than a quantization threshold. This is restored for the signal indicated by the first bit, and is not restored for the signal indicated by the first bit that the absolute value of the signal output from the compressed sensing unit is less than the quantization threshold.

本発明の一態様は、ランダム測定行列の生成に利用する測定行列生成パラメータと、ランダム復元行列の生成に利用する復元行列生成パラメータの生成と、有効信号の有無の判定に利用する絶対値判定閾値の生成とを行う制御部と、前記測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成部と、前記ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシング部と、前記圧縮センシング部が出力する圧縮信号の絶対値の和が前記絶対値判定閾値以上であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有することを示す信号判定値を付与した信号を出力し、圧縮信号の絶対値の和が前記絶対値判定閾値未満であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有さないことを示す信号判定値を付与した信号を出力する絶対値判定部と、前記絶対値判定部が出力した信号における圧縮信号がゼロ以上であれば、正の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、ゼロ未満であれば負の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、前記信号判定値と前記符号判定値とを含む信号を出力する符号判定部と、前記復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成するランダム復元行列生成部と、前記符号判定部が出力した信号における符号判定値について前記ランダム復元行列を利用して復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに復元結果を前記制御部に通知する信号復元部とを備える信号処理システムである。   One aspect of the present invention is a measurement matrix generation parameter used for generation of a random measurement matrix, generation of a restoration matrix generation parameter used for generation of a random recovery matrix, and an absolute value determination threshold used for determination of the presence / absence of an effective signal A control unit that generates, a random measurement matrix generation unit that generates a random measurement matrix using the measurement matrix generation parameter, a compressed sensing unit that compresses a signal using the random measurement matrix, If the sum of the absolute values of the compressed signals output by the compression sensing unit is greater than or equal to the absolute value determination threshold, a signal with a signal determination value indicating that the compressed signal has an effective signal is output, and the compressed signal If the sum of the absolute values is less than the absolute value determination threshold, an absolute value determination that outputs a signal with a signal determination value indicating that the compressed signal does not have a valid signal is output. And the compressed signal in the signal output by the absolute value determination unit is converted to a sign determination value indicating a positive value if the compression signal is zero or more, and a negative value if less than zero A code determination unit that converts the compressed signal into a code determination value indicating that there is a signal, outputs a signal including the signal determination value and the code determination value, and generates a random recovery matrix using the recovery matrix generation parameter A random restoration matrix generation unit that performs the restoration using the random restoration matrix for the code determination value in the signal output from the code determination unit, outputs a restoration signal obtained by the restoration, and outputs the restoration result to the control unit It is a signal processing system provided with the signal restoration part to notify.

本発明の一態様は、リモート局と中央局とを備え、前記リモート局は、測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成部と、ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシング部と、前記圧縮センシング部が出力する圧縮信号の絶対値の和が絶対値判定閾値以上であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有することを示す信号判定値を付与した信号を出力し、圧縮信号の絶対値の和が絶対値判定閾値未満であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有さないことを示す信号判定値を付与した信号を出力する絶対値判定部と、前記絶対値判定部が出力した信号における圧縮信号がゼロ以上であれば正の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、ゼロ未満であれば負の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、前記信号判定値と前記符号判定値とを含む信号を出力する符号判定部とを備え、前記中央局は、前記測定行列生成パラメータと、復元行列生成パラメータの生成と、前記絶対値判定閾値の生成とを行う制御部と、前記復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成するランダム復元行列生成部と、前記符号判定部が出力した信号における符号判定値について前記ランダム復元行列を利用して復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに復元結果を前記制御部に通知する信号復元部とを備える信号処理システムである。   One aspect of the present invention includes a remote station and a central station, and the remote station generates a random measurement matrix using a measurement matrix generation parameter, and a signal using the random measurement matrix. And a signal determination value indicating that the compressed signal has an effective signal if the sum of absolute values of the compressed signals output from the compressed sensing unit is equal to or greater than an absolute value determination threshold value. Absolute value judgment that outputs a signal with a signal judgment value indicating that the compressed signal does not have a valid signal if the sum of the absolute values of the compressed signals is less than an absolute value judgment threshold. And the compression signal in the signal output by the absolute value determination unit is converted to a sign determination value indicating a positive value if the compression signal is greater than or equal to zero, and a negative value if less than zero about A code determination unit that converts the compressed signal into a code determination value, and outputs a signal including the signal determination value and the code determination value, and the central station generates the measurement matrix generation parameter, and a restoration matrix generation A control unit that generates a parameter and the absolute value determination threshold; a random restoration matrix generation unit that generates a random restoration matrix using the restoration matrix generation parameter; and a signal output from the code determination unit The signal processing system includes a signal restoration unit that performs restoration using the random restoration matrix on the code determination value, outputs a restoration signal obtained by restoration, and notifies the control unit of the restoration result.

本発明の一態様は、上記の信号処理システムであって、前記信号復元部は、前記符号判定部が出力した信号のうち、有効信号を有することを示す信号判定値が付与された信号について復元処理を行い、有効信号を有さないことを示す信号判定値が付与された信号については復元を行わない。   One aspect of the present invention is the above-described signal processing system, wherein the signal restoration unit restores a signal to which a signal determination value indicating that it has an effective signal is given from among the signals output from the code determination unit. Processing is performed, and a signal to which a signal determination value indicating that no valid signal is provided is not restored.

本発明の一態様は、ランダム測定行列の生成に利用する測定行列生成パラメータの生成と、ランダム復元行列の生成に利用する復元行列生成パラメータの生成と、2ビット量子化に利用する量子化閾値の生成とを行う制御ステップと、前記測定行列生成パラメータを利用して、前記ランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成ステップと、前記ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシングステップと、前記量子化閾値を利用して、前記圧縮センシングステップが出力する圧縮信号の2ビット量子化を行う2ビット量子化ステップと、前記復元行列生成パラメータを利用してランダム復元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を利用して2ビット量子化された信号の復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を前記制御ステップに通知する信号復元ステップとを備える信号処理方法である。   One aspect of the present invention is to generate a measurement matrix generation parameter used for generating a random measurement matrix, a recovery matrix generation parameter used for generating a random recovery matrix, and a quantization threshold used for 2-bit quantization. A control step for generating, a random measurement matrix generating step for generating the random measurement matrix using the measurement matrix generation parameter, a compressed sensing step for compressing a signal using the random measurement matrix, A 2-bit quantization step for performing 2-bit quantization of the compressed signal output from the compressed sensing step using the quantization threshold, and a random recovery matrix for generating a random recovery matrix using the recovery matrix generation parameter And generating a 2-bit quantized signal using the random recovery matrix and generating the recovered signal Therefore it outputs the resulting recovered signal is a signal processing method and a signal restoration step of notifying the restored result to the control step.

本発明の一態様は、ランダム測定行列の生成に利用する測定行列生成パラメータと、ランダム復元行列の生成に利用する復元行列生成パラメータの生成と、有効信号の有無の判定に利用する絶対値判定閾値の生成とを行う制御ステップと、前記測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成ステップと、前記ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシングステップと、前記圧縮センシングステップが出力する圧縮信号の絶対値の和が前記絶対値判定閾値以上であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有することを示す信号判定値を付与した信号を出力し、圧縮信号の絶対値の和が前記絶対値判定閾値未満であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有さないことを示す信号判定値を付与した信号を出力する絶対値判定ステップと、前記絶対値判定ステップが出力した信号における圧縮信号がゼロ以上であれば、正の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、ゼロ未満であれば負の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、前記信号判定値と前記符号判定値とを含む信号を出力する符号判定ステップと、前記復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成するランダム復元行列生成ステップと、前記符号判定ステップが出力した信号における符号判定値について前記ランダム復元行列を利用して復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに復元結果を前記制御ステップに通知する信号復元ステップとを備える信号処理方法である。   One aspect of the present invention is a measurement matrix generation parameter used for generation of a random measurement matrix, generation of a restoration matrix generation parameter used for generation of a random recovery matrix, and an absolute value determination threshold used for determination of the presence / absence of an effective signal A control step for generating, a random measurement matrix generation step for generating a random measurement matrix using the measurement matrix generation parameter, a compressed sensing step for compressing a signal using the random measurement matrix, If the sum of absolute values of the compressed signals output by the compression sensing step is equal to or greater than the absolute value determination threshold, a signal with a signal determination value indicating that the compressed signal has an effective signal is output, and the compressed signal If the sum of absolute values is less than the absolute value determination threshold, a signal determination value indicating that the compressed signal does not have a valid signal is assigned. An absolute value determining step for outputting a signal, and if the compressed signal in the signal output by the absolute value determining step is zero or more, the compressed signal is converted to a sign determination value indicating a positive value and less than zero If so, a code determination step of converting the compressed signal into a code determination value indicating a negative value and outputting a signal including the signal determination value and the code determination value, and using the restoration matrix generation parameter Then, a random restoration matrix generation step for generating a random restoration matrix and a code decision value in the signal output by the code decision step are restored using the random restoration matrix, and a restoration signal obtained by the restoration is output. And a signal restoration step of notifying a restoration result to the control step.

本発明によれば、圧縮データを復元して得られる復元信号における雑音を抑制することが可能になる。   According to the present invention, it is possible to suppress noise in a decompressed signal obtained by decompressing compressed data.

