JPWO2015105010A1 - 送信装置、受信装置、および送受信システム - Google Patents
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Abstract
Description
d=Φx …(1)
x=Ψs …(2)
なお、非特許文献1では観測行列Φに±1がランダムに並んだ行列を用いることにより、加減算のみで圧縮演算を実現している。また、データ圧縮時の演算量は、式(1)が行列積演算であるので、M×Nとなる。
図1は、この発明の実施の形態1である送受信システムの全体構成を示すブロック図である。この送受信システムでは、例えば、図示しない加速度センサが構造物の振動の加速度成分を計測し、図示しないアナログ・デジタル変換器によってデジタル信号に変換された入力デジタル信号xがそれぞれ対応する複数の送信装置1に入力される。各送信装置1は、入力デジタル信号xを圧縮部11によって圧縮した圧縮デジタル信号dを生成し、送信部13がこの圧縮デジタル信号dを1つの受信装置2側に送信する。受信装置2では、受信部21が各送信装置1から送信された圧縮デジタル信号dを受信し、復元部22がこの圧縮デジタル信号dを復元し、復元デジタル信号x´として出力する。なお、受信装置2は、各送信装置1から送信された複数の圧縮デジタル信号dを受信して復元するが、ここでは、1つの送信装置1から送信された圧縮デジタル信号dの受信と復元とについて説明する。
d=Φax …(3)
つぎに、この発明の実施の形態2について説明する。上述した実施の形態1では、圧縮部11が、入力デジタル信号xに抽出観測行列Φaを乗算することによって圧縮を行っていたが、この実施の形態2の圧縮部11は、まず高速ウォルシュ・アダマール変換を行い、この変換されたデジタル信号の中から特定周波数部分に対応する部分を抜き出したものを圧縮デジタル信号dとして無線送信するようにしている。
つぎに、この発明の実施の形態3について説明する。この実施の形態3では、スパース性の低い場合でも精度の良い復元が可能な実施の形態1に示した圧縮処理および復元処理と、スパース性の高い場合に精度の良い復元が可能な従来の圧縮処理および復元処理とを切り替えることができるようにしている。
この実施の形態3の変形例は、図30および図31に示すように、実施の形態3の第1圧縮部111を実施の形態2の圧縮部11に置き換え、実施の形態3の第1復元部121を実施の形態2の復元部22に置き換えたものである。したがって、第1圧縮部111は、高速ウォルシュ・アダマール変換演算部31に対応した高速ウォルシュ・アダマール変換演算部111aと、特定周波数成分抽出部32に対応した特定周波数成分抽出部111bとを有する。同様に、第1復元部121は、並び替え部41に対応した並び替え部121aと、復元演算部42に対応した復元演算部121bとを有する。この実施の形態3の変形例によって、実施の形態3と同様な作用効果を奏する。
2,102 受信装置
11,110 圧縮部
12 抽出観測行列乗算部
13,125 送信部
21,115 受信部
22,120 復元部
31,111a 高速ウォルシュ・アダマール変換演算部
32,111b 特定周波数成分抽出部
41,121a 並び替え部
42,121b 復元演算部
111 第1圧縮部
112 第2圧縮部
113 送信側切替部
121 第1復元部
122 第2復元部
123 受信側切替部
124 切替指示部
fs サンプリング周波数
SW11,SW12,SW21,SW22 スイッチ
x 入力デジタル信号
t 変換デジタル信号
d 圧縮デジタル信号
x´ 復元デジタル信号
Φa 抽出観測行列
Φ ランダム観測行列
Ψ 基底変換行列
Claims (16)
- 入力デジタル信号を、ウォルシュ関数を用いて変換し、かつ、特定周波数成分を抽出して圧縮した圧縮デジタル信号を生成出力する圧縮部を備えたことを特徴とする送信装置。
- 前記圧縮部は、前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列を用いて前記入力デジタル信号を変換し、この変換デジタル信号を前記圧縮デジタル信号として生成出力することを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
- 前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列は、ウォルシュ関数の特定周波数成分に対応する行を抜き出した行列であることを特徴とする請求項2に記載の送信装置。
- 前記圧縮部は、入力デジタル信号を高速ウォルシュ・アダマール変換し、この変換デジタル信号の中から前記特定周波数成分に対応する部分を抜き出して出力することを特徴とする請求項1に記載の送信装置。
- ウォルシュ関数を用いて変換し、かつ、特定周波数成分を抽出して圧縮した圧縮デジタル信号を前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列を用いて送信側の入力デジタル信号を復元する復元部を備えたことを特徴とする受信装置。