第1実施形態における信号処理システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the signal processing system in 1st Embodiment. 第1実施形態における信号処理システムが実行する2ビット量子化の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of 2 bit quantization which the signal processing system in 1st Embodiment performs. 第1実施形態における信号処理システムが実行する処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence which the signal processing system in 1st Embodiment performs. 第3実施形態における信号処理システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the signal processing system in 3rd Embodiment. 第3実施形態における信号処理システムが実行する絶対値判定と符号判定の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the absolute value determination and sign determination which the signal processing system in 3rd Embodiment performs. 第3実施形態における信号処理システムが実行する処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence which the signal processing system in 3rd Embodiment performs. 第5から第8実施形態における信号処理システムが適用される通信システムの全体構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of whole structure of the communication system with which the signal processing system in 5th-8th embodiment is applied. 第5実施形態の信号処理システムにおけるリモート局と中央局の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the remote station in the signal processing system of 5th Embodiment, and a central station. 第5実施形態の信号処理システムにおけるリモート局が実行する処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence which the remote station in the signal processing system of 5th Embodiment performs. 第5実施形態の信号処理システムにおける中央局が実行する処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence which the central station in the signal processing system of 5th Embodiment performs. 第7実施形態の信号処理システムにおけるリモート局と中央局の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the remote station and central station in the signal processing system of 7th Embodiment. 第7実施形態の信号処理システムにおけるリモート局が実行する処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence which the remote station in the signal processing system of 7th Embodiment performs. 第7実施形態の信号処理システムにおける中央局が実行する処理手順例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a process sequence which the central station in the signal processing system of 7th Embodiment performs. 圧縮センシングの概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of compression sensing. 圧縮センシングを行う信号処理装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the signal processing apparatus which performs compression sensing. 1ビット圧縮センシングの概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of 1 bit compression sensing. 1ビット圧縮センシングを行う信号処理装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the signal processing apparatus which performs 1 bit compression sensing. 1ビット圧縮センシングと復号により、復元信号から元信号の絶対値の情報が喪失することを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically that the information of the absolute value of an original signal is lost from a decompression | restoration signal by 1 bit compression sensing and decoding. 1ビット圧縮センシングと復号により、復元信号から元信号の絶対値の情報が喪失することについての一具体例を示す図である。It is a figure which shows one specific example about the information of the absolute value of an original signal being lost from a decompression | restoration signal by 1 bit compression sensing and decoding. 1ビット圧縮センシングにおける元信号と復元信号を比較して示す図である。It is a figure which compares and shows the original signal and decompression | restoration signal in 1 bit compression sensing.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態における信号処理システムの構成例を示している。
同図に示す信号処理システムは、AD変換部101、ランダム測定行列生成部102、圧縮センシング部103、2ビット量子化部104、ランダム復元行列生成部105、信号復元部106及び制御部107を備える。
<First Embodiment>
FIG. 1 shows a configuration example of a signal processing system according to the first embodiment of the present invention.
The signal processing system shown in the figure includes an AD conversion unit 101, a random measurement matrix generation unit 102, a compressed sensing unit 103, a 2-bit quantization unit 104, a random restoration matrix generation unit 105, a signal restoration unit 106, and a control unit 107. .

AD変換部101は、アナログの入力信号をデジタルに変換する。AD変換部101が入力する信号は、例えば通信により受信した信号である。
ランダム測定行列生成部102は、ランダム測定行列の生成に利用するパラメータ(測定行列生成パラメータ)を利用してランダム測定行列を生成する。ランダム測定行列生成部102は、制御部107から測定行列生成パラメータを入力する。ランダム測定行列は、例えば、ランダム測定行列の行数及び列数、ランダム測定行列を形成するするランダム変数の種類などである。
The AD conversion unit 101 converts an analog input signal into digital. The signal input by the AD conversion unit 101 is a signal received through communication, for example.
The random measurement matrix generation unit 102 generates a random measurement matrix using a parameter (measurement matrix generation parameter) used for generating a random measurement matrix. The random measurement matrix generation unit 102 receives measurement matrix generation parameters from the control unit 107. The random measurement matrix is, for example, the number of rows and columns of the random measurement matrix, the type of random variable that forms the random measurement matrix, and the like.

圧縮センシング部103は、ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う。
このために、圧縮センシング部103は、AD変換部101から入力したデジタルの信号と、ランダム測定行列生成部102が生成したランダム測定行列との行列演算(乗算)を実行する。
この際に、圧縮センシング部103は、AD変換部101から入力する信号をランダム測定行列の列数ごとに分けて順次的に行列演算を行う。たとえば、AD変換部101から毎秒1000個のデータが出力される場合、ランダム測定行列の行数が40、列数が100(40行×100列のランダム行列)であれば、AD変換部101から出力される信号を、ランダム測定行列の列数に対応させて100個ずつ順次分割してランダム測定行列と行列演算を行う。この場合、AD変換部101から1秒あたりに出力される1000個の信号は、10個の100行×1列のベクトルに分けられ、40行×100列のランダム測定行列と行列演算が行われ、10個の40行×1列のベクトルが生成される。このように生成される40行×1列のベクトルが圧縮データである。
The compression sensing unit 103 compresses a signal using a random measurement matrix.
For this purpose, the compressed sensing unit 103 performs a matrix operation (multiplication) between the digital signal input from the AD conversion unit 101 and the random measurement matrix generated by the random measurement matrix generation unit 102.
At this time, the compressed sensing unit 103 divides the signal input from the AD conversion unit 101 for each number of columns of the random measurement matrix and sequentially performs matrix calculation. For example, when 1000 pieces of data per second are output from the AD conversion unit 101, if the number of rows of the random measurement matrix is 40 and the number of columns is 100 (random matrix of 40 rows × 100 columns), the AD conversion unit 101 The signal to be output is sequentially divided by 100 in correspondence with the number of columns of the random measurement matrix, and the random measurement matrix and the matrix operation are performed. In this case, 1000 signals output per second from the AD converter 101 are divided into 10 100 rows × 1 column vectors, and 40 rows × 100 columns random measurement matrix and matrix calculation are performed. Ten vectors of 40 rows × 1 column are generated. A vector of 40 rows × 1 column generated in this way is compressed data.

2ビット量子化部104は、制御部107から入力した量子化閾値を利用して、圧縮センシング部103が出力する圧縮信号(圧縮データ)の2ビット量子化を行う。   The 2-bit quantization unit 104 performs 2-bit quantization of the compressed signal (compressed data) output from the compressed sensing unit 103 using the quantization threshold input from the control unit 107.

図2は、2ビット量子化部104が実行する2ビット量子化の一具体例を示している。
同図においては、圧縮センシング部103により圧縮された圧縮データと、圧縮データについて、量子化閾値=10により2ビット量子化を行って得られた2ビット量子化データが示されている。
2ビット量子化部104は、圧縮データの絶対値が量子化閾値以上(10以上)であれば、2ビット量子化データの第1ビットを「1」とする。一方、圧縮データの絶対値が量子化閾値未満であれば、2ビット量子化データの第1ビットを「0」とする。
また、2ビット量子化部104は、圧縮データが0以上であれば2ビット量子化データの第2ビットを「1」とし、圧縮データが0未満(負の値)であれば2ビット量子化データの第2ビットを「0」とする。
このように、2ビット量子化部104は、圧縮データの2ビット量子化を実行する。
FIG. 2 shows a specific example of 2-bit quantization performed by the 2-bit quantization unit 104.
In the figure, compressed data compressed by the compression sensing unit 103 and 2-bit quantized data obtained by performing 2-bit quantization on the compressed data with a quantization threshold = 10 are shown.
The 2-bit quantization unit 104 sets the first bit of the 2-bit quantized data to “1” if the absolute value of the compressed data is equal to or greater than the quantization threshold (10 or more). On the other hand, if the absolute value of the compressed data is less than the quantization threshold, the first bit of the 2-bit quantized data is set to “0”.
The 2-bit quantization unit 104 sets the second bit of the 2-bit quantized data to “1” if the compressed data is 0 or more, and 2-bit quantization if the compressed data is less than 0 (negative value). The second bit of data is set to “0”.
Thus, the 2-bit quantization unit 104 performs 2-bit quantization of the compressed data.

説明を図1に戻す。
ランダム復元行列生成部105は、復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成する。
ここで、復元行列生成パラメータは、例えば、測定行例生成パラメータと同じでよい。ランダム復元行列生成部105は、復元行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成し、生成したランダム測定行列の右側に信号の基底の逆変換基底行列を乗算することにより、ランダム復元行列を生成する。
Returning to FIG.
The random restoration matrix generation unit 105 generates a random restoration matrix using a restoration matrix generation parameter.
Here, the restoration matrix generation parameter may be the same as the measurement row example generation parameter, for example. The random restoration matrix generation unit 105 generates a random measurement matrix using a restoration matrix generation parameter, and generates a random restoration matrix by multiplying the right side of the generated random measurement matrix by an inverse base matrix of a signal basis. To do.

一例として、ランダム測定行列が40行×100列によるランダム行列の場合、このランダム測定行列の右側に、100行×100列のIFFT(Inverse fast Fourier transform)行列を乗算し、40行×100列のランダム復元行列を生成する。
この場合において、信号を別の基底で復元する場合は、その基底の逆変換を用いればよい。例えば、周波数領域の係数の復元ではなく、DCT(Discrete Cosine Transform)領域の係数を復元する場合は、IFFTの行列の代わりにIDCT(Inverse Discrete Cosine Transform)行列を乗算することによりランダム復元行列を生成する。
ランダム復元行列生成部105は、ランダム測定行列の生成に用いるパラメータや基底の種類を制御部107から入力する。
As an example, when the random measurement matrix is a random matrix with 40 rows × 100 columns, the right side of the random measurement matrix is multiplied by an IFFT (Inverse fast Fourier transform) matrix of 100 rows × 100 columns to obtain 40 rows × 100 columns. Generate a random restoration matrix.
In this case, when the signal is restored on another basis, the inverse transform of that basis may be used. For example, when restoring the coefficients in the DCT (Discrete Cosine Transform) domain instead of restoring the coefficients in the frequency domain, a random restoration matrix is generated by multiplying the IDCT (Inverse Discrete Cosine Transform) matrix instead of the IFFT matrix To do.
The random restoration matrix generation unit 105 inputs parameters and base types used for generation of the random measurement matrix from the control unit 107.

信号復元部106は、2ビット量子化部104により2ビット量子化された信号の復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を制御部107に通知する。
信号復元部106は、信号の復号にあたり、ランダム復元行列生成部105が生成したランダム復元行列と2ビット量子化部104が出力する信号(2ビット量子化データ)とを利用する。また、信号復元部106は、例えばBIHT(Binary Iterative Hard Thresholding)などの復元アルゴリズムを用いて信号の復元を行うことができる。
The signal restoration unit 106 restores the signal that has been 2-bit quantized by the 2-bit quantization unit 104, outputs a restoration signal obtained by the restoration, and notifies the control unit 107 of the restoration result.
The signal restoration unit 106 uses the random restoration matrix generated by the random restoration matrix generation unit 105 and the signal (2-bit quantized data) output from the 2-bit quantization unit 104 when decoding the signal. Further, the signal restoration unit 106 can restore the signal by using a restoration algorithm such as BIHT (Binary Iterative Hard Thresholding).

信号復元部106は、2ビット量子化部104が出力する2ビット量子化データの2ビットのうち、第2ビットのみを用いて信号の復元を行う。
例えば、2ビット量子化部の出力が(10、01、10、00、11)という5つの2ビット量子化データである場合、信号復元部106は、これらの2ビット量子化データの第2ビットである(0、1、0、0、1)と、ランダム復元行列とを利用して復元を行う。
The signal restoration unit 106 performs signal restoration using only the second bit of the two bits of the 2-bit quantized data output from the 2-bit quantization unit 104.
For example, when the output of the 2-bit quantizing unit is five 2-bit quantized data (10, 01, 10, 00, 11), the signal restoration unit 106 outputs the second bit of these 2-bit quantized data. (0, 1, 0, 0, 1) and a random restoration matrix are used for restoration.

一方、2ビット量子化データの第1ビットについては、信号有無の判定に利用される。
具体的に、2ビット量子化データが(00、01、00、00、01)の場合、信号復元部106は、第1ビットがすべて「0」であるため、この2ビット量子化データに対応する信号部分は、雑音のみで有効な信号(有効信号)を有さない無信号部分であると判定する。
これに対して、2ビット量子化データとしての2ビットにおける第1ビットが「1」であれば、この2ビット量子化データを利用して復元される復元信号は有効信号を有している有信号部分であると判定する。
信号復元部106は、復元により得た復元信号を出力する。また、信号復元部106は、復元信号と有信号部分と無信号部分についての判定結果などによる復元結果を制御部107に通知する。
On the other hand, the first bit of the 2-bit quantized data is used for determining the presence or absence of a signal.
Specifically, when the 2-bit quantized data is (00, 01, 00, 00, 01), the signal restoration unit 106 corresponds to the 2-bit quantized data because the first bits are all “0”. The signal portion to be determined is a no-signal portion that does not have an effective signal (effective signal) only with noise.
On the other hand, if the first bit in the 2 bits as the 2-bit quantized data is “1”, the restored signal restored using the 2-bit quantized data has a valid signal. The signal part is determined.
The signal restoration unit 106 outputs a restoration signal obtained by the restoration. Further, the signal restoration unit 106 notifies the control unit 107 of a restoration result based on a determination result on the restoration signal, the signaled portion, and the non-signal portion.

制御部107は、測定行列生成パラメータの生成と、復元行列生成パラメータの生成と、量子化閾値の生成とを行う。前述のように、測定行列生成パラメータは、ランダム測定行列生成部102がランダム測定行列を生成するのに利用される。復元行列生成パラメータは、ランダム復元行列生成部105がランダム復元行列を生成するのに利用される。量子化閾値は、2ビット量子化部104が2ビット量子化を行うのに利用する。
また、制御部107は、信号復元部106から出力される復元結果の情報を利用して、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、量子化閾値を更新する。
The control unit 107 generates a measurement matrix generation parameter, a restoration matrix generation parameter, and a quantization threshold. As described above, the measurement matrix generation parameter is used by the random measurement matrix generation unit 102 to generate a random measurement matrix. The restoration matrix generation parameter is used by the random restoration matrix generation unit 105 to generate a random restoration matrix. The quantization threshold is used by the 2-bit quantization unit 104 to perform 2-bit quantization.
In addition, the control unit 107 updates the measurement matrix generation parameter, the recovery matrix generation parameter, and the quantization threshold using the information on the recovery result output from the signal recovery unit 106.

図3のフローチャートは、図1に示した信号処理システムが実行する処理手順例を示している。
AD変換部101は、アナログの入力信号をデジタルに変換する(ステップS101)。
制御部107は、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、量子化閾値を生成する(ステップS102)。また、制御部107は、同じステップS102において、信号復元部106が出力する復元結果に基づいて、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、量子化閾値を更新する。
The flowchart of FIG. 3 shows an example of a processing procedure executed by the signal processing system shown in FIG.
The AD conversion unit 101 converts an analog input signal into digital (step S101).
The control unit 107 generates a measurement matrix generation parameter, a restoration matrix generation parameter, and a quantization threshold (Step S102). Further, in the same step S102, the control unit 107 updates the measurement matrix generation parameter, the recovery matrix generation parameter, and the quantization threshold based on the recovery result output from the signal recovery unit 106.

ランダム測定行列生成部102は、ステップS102により制御部107が生成した測定行列生成パラメータを入力し、入力した測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成する(ステップS103)。   The random measurement matrix generation unit 102 receives the measurement matrix generation parameter generated by the control unit 107 in step S102, and generates a random measurement matrix using the input measurement matrix generation parameter (step S103).

圧縮センシング部103は、ステップS103によりランダム測定行列生成部102が生成したランダム測定行列を利用して、AD変換部101から出力された信号を圧縮し、圧縮データを出力する(ステップS104)。
2ビット量子化部104は、ステップS102により制御部107が生成した量子化閾値を入力し、入力した量子化閾値を利用して圧縮センシング部103が出力する圧縮データの2ビット量子化を行う(ステップS105)。
The compressed sensing unit 103 uses the random measurement matrix generated by the random measurement matrix generation unit 102 in step S103, compresses the signal output from the AD conversion unit 101, and outputs compressed data (step S104).
The 2-bit quantization unit 104 receives the quantization threshold generated by the control unit 107 in step S102, and performs 2-bit quantization of the compressed data output from the compression sensing unit 103 using the input quantization threshold ( Step S105).

ランダム復元行列生成部105は、制御部107から復元行列生成パラメータを入力し、入力した復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成する(ステップS106)。
信号復元部106は、ランダム復元行列生成部105が生成したランダム復元行列を利用して2ビット量子化データを復元し、復元により得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を制御部107に出力する(ステップS107)。
The random restoration matrix generation unit 105 receives the restoration matrix generation parameter from the control unit 107, and generates a random restoration matrix using the input restoration matrix generation parameter (step S106).
The signal restoration unit 106 restores the 2-bit quantized data using the random restoration matrix generated by the random restoration matrix generation unit 105, outputs a restoration signal obtained by the restoration, and outputs the restoration result to the control unit 107. Output (step S107).

<第2実施形態>
続いて、第2実施形態について説明する。第2実施形態における信号処理システムの構成例は、図1と同様でよい。
先の第1実施形態における信号復元部106は有効信号の有無に係わらず復元を行うようにされていた。
これに対して、第2実施形態における信号復元部106は、有効信号を有する2ビット量子化データについてのみ復元を行い、有効信号を有さない2ビット量子化データについては復元を行わないように構成される。
Second Embodiment
Next, the second embodiment will be described. A configuration example of the signal processing system in the second embodiment may be the same as that in FIG.
The signal restoration unit 106 in the previous first embodiment performs restoration regardless of the presence or absence of a valid signal.
In contrast, the signal restoration unit 106 in the second embodiment performs restoration only for 2-bit quantized data having an effective signal, and does not perform restoration for 2-bit quantized data having no effective signal. Composed.

つまり、信号復元部106は、2ビット量子化部104により2ビット量子化された信号(2ビット量子化データ)のうち、第1ビットが「1」の2ビット量子化データについては復元を行い、第1ビットが「0」の2ビット量子化データについては復元を行わないようにする。
例えば、2ビット量子化データが(10、01、10、00、11)と(00、01、00、00、01)の場合は以下のようになる。この場合、(10、01、10、00、11)の2ビット量子化データには、第1ビットが1の信号があり、(00、01、00、00、01)の2ビット量子化データには、第1ビットが1の信号が無い。これは、(10、01、10、00、11)の2ビット量子化データが有効信号を有することを示し、(00、01、00、00、01)の2ビット量子化データが有効信号を有しておらず、雑音成分のみであることを示している。
That is, the signal restoration unit 106 performs restoration on the 2-bit quantized data in which the first bit is “1” among the signals (2-bit quantized data) quantized by the 2-bit quantizing unit 104. The 2-bit quantized data whose first bit is “0” is not restored.
For example, when the 2-bit quantized data is (10, 01, 10, 00, 11) and (00, 01, 00, 00, 01), it is as follows. In this case, the 2-bit quantized data (10, 01, 10, 00, 11) includes a signal whose first bit is 1, and the 2-bit quantized data (00, 01, 00, 00, 01). Does not have a signal whose first bit is 1. This indicates that the 2-bit quantized data (10, 01, 10, 00, 11) has a valid signal, and the 2-bit quantized data (00, 01, 00, 00, 01) has a valid signal. It has no noise and only noise components.

そこで、信号復元部106は、(10、01、10、00、11)の2ビット量子化データについては復元を行うが、(00、01、00、00、01)の2ビット量子化データについての復元は行わないようにする。
このように、第2実施形態においては、信号復元部106が有信号部分についてのみ復元を行うようにすることで、雑音のみの成分による信号の復元は行われないようにすることができる。これにより、無駄な処理が省かれるために処理負荷の軽減が可能となる。
Therefore, the signal restoration unit 106 restores the 2-bit quantized data (10, 01, 10, 00, 11), but the 2-bit quantized data (00, 01, 00, 00, 01). Do not restore.
As described above, in the second embodiment, the signal restoration unit 106 restores only the signaled portion, whereby the signal restoration using only the noise component can be prevented. As a result, useless processing is omitted, so that the processing load can be reduced.

<第3実施形態>
続いて、第3実施形態について説明する。
図4は、第3実施形態における信号処理システムの構成例を示している。なお、同図において図1と同一部分には同一符号を付し、第1実施形態と同様の構成については説明を省略する。
<Third Embodiment>
Subsequently, the third embodiment will be described.
FIG. 4 shows a configuration example of the signal processing system in the third embodiment. In the figure, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description of the same configuration as in the first embodiment is omitted.

図4に示す信号処理システムは、AD変換部101、ランダム測定行列生成部102、圧縮センシング部103、ランダム復元行列生成部105、信号復元部106、制御部107、絶対値判定部111及び符号判定部112を備える。
図4において、AD変換部101、ランダム測定行列生成部102、圧縮センシング部103及びランダム復元行列生成部105は、図1と同様の処理を実行すればよい。
The signal processing system shown in FIG. 4 includes an AD conversion unit 101, a random measurement matrix generation unit 102, a compressed sensing unit 103, a random restoration matrix generation unit 105, a signal restoration unit 106, a control unit 107, an absolute value determination unit 111, and a code determination. The unit 112 is provided.
In FIG. 4, the AD conversion unit 101, the random measurement matrix generation unit 102, the compressed sensing unit 103, and the random restoration matrix generation unit 105 may perform the same process as in FIG. 1.

絶対値判定部111は、圧縮センシング部103が出力する圧縮データ(圧縮信号)についての絶対値判定を行う。
具体的に、絶対値判定部111は、圧縮センシング部103が出力する圧縮データ(圧縮信号)の絶対値の和が絶対値判定閾値以上であれば圧縮信号に対して有効信号を有することを示す判定ビット(信号判定値の一例)として「1」を付与した信号を出力する。また、絶対値判定部111は、圧縮信号の絶対値の和が絶対値判定閾値未満であれば圧縮信号に対して有効信号を有さないことを示す判定ビットとして「0」を付与した信号を出力する。
つまり、絶対値判定部111は、絶対値判定として、圧縮データの絶対値が一定以上であるか否かについて判定する。
なお、絶対値判定閾値は制御部107が生成する。絶対値判定部111は、制御部107が生成した絶対値判定閾値を入力する。
The absolute value determination unit 111 performs absolute value determination on the compressed data (compressed signal) output from the compressed sensing unit 103.
Specifically, the absolute value determination unit 111 indicates that the compression signal has a valid signal if the sum of the absolute values of the compressed data (compressed signal) output from the compression sensing unit 103 is equal to or greater than the absolute value determination threshold. A signal to which “1” is added as a determination bit (an example of a signal determination value) is output. Further, the absolute value determination unit 111 receives a signal to which “0” is added as a determination bit indicating that the compressed signal does not have a valid signal if the sum of the absolute values of the compressed signals is less than the absolute value determination threshold. Output.
That is, the absolute value determination unit 111 determines whether or not the absolute value of the compressed data is a certain value or more as absolute value determination.
The absolute value determination threshold is generated by the control unit 107. The absolute value determination unit 111 inputs the absolute value determination threshold generated by the control unit 107.