- 前記復元部は、前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列および離散逆フーリエ変換に対応する基底変換行列を用いて前記入力デジタル信号を復元することを特徴とする請求項5に記載の受信装置。
- 入力デジタル信号を、ウォルシュ関数を用いて変換し、かつ、特定周波数成分を抽出して圧縮した圧縮デジタル信号を生成出力する圧縮部と、
前記圧縮デジタル信号を無線送信出力する送信部と、
を有した送信装置と、
前記送信部が無線送信出力した前記圧縮デジタル信号を受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記圧縮デジタル信号を前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列を用いて前記入力デジタル信号を復元する復元部と、
を有した受信装置と、
を備えたことを特徴とする送受信システム。 - 前記圧縮部は、前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列を用いて前記入力デジタル信号を変換し、この変換デジタル信号を前記圧縮デジタル信号として生成出力することを特徴とする請求項7に記載の送受信システム。
- 前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列は、ウォルシュ関数の特定周波数成分に対応する行を抜き出した行列であることを特徴とする請求項8に記載の送受信システム。
- 前記圧縮部は、入力デジタル信号を高速ウォルシュ・アダマール変換し、この変換デジタル信号の中から前記特定周波数成分に対応する部分を抜き出して出力することを特徴とする請求項7に記載の送受信システム。
- 前記圧縮部は、前記特定周波数成分に対応する部分を抜き出す際、周波数順序に並び替えずに抜き出したデジタル信号を前記圧縮デジタル信号として生成出力し、
前記復元部は、入力された前記圧縮デジタル信号を前記ウォルシュ関数の周波数順序に並び替える並び替え部を有し、前記並び替え部によって並び替えられた前記圧縮デジタル信号を前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列を用いて前記入力デジタル信号を復元することを特徴とする請求項10に記載の送受信システム。 - 前記復元部は、前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列および離散逆フーリエ変換に対応する基底変換行列を用いて前記入力デジタル信号を復元することを特徴とする請求項7〜11のいずれか一つに記載の送受信システム。
- 入力デジタル信号を、ウォルシュ関数を用いて変換し、かつ、特定周波数成分を抽出して圧縮した第1圧縮デジタル信号を生成出力する第1圧縮部と、
入力デジタル信号を、ランダム行列を用いた観測行列によって変換して圧縮した第2圧縮デジタル信号を生成出力する第2圧縮部と、
切替指示信号をもとに、前記第1圧縮部と前記第2圧縮部との処理を切り替える送信側切替部と、
前記送信側切替部が切替出力した前記第1圧縮デジタル信号または前記第2圧縮デジタル信号を無線送信出力する送信部と、
を有した送信装置と、
前記送信部が無線送信出力した前記第1圧縮デジタル信号または前記第2圧縮デジタル信号を受信する受信部と、
前記切替指示信号が前記第1圧縮部の処理を指示している場合、前記第1圧縮デジタル信号を前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列を用いて前記入力デジタル信号を復元する第1復元部と、
前記切替指示信号が前記第2圧縮部の処理を指示している場合、前記第2圧縮デジタル信号を前記ランダム行列を用いた観測行列を用いて前記入力デジタル信号を復元する第2復元部と、
前記切替指示信号をもとに、前記第1復元部と前記第2復元部との処理を切り替える受信側切替部と、
前記送信側切替部と前記受信側切替部とに前記切替指示信号を送出する切替指示部と、
を有した受信装置と、
を備えたことを特徴とする送受信システム。 - 前記第1圧縮部は、前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列を用いて前記入力デジタル信号を変換し、この変換デジタル信号を前記圧縮デジタル信号として生成出力することを特徴とする請求項13に記載の送受信システム。
- 前記第1圧縮部は、入力デジタル信号を高速ウォルシュ・アダマール変換し、この変換デジタル信号の中から前記特定周波数成分に対応する部分を抜き出して出力することを特徴とする請求項13に記載の送受信システム。
- 前記第1復元部は、前記特定周波数成分のウォルシュ関数に対応する観測行列および離散逆フーリエ変換に対応する基底変換行列を用いて前記入力デジタル信号を復元することを特徴とする請求項13〜15のいずれか一つに記載の送受信システム。
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