符号判定部112は、圧縮データについての符号判定を行う。
具体的に、符号判定部112は、絶対値判定部111が出力した信号における圧縮信号がゼロ以上であれば、「1」の符号判定データ(正の値であることを示す符号判定値の一例)に圧縮信号を変換する。一方、符号判定部112は、圧縮信号がゼロ未満であれば「0」の符号判定データ(負の値であることを示す符号判定値)に圧縮信号を変換する。そして、符号判定部112は、判定ビットと符号判定データとを含む信号(判定ビット付与符号判定データ)を出力する。
The code determination unit 112 performs code determination for the compressed data.
Specifically, the sign determination unit 112, if the compressed signal in the signal output from the absolute value determination unit 111 is greater than or equal to zero, sign determination data “1” (an example of a code determination value indicating a positive value) ) To convert the compressed signal. On the other hand, if the compressed signal is less than zero, the sign determination unit 112 converts the compressed signal into “0” sign determination data (a sign determination value indicating a negative value). Then, the code determination unit 112 outputs a signal (determination bit-added code determination data) including a determination bit and code determination data.

図5は、絶対値判定部111による絶対値判定と、符号判定部112による符号判定の例を示している。
絶対値判定部111は、圧縮センシング部103が出力した圧縮データをランダム測定行列の行数ごとに対応して分割する。図5においては、ランダム測定行列の行数が9である場合が示されている。
FIG. 5 shows an example of absolute value determination by the absolute value determination unit 111 and code determination by the code determination unit 112.
The absolute value determination unit 111 divides the compressed data output from the compressed sensing unit 103 corresponding to the number of rows of the random measurement matrix. FIG. 5 shows a case where the number of rows of the random measurement matrix is nine.

絶対値判定部111は、制御部107が生成した絶対値判定閾値を入力する。同図においては、絶対値判定閾値が100である場合の例を挙げている。絶対値判定部111は、1行分の圧縮データにおけるデータの絶対値の和を求め、求めた絶対値の和が100(絶対値判定閾値)以上であるか否かについて判定する。   The absolute value determination unit 111 inputs the absolute value determination threshold generated by the control unit 107. In the figure, an example in which the absolute value determination threshold is 100 is given. The absolute value determination unit 111 calculates the sum of the absolute values of the data in the compressed data for one row, and determines whether or not the calculated sum of the absolute values is 100 (absolute value determination threshold) or more.

そして、絶対値判定部111は、絶対値の和が100以上であれば圧縮データに1の判定ビットを付与し、100未満であれば圧縮データに0の判定ビットを付与する。
具体的に、1つ目の圧縮データは、(100、−110、250、−310、−500、180、50、−320、−50)であるから、圧縮データの絶対値の和は1870である。この場合の絶対値の和は、100以上であるから、1つ目の圧縮データには1の判定ビットが付与される。
また、次の2つ目の圧縮データは、(1、−1.1、2.5、−3.1、−5、1.8、0.5、−3.2、−0.5)であるから、圧縮データの絶対値の和は18.7である。この場合の絶対値の和は、100未満であるから、2つ目の圧縮データには0の判定ビットが付与される。
Then, the absolute value determination unit 111 assigns a determination bit of 1 to the compressed data if the sum of absolute values is 100 or more, and assigns a determination bit of 0 to the compressed data if it is less than 100.
Specifically, since the first compressed data is (100, −110, 250, −310, −500, 180, 50, −320, −50), the sum of the absolute values of the compressed data is 1870. is there. In this case, since the sum of absolute values is 100 or more, 1 determination bit is assigned to the first compressed data.
The second compressed data is (1, -1.1, 2.5, -3.1, -5, 1.8, 0.5, -3.2, -0.5). Therefore, the sum of the absolute values of the compressed data is 18.7. Since the sum of the absolute values in this case is less than 100, a determination bit of 0 is assigned to the second compressed data.

次に、符号判定部112は、絶対値判定部111によって判定ビットが付与された圧縮データ(判定ビット付与データ)について以下のように符号判定を行う。
つまり、符号判定部112は、判定ビット付与データから判定ビットを除いた部分である圧縮データの値が0以上であれば、その圧縮データを「1」に変換する。一方、判定ビットを除いた部分の圧縮データの値が0未満であれば、その圧縮データを「0」に変換する。
Next, the code determination unit 112 performs code determination on the compressed data (determination bit-added data) to which the determination bit is added by the absolute value determination unit 111 as follows.
That is, the code determination unit 112 converts the compressed data to “1” if the value of the compressed data, which is a portion obtained by removing the determination bit from the determination bit addition data, is 0 or more. On the other hand, if the value of the compressed data excluding the determination bit is less than 0, the compressed data is converted to “0”.

具体的に、図5の例では、1つ目の(100、−110、250、−310、−500、180、50、−320、−50)の圧縮データが、(1、0、1、0、0、1、1、0、0)に変換される。また、2つ目の(1、−1.1、2.5、−3.1、−5、1.8、0.5、−3.2、−0.5)は、(1、0、1、0、0、1、1、0、0)に変換される。
この際、符号判定部112は、圧縮データに付加されていた判定ビットについては、廃棄するのではなく、そのまま、符号判定結果に応じて変換したデータ(符号判定データ)に付与した信号(判定ビット付与符号判定データ)を出力する。これにより、本実施形態においては、絶対値の情報が喪失することなく維持される
Specifically, in the example of FIG. 5, the first (100, −110, 250, −310, −500, 180, 50, −320, −50) compressed data is (1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0). The second (1, -1.1, 2.5, -3.1, -5, 1.8, 0.5, -3.2, -0.5) is equivalent to (1, 0 , 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0).
At this time, the code determination unit 112 does not discard the determination bit added to the compressed data, but directly discards the signal (determination bit) attached to the data converted according to the code determination result (code determination data). (Assignment code determination data) is output. Thereby, in this embodiment, the absolute value information is maintained without loss.

説明を図4に戻す。
信号復元部106は、符号判定部112が出力した信号における符号判定データについてランダム復元行列を利用して復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに復元結果を制御部107に通知する。
信号復元部106が信号を復元するにあたっては、第1実施形態と同様にBIHTなどの復元アルゴリズムが適用されればよい。
Returning to FIG.
The signal restoration unit 106 restores the code determination data in the signal output from the code determination unit 112 by using a random restoration matrix, outputs a restoration signal obtained by the restoration, and notifies the control unit 107 of the restoration result. .
When the signal restoration unit 106 restores a signal, a restoration algorithm such as BIHT may be applied as in the first embodiment.

この際、信号復元部106は、符号判定部112が出力する信号(判定ビット付与符号判定データ)から判定ビットを除いた符号判定データを利用して復元を行う。
具体的に、図5の場合であれば、符号判定部112が出力する信号は、(1、1、0、1、0、0、1、1、0、0)と(0、1、0、1、0、0、1、1、0、0)であるが、ぞれぞれの先頭の値は判定ビットである。信号復元部106は、判定ビットを除く、(1、0、1、0、0、1、1、0、0)と(1、0、1、0、0、1、1、0、0)の各符号判定データを利用して信号の復元を行う。
At this time, the signal restoration unit 106 performs restoration using the code determination data obtained by removing the determination bit from the signal (determination bit-added code determination data) output from the code determination unit 112.
Specifically, in the case of FIG. 5, the signals output from the code determination unit 112 are (1, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0) and (0, 1, 0). 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0), but the first value of each is a determination bit. The signal restoration unit 106 excludes the determination bits, (1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0) and (1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0). The signal is restored by using each code determination data.

符号判定データに付与されている判定ビットは、有効信号の有無の判定に利用される。つまり、信号復元部106は、判定ビットが「1」であれば、符号判定データは有効信号を有する有信号部分に対応すると判定し、判定ビットが「0」であれば、対応の符号判定データは有効信号を有さない無信号部分であると判定する。
信号復元部106は、例えば復元信号と信号の有無を示す判定結果を制御部107に通知する。
The determination bit given to the code determination data is used for determining whether there is a valid signal. That is, if the determination bit is “1”, the signal restoration unit 106 determines that the code determination data corresponds to a signal portion having a valid signal, and if the determination bit is “0”, the corresponding code determination data. Is determined to be a non-signal portion having no valid signal.
For example, the signal restoration unit 106 notifies the control unit 107 of a restoration signal and a determination result indicating the presence or absence of the signal.

制御部107は、測定行列生成パラメータの生成と、復元行列生成パラメータの生成と、絶対値判定閾値の生成とを行う。   The control unit 107 generates a measurement matrix generation parameter, a restoration matrix generation parameter, and an absolute value determination threshold.

図6のフローチャートは、図4に示した第3実施形態の信号処理システムが実行する処理手順例を示している。
AD変換部101は、アナログの入力信号をデジタルに変換する(ステップS201)。
制御部107は、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、絶対値判定閾値を生成する(ステップS202)。また、制御部107は、同じステップS202において、信号復元部106が出力する復元結果に基づいて、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、絶対値判定閾値を更新する。
The flowchart of FIG. 6 shows an example of a processing procedure executed by the signal processing system of the third embodiment shown in FIG.
The AD conversion unit 101 converts an analog input signal into digital (step S201).
The control unit 107 generates a measurement matrix generation parameter, a restoration matrix generation parameter, and an absolute value determination threshold (Step S202). Further, in the same step S202, the control unit 107 updates the measurement matrix generation parameter, the recovery matrix generation parameter, and the absolute value determination threshold based on the recovery result output from the signal recovery unit 106.

ランダム測定行列生成部102は、ステップS201にて制御部107が生成した測定行列生成パラメータを入力し、入力した測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成する(ステップS203)。   The random measurement matrix generation unit 102 receives the measurement matrix generation parameter generated by the control unit 107 in step S201, and generates a random measurement matrix using the input measurement matrix generation parameter (step S203).

圧縮センシング部103は、ステップS203にてランダム測定行列生成部102が生成したランダム測定行列を利用して、AD変換部101から出力された信号を圧縮し、圧縮データを出力する(ステップS204)。   The compressed sensing unit 103 uses the random measurement matrix generated by the random measurement matrix generation unit 102 in step S203 to compress the signal output from the AD conversion unit 101, and outputs compressed data (step S204).

絶対値判定部111は、絶対値判定を実行する(ステップS205)。つまり、絶対値判定部111は、圧縮センシング部103から出力された圧縮データの絶対値の和と、制御部107から入力した絶対値判定閾値とを比較することにより、図5にて説明したように、「1」あるいは「0」の判定ビットを圧縮データに付与する。   The absolute value determination unit 111 executes absolute value determination (step S205). That is, the absolute value determination unit 111 compares the sum of the absolute values of the compressed data output from the compression sensing unit 103 with the absolute value determination threshold input from the control unit 107, as described in FIG. In addition, a determination bit of “1” or “0” is added to the compressed data.

符号判定部112は、符号判定を実行する(ステップS206)。つまり、符号判定部112は、絶対値判定部111により判定ビットが付与された圧縮データ(判定ビット付与データ)における圧縮データの値について0以上であれば「1」の符号判定データに変換し、0未満であれば「0」の符号判定データに変換する。符号判定部112は、符号判定データに判定ビットを付与した信号(判定ビット付与符号判定データ)を出力する。   The code determination unit 112 performs code determination (step S206). That is, the code determination unit 112 converts the compressed data value in the compressed data (determination bit-attached data) to which the determination bit is added by the absolute value determination unit 111 to 0 or more, and converts it to “1” code determination data. If it is less than 0, it is converted into code determination data of “0”. The code determination unit 112 outputs a signal (determination bit-added code determination data) obtained by adding a determination bit to the code determination data.

ランダム復元行列生成部105は、制御部107から復元行列生成パラメータを入力し、入力した復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成する(ステップS207)。
信号復元部106は、ランダム復元行列生成部105が生成したランダム復元行列を利用して符号判定部112が出力した信号における符号判定データを復元し、復元により得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を制御部107に出力する(ステップS208)。
The random restoration matrix generation unit 105 receives the restoration matrix generation parameter from the control unit 107, and generates a random restoration matrix using the input restoration matrix generation parameter (step S207).
The signal restoration unit 106 uses the random restoration matrix generated by the random restoration matrix generation unit 105 to restore the code determination data in the signal output by the code determination unit 112, and outputs a restoration signal obtained by the restoration. The restoration result is output to the control unit 107 (step S208).

<第4実施形態>
続いて、第4実施形態について説明する。第4実施形態における信号処理システムの構成例は、第3実施形態においける図4と同様でよい。ただし、以下のように、信号復元部106による復元の処理が第3実施形態と異なる。
第4実施形態における信号復元部106は、符号判定部112から出力された符号判定データのうち、「1」の判定ビットが付与された符号判定データについて復元処理を行い、「0」の判定ビットが付与された符号判定データについては復元を行わないようにする。
つまり、第4実施形態の信号復元部106は、符号判定部112が出力した信号のうち、有効信号を有することを示す判定ビットが付与された信号について復元処理を行い、有効信号を有さないことを示す判定ビットが付与された信号については復元を行わない。
<Fourth embodiment>
Subsequently, a fourth embodiment will be described. The configuration example of the signal processing system in the fourth embodiment may be the same as that in FIG. 4 in the third embodiment. However, the restoration processing by the signal restoration unit 106 is different from the third embodiment as described below.
The signal restoration unit 106 according to the fourth embodiment performs restoration processing on the code determination data to which the determination bit “1” is assigned from the code determination data output from the code determination unit 112, and determines the determination bit “0”. The code determination data to which is added is not restored.
That is, the signal restoration unit 106 according to the fourth embodiment performs a restoration process on a signal provided with a determination bit indicating that it has a valid signal among the signals output from the code determination unit 112 and does not have a valid signal. The signal to which the determination bit indicating this is added is not restored.

このように、信号復元部106が有効信号を有する符号判定データのみの復元を行い、有効信号を有さずない雑音成分のみの符号判定データについては復元を行わないようにすることで、処理負荷の軽減が可能となる。   In this way, the signal restoration unit 106 restores only the code determination data having a valid signal and does not restore the code decision data having only a noise component that does not have a valid signal. Can be reduced.

<第5実施形態>
続いて、第5実施形態について説明する。
図7は、第5実施形態における信号処理システムを含む通信システムの全体構成例を示している。第5実施形態における信号処理システムは、複数のリモート局200に対して1つの中央局300が伝送路400を介して通信可能に接続される通信システムにおいて適用される。
<Fifth Embodiment>
Subsequently, a fifth embodiment will be described.
FIG. 7 shows an example of the overall configuration of a communication system including the signal processing system according to the fifth embodiment. The signal processing system according to the fifth embodiment is applied to a communication system in which one central station 300 is communicably connected to a plurality of remote stations 200 via a transmission line 400.

図8は、リモート局200と中央局300の構成例を示している。まず、リモート局200の構成から説明する。
同図に示すリモート局200は、AD変換部201、ランダム測定行列生成部202、圧縮センシング部203及び2ビット量子化部204を備える。
AD変換部201、ランダム測定行列生成部202、圧縮センシング部203、2ビット量子化部204は、それぞれ、図1に示した第1実施形態におけるAD変換部101、ランダム測定行列生成部102、圧縮センシング部103、2ビット量子化部104と同様の構成でよい。
FIG. 8 shows a configuration example of the remote station 200 and the central station 300. First, the configuration of the remote station 200 will be described.
The remote station 200 shown in the figure includes an AD conversion unit 201, a random measurement matrix generation unit 202, a compressed sensing unit 203, and a 2-bit quantization unit 204.
The AD conversion unit 201, the random measurement matrix generation unit 202, the compression sensing unit 203, and the 2-bit quantization unit 204 are respectively the AD conversion unit 101, the random measurement matrix generation unit 102, and the compression in the first embodiment shown in FIG. A configuration similar to that of the sensing unit 103 and the 2-bit quantization unit 104 may be used.

ただし、第5実施形態におけるランダム測定行列生成部102は、中央局300から伝送された測定行列生成パラメータを入力し、入力した測定行列生成パラメータをランダム測定行列の測定に利用する。同様に、2ビット量子化部204は、中央局300から伝送された量子化閾値を入力し、入力した量子化閾値を2ビット量子化に利用する。
また、リモート局200における2ビット量子化部104は、2ビット量子化によって得られた2ビット量子化データを、伝送路400を介して中央局300に送信する。
However, the random measurement matrix generation unit 102 in the fifth embodiment receives the measurement matrix generation parameter transmitted from the central station 300, and uses the input measurement matrix generation parameter for the measurement of the random measurement matrix. Similarly, the 2-bit quantization unit 204 receives the quantization threshold transmitted from the central station 300, and uses the input quantization threshold for 2-bit quantization.
Further, the 2-bit quantization unit 104 in the remote station 200 transmits the 2-bit quantized data obtained by the 2-bit quantization to the central station 300 via the transmission path 400.

次に、中央局300の構成について説明する。
中央局300は、ランダム復元行列生成部301、信号復元部302及び制御部303を備える。
ランダム復元行列生成部301は、図1のランダム復元行列生成部105と同様に、復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成する。第5実施形態において、ランダム復元行列生成部301は、制御部303から復元行列生成パラメータを入力する。
Next, the configuration of the central station 300 will be described.
The central station 300 includes a random restoration matrix generation unit 301, a signal restoration unit 302, and a control unit 303.
Similar to the random restoration matrix generation unit 105 in FIG. 1, the random restoration matrix generation unit 301 generates a random restoration matrix using a restoration matrix generation parameter. In the fifth embodiment, the random restoration matrix generation unit 301 inputs restoration matrix generation parameters from the control unit 303.

信号復元部302は、伝送路400を経由してリモート局200から送信された2ビット量子化データを入力し、入力した2ビット量子化データの復元を行う。なお、信号復元部302は、第1実施形態に対応する図1の信号復元部106と同様の復元アルゴリズムにより復元を行えばよい。
信号復元部302は、復元により得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を制御部303に通知する。
The signal restoration unit 302 receives the 2-bit quantized data transmitted from the remote station 200 via the transmission path 400 and restores the input 2-bit quantized data. Note that the signal restoration unit 302 may perform restoration using the same restoration algorithm as the signal restoration unit 106 of FIG. 1 corresponding to the first embodiment.
The signal restoration unit 302 outputs a restoration signal obtained by the restoration and notifies the control unit 303 of the restoration result.

制御部303は、測定行列生成パラメータの生成と、復元行列生成パラメータの生成と、量子化閾値の生成とを行う。また、制御部303は、信号復元部106が出力する復元結果を利用して、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ及び量子化閾値を適宜更新する。   The control unit 303 generates a measurement matrix generation parameter, a restoration matrix generation parameter, and a quantization threshold. In addition, the control unit 303 appropriately updates the measurement matrix generation parameter, the recovery matrix generation parameter, and the quantization threshold using the recovery result output from the signal recovery unit 106.

そのうえで、第5実施形態における制御部303は、測定行列生成パラメータと量子化閾値を、伝送路400を経由してリモート局200に送信する。リモート局200におけるランダム測定行列生成部202は、リモート局200にて受信された測定行列生成パラメータを入力する。また、2ビット量子化部204は、リモート局200にて受信された量子化閾値を入力する。   In addition, the control unit 303 in the fifth embodiment transmits the measurement matrix generation parameter and the quantization threshold to the remote station 200 via the transmission path 400. A random measurement matrix generation unit 202 in the remote station 200 inputs measurement matrix generation parameters received by the remote station 200. In addition, the 2-bit quantization unit 204 inputs the quantization threshold received by the remote station 200.

図9のフローチャートは、第5実施形態におけるリモート局200が実行する処理手順例を示している。
リモート局200において、ランダム測定行列生成部202は、中央局300から送信され、リモート局200にて受信された測定行列生成パラメータを入力する(ステップS301)。
また、2ビット量子化部204は、中央局300から送信され、リモート局200にて受信された量子化閾値を入力する(ステップS302)。
AD変換部201は、アナログの入力信号をデジタルに変換する(ステップS303)。
The flowchart of FIG. 9 shows an example of a processing procedure executed by the remote station 200 in the fifth embodiment.
In the remote station 200, the random measurement matrix generation unit 202 inputs the measurement matrix generation parameter transmitted from the central station 300 and received by the remote station 200 (step S301).
In addition, the 2-bit quantization unit 204 receives the quantization threshold value transmitted from the central station 300 and received by the remote station 200 (step S302).
The AD conversion unit 201 converts an analog input signal into digital (step S303).

ランダム測定行列生成部202は、ステップS301により入力した測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成する(ステップS304)。   The random measurement matrix generation unit 202 generates a random measurement matrix using the measurement matrix generation parameter input in step S301 (step S304).

圧縮センシング部203は、ステップS304にてランダム測定行列生成部102が生成したランダム測定行列を利用して、AD変換部101から出力された信号を圧縮し、圧縮データを出力する(ステップS305)。   The compressed sensing unit 203 uses the random measurement matrix generated by the random measurement matrix generation unit 102 in step S304, compresses the signal output from the AD conversion unit 101, and outputs compressed data (step S305).

2ビット量子化部204は、ステップS302により入力した量子化閾値を利用して圧縮センシング部203が出力する圧縮データの2ビット量子化を行う(ステップS306)。
2ビット量子化部204は、ステップS306による2ビット量子化によって得られた2ビット量子化データを中央局300に送信する(ステップS307)。
The 2-bit quantization unit 204 performs 2-bit quantization of the compressed data output from the compressed sensing unit 203 using the quantization threshold input in step S302 (step S306).
The 2-bit quantization unit 204 transmits the 2-bit quantized data obtained by the 2-bit quantization in step S306 to the central station 300 (step S307).

図10のフローチャートは、第5実施形態における中央局300が実行する処理手順例を示している。
中央局300において、制御部303は、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、量子化閾値を生成する(ステップS401)。また、制御部303は、ステップS401において、信号復元部106が出力する復元結果に基づいて、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、量子化閾値を更新する。
制御部303は、ステップS401により生成した測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、量子化閾値のうち、測定行列生成パラメータと量子化閾値をリモート局200に送信する(ステップS402)。
The flowchart of FIG. 10 shows an example of a processing procedure executed by the central station 300 in the fifth embodiment.
In the central station 300, the control unit 303 generates a measurement matrix generation parameter, a restoration matrix generation parameter, and a quantization threshold (step S401). In step S401, the control unit 303 updates the measurement matrix generation parameter, the recovery matrix generation parameter, and the quantization threshold based on the recovery result output from the signal recovery unit 106.
The control unit 303 transmits the measurement matrix generation parameter and the quantization threshold among the measurement matrix generation parameter, the restoration matrix generation parameter, and the quantization threshold generated in step S401 to the remote station 200 (step S402).

信号復元部302は、リモート局200から送信され、中央局300にて受信された2ビット量子化データを入力する(ステップS403)。
ランダム復元行列生成部301は、ステップS401にて制御部303が生成した復元行列生成パラメータを入力し、入力した復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成する(ステップS404)。
信号復元部302は、ステップS404にてランダム復元行列生成部301が生成したランダム復元行列を利用してステップS403にて入力した2ビット量子化データを復元する。信号復元部302は、復元により得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を制御部303に出力する(ステップS405)。
The signal restoration unit 302 receives the 2-bit quantized data transmitted from the remote station 200 and received by the central station 300 (step S403).
The random restoration matrix generation unit 301 receives the restoration matrix generation parameter generated by the control unit 303 in step S401, and generates a random restoration matrix using the input restoration matrix generation parameter (step S404).
The signal restoration unit 302 uses the random restoration matrix generated by the random restoration matrix generation unit 301 in step S404 to restore the 2-bit quantized data input in step S403. The signal restoration unit 302 outputs the restoration signal obtained by the restoration, and outputs the restoration result to the control unit 303 (step S405).

<第6実施形態>
続いて、第6実施形態について説明する。第6実施形態における信号処理システムの構成例は、第5実施形態における図8と同様でよい。
そのうえで、第6実施形態における信号復元部302は、第2実施形態と同様に、有効信号を有する2ビット量子化データについてのみ復元を行い、有効信号を有さない2ビット量子化データについては復元を行わないように構成される。
つまり、信号復元部106は、2ビット量子化部104が出力する2ビット量子化データのうちで、第1ビットが「1」の信号の復元を行い、第1ビットが「0」の信号の復元を行わないようにする。これにより、中央局300における復元処理の負荷が軽減される。
<Sixth Embodiment>
Subsequently, a sixth embodiment will be described. A configuration example of the signal processing system in the sixth embodiment may be the same as that in FIG. 8 in the fifth embodiment.
In addition, as in the second embodiment, the signal restoration unit 302 in the sixth embodiment restores only 2-bit quantized data having a valid signal, and restores 2-bit quantized data not having a valid signal. It is configured not to perform.
That is, the signal restoration unit 106 restores the signal having the first bit “1” in the 2-bit quantized data output from the 2-bit quantization unit 104, and the signal having the first bit “0”. Do not restore. Thereby, the load of the restoration process in the central station 300 is reduced.

<第7実施形態>
続いて、第7実施形態について説明する。
第7実施形態の信号処理システムは、第5実施形態及び第6実施形態と同様に、図7の構成による通信システムに含まれる。つまり、第7実施形態の信号処理システムは、リモート局200と中央局300とを伝送路400を経由して通信可能に接続した構成である。
<Seventh embodiment>
Subsequently, a seventh embodiment will be described.
The signal processing system according to the seventh embodiment is included in the communication system having the configuration shown in FIG. 7 as in the fifth and sixth embodiments. That is, the signal processing system according to the seventh embodiment has a configuration in which the remote station 200 and the central station 300 are communicably connected via the transmission line 400.

図11は、第7実施形態におけるリモート局200と中央局300の構成例を示している。
まず、リモート局200から説明する。なお、同図において、第5実施形態に対応する図8と同一部分には同一符号を付して適宜説明を省略する。
FIG. 11 shows a configuration example of the remote station 200 and the central station 300 in the seventh embodiment.
First, the remote station 200 will be described. In the figure, the same parts as those in FIG. 8 corresponding to the fifth embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.

同図に示すリモート局200は、AD変換部201、ランダム測定行列生成部202、圧縮センシング部203、絶対値判定部211及び符号判定部212を備える。
AD変換部201、ランダム測定行列生成部202、圧縮センシング部203、絶対値判定部211及び符号判定部212は、それぞれ、第3実施形態に対応する図4のAD変換部101、ランダム測定行列生成部102、圧縮センシング部103、絶対値判定部111及び符号判定部112と同様の処理を実行すればよい。
The remote station 200 shown in the figure includes an AD conversion unit 201, a random measurement matrix generation unit 202, a compressed sensing unit 203, an absolute value determination unit 211, and a code determination unit 212.
The AD conversion unit 201, the random measurement matrix generation unit 202, the compressed sensing unit 203, the absolute value determination unit 211, and the sign determination unit 212 are respectively the AD conversion unit 101 and the random measurement matrix generation of FIG. 4 corresponding to the third embodiment. The same processing as that of the unit 102, the compression sensing unit 103, the absolute value determination unit 111, and the code determination unit 112 may be executed.

ただし、第7実施形態におけるランダム測定行列生成部202は、中央局300から伝送された測定行列生成パラメータを入力し、ランダム測定行列の測定に利用する。同様に、絶対値判定部211は、中央局300から伝送された絶対値判定閾値を入力し、絶対値判定に利用する。
また、リモート局200における符号判定部212は、符号判定を行って得られた符号判定データに判定ビットを付与した信号(判定ビット付与符号判定データ)を、伝送路400を介して中央局300に送信する。
However, the random measurement matrix generation unit 202 in the seventh embodiment receives the measurement matrix generation parameter transmitted from the central station 300 and uses it for measurement of the random measurement matrix. Similarly, the absolute value determination unit 211 receives the absolute value determination threshold value transmitted from the central office 300 and uses it for absolute value determination.
Also, the code determination unit 212 in the remote station 200 sends a signal (determination bit-added code determination data) obtained by adding a determination bit to the code determination data obtained by performing the code determination to the central station 300 via the transmission path 400. Send.

次に、中央局300の構成について説明する。
中央局300は、ランダム復元行列生成部301、信号復元部302及び制御部303を備える。
ランダム復元行列生成部301は、復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成する。また、ランダム復元行列生成部301は、制御部303から復元行列生成パラメータを入力する。
Next, the configuration of the central station 300 will be described.
The central station 300 includes a random restoration matrix generation unit 301, a signal restoration unit 302, and a control unit 303.
The random restoration matrix generation unit 301 generates a random restoration matrix using a restoration matrix generation parameter. Further, the random restoration matrix generation unit 301 inputs restoration matrix generation parameters from the control unit 303.

信号復元部302は、伝送路400を経由してリモート局200から送信された信号(判定ビット付与符号判定データ)を入力し、入力した信号における符号判定データの復元を行う。なお、信号復元部302は、第2実施形態に対応する図4の信号復元部106と同様の復元アルゴリズムにより復元を行えばよい。
信号復元部302は、復元により得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を制御部303に通知する。
The signal restoration unit 302 receives a signal (determination bit-added code decision data) transmitted from the remote station 200 via the transmission line 400 and restores the code decision data in the input signal. Note that the signal restoration unit 302 may perform restoration using the same restoration algorithm as the signal restoration unit 106 of FIG. 4 corresponding to the second embodiment.
The signal restoration unit 302 outputs a restoration signal obtained by the restoration and notifies the control unit 303 of the restoration result.

制御部303は、測定行列生成パラメータの生成と、復元行列生成パラメータの生成と、絶対値判定閾値の生成とを行う。また、制御部303は、信号復元部106が出力する復元結果を利用して、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ及び絶対値判定閾値を適宜更新する。   The control unit 303 generates a measurement matrix generation parameter, a restoration matrix generation parameter, and an absolute value determination threshold. Further, the control unit 303 appropriately updates the measurement matrix generation parameter, the recovery matrix generation parameter, and the absolute value determination threshold using the recovery result output from the signal recovery unit 106.

そのうえで、第7実施形態における制御部303は、測定行列生成パラメータと絶対値判定閾値を、伝送路400を経由してリモート局200に送信する。リモート局200におけるランダム測定行列生成部202は、リモート局200にて受信された測定行列生成パラメータを入力し、入力した測定行列生成パラメータをランダム測定行列の生成に利用する。また、絶対値判定部211は、リモート局200にて受信された絶対値判定閾値を入力し、入力した絶対値判定閾値を絶対値判定に利用する。   In addition, the control unit 303 in the seventh embodiment transmits the measurement matrix generation parameter and the absolute value determination threshold to the remote station 200 via the transmission path 400. The random measurement matrix generation unit 202 in the remote station 200 receives the measurement matrix generation parameter received by the remote station 200 and uses the input measurement matrix generation parameter for generation of the random measurement matrix. Further, the absolute value determination unit 211 inputs the absolute value determination threshold received by the remote station 200 and uses the input absolute value determination threshold for absolute value determination.

図12のフローチャートは、第7実施形態におけるリモート局200が実行する処理手順例を示している。
リモート局200において、ランダム測定行列生成部202は、中央局300から送信され、リモート局200にて受信された測定行列生成パラメータを入力する(ステップS501)。
また、絶対値判定部211は、中央局300から送信され、リモート局200にて受信された絶対値判定閾値を入力する(ステップS502)。
AD変換部201は、アナログの入力信号をデジタルに変換する(ステップS503)。
The flowchart of FIG. 12 shows an example of a processing procedure executed by the remote station 200 in the seventh embodiment.
In the remote station 200, the random measurement matrix generation unit 202 inputs the measurement matrix generation parameter transmitted from the central station 300 and received by the remote station 200 (step S501).
Moreover, the absolute value determination unit 211 inputs an absolute value determination threshold value transmitted from the central station 300 and received by the remote station 200 (step S502).
The AD conversion unit 201 converts an analog input signal into digital (step S503).

ランダム測定行列生成部202は、ステップS501により入力した測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成する(ステップS504)。   The random measurement matrix generation unit 202 generates a random measurement matrix using the measurement matrix generation parameter input in step S501 (step S504).

圧縮センシング部203は、ステップS504にてランダム測定行列生成部102が生成したランダム測定行列を利用して、AD変換部101から出力された信号を圧縮し、圧縮データを出力する(ステップS505)。   The compressed sensing unit 203 compresses the signal output from the AD conversion unit 101 using the random measurement matrix generated by the random measurement matrix generation unit 102 in step S504, and outputs compressed data (step S505).

絶対値判定部211は、ステップS502により入力した絶対値判定閾値を利用して、圧縮センシング部203が出力した圧縮データについて絶対値判定を実行する(ステップS506)。
符号判定部112は、絶対値判定部211により判定ビットが付与された圧縮データ(判定ビット付与データ)について符号判定を実行する(ステップS507)。符号判定部112は、符号判定によって得られた符号判定データに判定ビットを付与した信号(判定ビット付与符号判定データ)を中央局300に送信する(ステップS508)。
The absolute value determination unit 211 performs absolute value determination on the compressed data output by the compression sensing unit 203 using the absolute value determination threshold input in step S502 (step S506).
The code determination unit 112 performs code determination on the compressed data (determination bit-attached data) to which the determination bit is added by the absolute value determination unit 211 (step S507). The code determination unit 112 transmits a signal (determination bit-added code determination data) obtained by adding a determination bit to the code determination data obtained by the code determination to the central station 300 (step S508).

図13のフローチャートは、第7実施形態における中央局300が実行する処理手順例を示している。
中央局300において、制御部303は、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、絶対値判定閾値を生成する(ステップS601)。また、制御部303は、同じステップS601において、信号復元部106が出力する復元結果に基づいて、測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、絶対値判定閾値を更新する処理も実行する。
制御部303は、ステップS601により生成した測定行列生成パラメータ、復元行列生成パラメータ、絶対値判定閾値のうち、測定行列生成パラメータと絶対値判定閾値をリモート局200に送信する(ステップS602)。
The flowchart of FIG. 13 shows an example of a processing procedure executed by the central station 300 in the seventh embodiment.
In the central station 300, the control unit 303 generates a measurement matrix generation parameter, a restoration matrix generation parameter, and an absolute value determination threshold (step S601). Further, in the same step S601, the control unit 303 also executes a process of updating the measurement matrix generation parameter, the recovery matrix generation parameter, and the absolute value determination threshold based on the recovery result output from the signal recovery unit 106.
The control unit 303 transmits the measurement matrix generation parameter and the absolute value determination threshold among the measurement matrix generation parameter, the restoration matrix generation parameter, and the absolute value determination threshold generated in step S601 to the remote station 200 (step S602).

信号復元部302は、リモート局200から送信され、中央局300にて受信された信号(判定ビット付与符号判定データ)を入力する(ステップS603)。
ランダム復元行列生成部301は、ステップS601にて制御部303が生成した復元行列生成パラメータを入力し、入力した復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成する(ステップS604)。
信号復元部302は、ステップS604にてランダム復元行列生成部301が生成したランダム復元行列を利用して、ステップS603にて入力した信号における符号判定データを復元する。そして、信号復元部302は、復元により得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を制御部303に出力する(ステップS605)。
The signal restoration unit 302 inputs a signal (determination bit-added code determination data) transmitted from the remote station 200 and received by the central station 300 (step S603).
The random restoration matrix generation unit 301 receives the restoration matrix generation parameter generated by the control unit 303 in step S601, and generates a random restoration matrix using the input restoration matrix generation parameter (step S604).
The signal restoration unit 302 uses the random restoration matrix generated by the random restoration matrix generation unit 301 in step S604 to restore the code determination data in the signal input in step S603. Then, the signal restoration unit 302 outputs the restoration signal obtained by the restoration, and outputs the restoration result to the control unit 303 (step S605).

<第8実施形態>
続いて、第8実施形態について説明する。第8実施形態における信号処理システムの構成例は、第7実施形態における対応する図11と同様でよい。
そのうえで、第8実施形態における信号復元部302は、第4実施形態と同様の復元処理を実行する。つまり、信号復元部302は、符号判定部212から出力された符号判定データのうち、「1」の判定ビットが付与された符号判定データについて復元処理を行い、「0」の判定ビットが付与された符号判定データについては復元を行わないようにする。
これにより、中央局300における処理負荷が軽減される。
<Eighth Embodiment>
Subsequently, an eighth embodiment will be described. The configuration example of the signal processing system in the eighth embodiment may be the same as that of the corresponding FIG. 11 in the seventh embodiment.
In addition, the signal restoration unit 302 in the eighth embodiment executes the same restoration process as in the fourth embodiment. That is, the signal restoration unit 302 performs restoration processing on the code determination data to which the determination bit of “1” is added from the code determination data output from the code determination unit 212, and is given the determination bit of “0”. The code determination data is not restored.
Thereby, the processing load in the central station 300 is reduced.

このように、本実施形態においては、圧縮段階において2ビット量子化、あるいは、絶対値判定と符号判定とを行うことにより、圧縮データに絶対値の情報を含めることが可能になる。これにより、有信号部分と無信号部分とで弁別が可能になるので、無信号部分の雑音を増幅しないようにすることが可能になり、雑音を抑制することができる。また、雑音が抑制されることで圧縮効率も向上させることが可能になる。さらに、有信号部分に対応するデータのみを復号し、無信号部分に対応するデータについては復号しないことにより、復元における処理負荷を軽減できる。   As described above, in this embodiment, it is possible to include absolute value information in the compressed data by performing 2-bit quantization or performing absolute value determination and code determination in the compression stage. This makes it possible to discriminate between the signaled portion and the non-signal portion, so that it is possible to prevent the noise of the non-signal portion from being amplified and to suppress the noise. In addition, compression efficiency can be improved by suppressing noise. Furthermore, by decoding only the data corresponding to the signaled portion and not decoding the data corresponding to the non-signal portion, the processing load in the restoration can be reduced.

上述した実施形態におけるシステム又は各装置をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、こ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、実行することによって実現してもよい。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を送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その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のように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。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く、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であってもよく、FPGA(Field Programmable Gate Array)等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。   You may make it implement | achieve the system or each apparatus in embodiment mentioned above with a computer. In that case, a program for realizing this function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on this recording medium may be read into a computer system and executed. 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. Furthermore, the “computer-readable recording medium” dynamically holds a program for a short time like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In this case, a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client in that case may be included and a program held for a certain period of time. Further, the program may be a program for realizing a part of the above-described functions, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system. You may implement | achieve using programmable logic devices, such as FPGA (Field Programmable Gate Array).

101…変換部, 102…ランダム測定行列生成部、 103…圧縮センシング部, 104…2ビット量子化部, 105…ランダム復元行列生成部, 106…信号復元部, 107…制御部,111…絶対値判定部, 112…符号判定部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Conversion part, 102 ... Random measurement matrix production | generation part, 103 ... Compression sensing part, 104 ... 2-bit quantization part, 105 ... Random reconstruction matrix production | generation part, 106 ... Signal restoration part, 107 ... Control part, 111 ... Absolute value Judgment unit, 112 ... code judgment unit

Claims (7)

ランダム測定行列の生成に利用する測定行列生成パラメータの生成と、ランダム復元行列の生成に利用する復元行列生成パラメータの生成と、2ビット量子化に利用する量子化閾値の生成とを行う制御部と、
前記測定行列生成パラメータを利用して、前記ランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成部と、
前記ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシング部と、
前記量子化閾値を利用して、前記圧縮センシング部が出力する圧縮信号の2ビット量子化を行う2ビット量子化部と、
前記復元行列生成パラメータを利用してランダム復元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を利用して2ビット量子化された信号の復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を前記制御部に通知する信号復元部と
を備え
前記信号復元部は、
2ビット量子化された信号のうち、前記圧縮センシング部が出力する信号の絶対値が量子化閾値以上であることを第1ビットが示している信号については復元し、前記圧縮センシング部が出力する信号の絶対値が量子化閾値未満であることを第1ビットが示している信号については復元しない
信号処理システム。
A control unit that generates a measurement matrix generation parameter used to generate a random measurement matrix, generates a recovery matrix generation parameter used to generate a random recovery matrix, and generates a quantization threshold used for 2-bit quantization; ,
A random measurement matrix generation unit that generates the random measurement matrix using the measurement matrix generation parameter;
A compressed sensing unit that compresses a signal using the random measurement matrix;
A 2-bit quantization unit that performs 2-bit quantization of the compressed signal output by the compressed sensing unit using the quantization threshold;
A random restoration matrix generation unit that generates a random restoration matrix using the restoration matrix generation parameter;
A signal restoration unit that performs restoration of a 2-bit quantized signal using the random restoration matrix, outputs a restoration signal obtained by the restoration, and notifies the control unit of a restoration result ;
The signal restoration unit
Among the 2-bit quantized signals, the signal indicated by the first bit indicating that the absolute value of the signal output by the compressed sensing unit is equal to or greater than the quantization threshold is restored, and the compressed sensing unit outputs A signal processing system that does not restore a signal whose first bit indicates that the absolute value of the signal is less than the quantization threshold .
リモート局と中央局とを備え、
前記リモート局は、
測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成部と、
前記ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシング部と、
量子化閾値を利用して、圧縮センシング部が出力する信号の2ビット量子化を行い、2ビット量子化された信号を前記中央局に送信する2ビット量子化部とを備え、
前記中央局は、
前記測定行列生成パラメータの生成と、復元行列生成パラメータの生成と、前記量子化閾値の生成とを行い、生成した測定行列生成パラメータと、生成した量子化閾値を前記リモート局に送信する制御部と、
生成された復元行列生成パラメータを利用してランダム復元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を利用して2ビット量子化された信号の復元を行い、復元により得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を前記制御部に通知する信号復元部とを備え
前記信号復元部は、
2ビット量子化された信号のうち、前記圧縮センシング部が出力する信号の絶対値が量子化閾値以上であることを第1ビットが示している信号については復元し、前記圧縮センシング部が出力する信号の絶対値が量子化閾値未満であることを第1ビットが示している信号については復元しない
信号処理システム。
With remote and central stations,
The remote station is
A random measurement matrix generation unit that generates a random measurement matrix using a measurement matrix generation parameter;
A compressed sensing unit that compresses a signal using the random measurement matrix;
A 2-bit quantization unit that performs 2-bit quantization of a signal output from the compressed sensing unit using a quantization threshold and transmits the 2-bit quantized signal to the central station;
The central office is
Generating the measurement matrix generation parameter, generating the restoration matrix generation parameter, and generating the quantization threshold, and generating the generated measurement matrix generation parameter and the generated quantization threshold to the remote station; ,
A random restoration matrix generation unit that generates a random restoration matrix using the generated restoration matrix generation parameter;
A signal restoration unit that restores a 2-bit quantized signal using the random restoration matrix, outputs a restoration signal obtained by the restoration, and notifies the control unit of the restoration result;
The signal restoration unit
Among the 2-bit quantized signals, the signal indicated by the first bit indicating that the absolute value of the signal output by the compressed sensing unit is equal to or greater than the quantization threshold is restored, and the compressed sensing unit outputs A signal processing system that does not restore a signal whose first bit indicates that the absolute value of the signal is less than the quantization threshold .
ランダム測定行列の生成に利用する測定行列生成パラメータと、ランダム復元行列の生成に利用する復元行列生成パラメータの生成と、有効信号の有無の判定に利用する絶対値判定閾値の生成とを行う制御部と、
前記測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成部と、
前記ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシング部と、
前記圧縮センシング部が出力する圧縮信号の絶対値の和が前記絶対値判定閾値以上であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有することを示す信号判定値を付与した信号を出力し、圧縮信号の絶対値の和が前記絶対値判定閾値未満であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有さないことを示す信号判定値を付与した信号を出力する絶対値判定部と、
前記絶対値判定部が出力した信号における圧縮信号がゼロ以上であれば、正の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、ゼロ未満であれば負の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、前記信号判定値と前記符号判定値とを含む信号を出力する符号判定部と、
前記復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成するランダム復元行列生成部と、
前記符号判定部が出力した信号における符号判定値について前記ランダム復元行列を利用して復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに復元結果を前記制御部に通知する信号復元部と
を備える信号処理システム。
Control unit for generating a measurement matrix generation parameter used for generating a random measurement matrix, generating a recovery matrix generation parameter used for generating a random recovery matrix, and generating an absolute value determination threshold used for determining the presence / absence of an effective signal When,
A random measurement matrix generation unit that generates a random measurement matrix using the measurement matrix generation parameter;
A compressed sensing unit that compresses a signal using the random measurement matrix;
If the sum of absolute values of the compressed signals output by the compression sensing unit is equal to or greater than the absolute value determination threshold, a signal with a signal determination value indicating that the compressed signal has an effective signal is output, and the compressed signal An absolute value determination unit that outputs a signal provided with a signal determination value indicating that the compressed signal does not have an effective signal if the sum of absolute values thereof is less than the absolute value determination threshold;
If the compressed signal in the signal output by the absolute value determination unit is zero or more, the compressed signal is converted to a sign determination value indicating a positive value, and if it is less than zero, it is a negative value. A code determination unit that converts the compressed signal into a code determination value, and outputs a signal including the signal determination value and the code determination value;
A random restoration matrix generation unit that generates a random restoration matrix using the restoration matrix generation parameter;
A signal restoration unit that performs restoration using the random restoration matrix for the code decision value in the signal output by the code decision unit, outputs a restoration signal obtained by restoration, and notifies the control unit of the restoration result; A signal processing system provided.
リモート局と中央局とを備え、
前記リモート局は、
測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成部と、
ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシング部と、
前記圧縮センシング部が出力する圧縮信号の絶対値の和が絶対値判定閾値以上であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有することを示す信号判定値を付与した信号を出力し、圧縮信号の絶対値の和が絶対値判定閾値未満であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有さないことを示す信号判定値を付与した信号を出力する絶対値判定部と、
前記絶対値判定部が出力した信号における圧縮信号がゼロ以上であれば正の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、ゼロ未満であれば負の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、前記信号判定値と前記符号判定値とを含む信号を出力する符号判定部とを備え、
前記中央局は、
前記測定行列生成パラメータと、復元行列生成パラメータの生成と、前記絶対値判定閾値の生成とを行う制御部と、
前記復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成するランダム復元行列生成部と、
前記符号判定部が出力した信号における符号判定値について前記ランダム復元行列を利用して復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに復元結果を前記制御部に通知する信号復元部とを備える
信号処理システム。
With remote and central stations,
The remote station is
A random measurement matrix generation unit that generates a random measurement matrix using a measurement matrix generation parameter;
A compressed sensing unit that compresses the signal using a random measurement matrix; and
If the sum of absolute values of the compressed signals output by the compressed sensing unit is equal to or greater than an absolute value determination threshold, a signal with a signal determination value indicating that the compressed signal has an effective signal is output, and the compressed signal An absolute value determination unit that outputs a signal provided with a signal determination value indicating that the compressed signal does not have an effective signal if the sum of absolute values is less than an absolute value determination threshold;
If the compressed signal in the signal output by the absolute value determination unit is zero or more, the compressed signal is converted to a sign determination value indicating a positive value, and if it is less than zero, it indicates a negative value. A code determination unit that converts the compressed signal into a code determination value and outputs a signal including the signal determination value and the code determination value;
The central office is
A control unit that performs generation of the measurement matrix generation parameter, generation of a recovery matrix generation parameter, and generation of the absolute value determination threshold;
A random restoration matrix generation unit that generates a random restoration matrix using the restoration matrix generation parameter;
A signal restoration unit that performs restoration using the random restoration matrix for the code judgment value in the signal output by the code judgment unit, outputs a restoration signal obtained by restoration, and notifies the control unit of the restoration result; A signal processing system.
前記信号復元部は、
前記符号判定部が出力した信号のうち、有効信号を有することを示す信号判定値が付与された信号について復元処理を行い、有効信号を有さないことを示す信号判定値が付与された信号については復元を行わない
請求項またはに記載の信号処理システム。
The signal restoration unit
Among the signals output from the code determination unit, a restoration process is performed on a signal to which a signal determination value indicating that it has an effective signal is applied, and a signal to which a signal determination value indicating that there is no effective signal is applied The signal processing system according to claim 3 or 4 , wherein no restoration is performed.
ランダム測定行列の生成に利用する測定行列生成パラメータの生成と、ランダム復元行列の生成に利用する復元行列生成パラメータの生成と、2ビット量子化に利用する量子化閾値の生成とを行う制御ステップと、
前記測定行列生成パラメータを利用して、前記ランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成ステップと、
前記ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシングステップと、
前記量子化閾値を利用して、前記圧縮センシングステップが出力する圧縮信号の2ビット量子化を行う2ビット量子化ステップと、
前記復元行列生成パラメータを利用してランダム復元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を利用して2ビット量子化された信号の復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに、復元結果を前記制御ステップに通知する信号復元ステップと
を備え
前記信号復元ステップでは、
2ビット量子化された信号のうち、前記圧縮センシングステップが出力する信号の絶対値が量子化閾値以上であることを第1ビットが示している信号については復元し、前記圧縮センシングステップが出力する信号の絶対値が量子化閾値未満であることを第1ビットが示している信号については復元しない
信号処理方法。
A control step for generating a measurement matrix generation parameter used for generating a random measurement matrix, generating a recovery matrix generation parameter used for generating a random recovery matrix, and generating a quantization threshold used for 2-bit quantization; ,
A random measurement matrix generating step for generating the random measurement matrix using the measurement matrix generation parameter;
A compression sensing step for compressing the signal using the random measurement matrix;
A 2-bit quantization step for performing 2-bit quantization of the compressed signal output by the compressed sensing step using the quantization threshold;
A random restoration matrix generation step of generating a random restoration matrix using the restoration matrix generation parameter;
A signal restoration step of performing restoration of a signal quantized by 2 bits using the random restoration matrix, outputting a restoration signal obtained by the restoration, and notifying a restoration result to the control step ;
In the signal restoration step,
Among the 2-bit quantized signals, the signal indicated by the first bit indicates that the absolute value of the signal output by the compressed sensing step is equal to or greater than the quantization threshold, and the compressed sensing step outputs the signal. A signal processing method that does not restore a signal whose first bit indicates that the absolute value of the signal is less than the quantization threshold .
ランダム測定行列の生成に利用する測定行列生成パラメータと、ランダム復元行列の生成に利用する復元行列生成パラメータの生成と、有効信号の有無の判定に利用する絶対値判定閾値の生成とを行う制御ステップと、
前記測定行列生成パラメータを利用してランダム測定行列を生成するランダム測定行列生成ステップと、
前記ランダム測定行列を利用して信号の圧縮を行う圧縮センシングステップと、
前記圧縮センシングステップが出力する圧縮信号の絶対値の和が前記絶対値判定閾値以上であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有することを示す信号判定値を付与した信号を出力し、圧縮信号の絶対値の和が前記絶対値判定閾値未満であれば前記圧縮信号に対して有効信号を有さないことを示す信号判定値を付与した信号を出力する絶対値判定ステップと、
前記絶対値判定ステップが出力した信号における圧縮信号がゼロ以上であれば、正の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、ゼロ未満であれば負の値であることを示す符号判定値に前記圧縮信号を変換し、前記信号判定値と前記符号判定値とを含む信号を出力する符号判定ステップと、
前記復元行列生成パラメータを利用してランダム復元行列を生成するランダム復元行列生成ステップと、
前記符号判定ステップが出力した信号における符号判定値について前記ランダム復元行列を利用して復元を行い、復元によって得られた復元信号を出力するとともに復元結果を前記制御ステップに通知する信号復元ステップと
を備える信号処理方法。
A control step for generating a measurement matrix generation parameter used for generation of a random measurement matrix, generation of a recovery matrix generation parameter used for generation of a random recovery matrix, and generation of an absolute value determination threshold used for determination of presence / absence of an effective signal When,
A random measurement matrix generating step for generating a random measurement matrix using the measurement matrix generation parameter;
A compression sensing step for compressing the signal using the random measurement matrix;
If the sum of the absolute values of the compressed signals output by the compression sensing step is equal to or greater than the absolute value determination threshold, a signal with a signal determination value indicating that the compressed signal has an effective signal is output, and the compressed signal An absolute value determination step of outputting a signal provided with a signal determination value indicating that the compressed signal does not have an effective signal if the sum of absolute values thereof is less than the absolute value determination threshold;
If the compressed signal in the signal output by the absolute value determining step is zero or more, the compressed signal is converted to a sign determination value indicating a positive value, and if the compressed signal is less than zero, it is a negative value. A code determination step of converting the compressed signal into a code determination value, and outputting a signal including the signal determination value and the code determination value;
A random restoration matrix generation step of generating a random restoration matrix using the restoration matrix generation parameter;
A signal restoration step for performing restoration using the random restoration matrix on the code judgment value in the signal output by the code judgment step, outputting a restoration signal obtained by restoration, and notifying the restoration result to the control step; A signal processing method provided.
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