WO2021245959A1 - データ圧縮装置、データ復元装置、データ圧縮システム、制御回路、記憶媒体、データ圧縮方法およびデータ復元方法 - Google Patents

データ圧縮装置、データ復元装置、データ圧縮システム、制御回路、記憶媒体、データ圧縮方法およびデータ復元方法 Download PDF

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祐治 秋山
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Definitions

  • the present disclosure relates to a data compression device, a data recovery device, a data compression system, a control circuit, a storage medium, a data compression method, and a data recovery method for compressing data.
  • a sparse signal that can be represented to a value small enough that the magnitude of the values of many components can be considered zero or zero by selecting an appropriate basis is considered zero under the selected basis. It can be efficiently expressed by the values of a small number of components that are not.
  • Patent Document 1 discloses a technique called sparse reconstruction that expresses a sparse signal with fewer variables by iteratively optimizing the fidelity and sparseness of the compressed expression.
  • the present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain a data compression device capable of improving the compression ratio of a sparse signal while suppressing an increase in a calculation load.
  • the data compression device of the present disclosure adds a different delay time to each signal in which the target signal is branched into a plurality of systems, and makes each signal less than Nyquist straight. It includes a receiver that outputs a sampling sequence corresponding to a signal sampled at a sampling rate, and a encoder that converts the sampling sequence into compressed data and outputs it.
  • the encoder has a time-frequency conversion unit that converts the sampling series of each system from a signal in the time domain to a signal in the frequency domain, and a phase compensation process corresponding to the sub-Nyquist zone of each sampling series converted into a signal in the frequency domain.
  • the signal processing unit that collectively performs the process of canceling the phase rotation due to the delay time difference between each sampling series, determines to which sub-Nyquist zone the target signal has been folded, and determines the frequency of the target signal. It is characterized by including a frequency estimation unit for estimation, a code unit that converts a value representing a subnike strike zone, and a corresponding amplitude value into a defined data format, and outputs the compressed data.
  • the data compression device has the effect of being able to improve the compression ratio of sparse signals while suppressing an increase in the calculation load.
  • the figure which shows the structural example of the data compression apparatus which concerns on Embodiment 1. A flowchart showing the operation of the data compression device according to the first embodiment.
  • a flowchart showing the operation of the data compression device according to the second embodiment. A diagram showing an example of a spectrogram as a comparative example The figure which shows an example of the spectrogram obtained through the coding and the decoding by the data compression system which consists of the data compression apparatus shown in FIG. 8 and the data restoration apparatus shown in FIG. The figure which shows the structural example of the data compression apparatus which concerns on Embodiment 5.
  • a flowchart showing the operation of the data compression device according to the sixth embodiment The figure which shows the structural example of the data compression system which concerns on Embodiment 7. The figure which shows the structural example of the data compression system which concerns on Embodiment 8. The figure which shows the structural example of the data compression system which concerns on Embodiment 9. The figure which shows the structural example of the data compression system which concerns on Embodiment 10. The figure which shows the structural example of the data compression system which concerns on Embodiment 11. The figure which shows the structural example of the data compression apparatus which concerns on Embodiment 11. A flowchart showing the operation of the data compression device according to the eleventh embodiment. A flowchart showing the operation of the data restoration device according to the eleventh embodiment. The first figure which shows the configuration example of the data compression system which concerns on Embodiment 12. The second figure which shows the configuration example of the data compression system which concerns on Embodiment 12.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of the data compression system 1 according to the first embodiment.
  • the data compression system 1 includes a data compression device 100 and a data restoration device 200.
  • the data compression device 100 includes an MCS receiver 120 and an MCS encoder 130.
  • the antenna 110 receives an electromagnetic wave signal.
  • the amplifier 121 amplifies the target signal, which is an electromagnetic wave signal received by the antenna 110.
  • the MCS receiver 120 is a receiver that converts a target signal, which is an electromagnetic wave signal received by the antenna 110 and amplified by the amplifier 121, into a plurality of sampling sequences. Specifically, the MCS receiver 120 adds a different delay time to each signal whose target signal is branched into a plurality of systems, and a sampling sequence corresponding to a signal obtained by sampling each signal at a sampling rate lower than Nyquist straight. Is output.
  • the MCS encoder 130 is a encoder that converts the sampling sequence converted by the MCS receiver 120 into compressed data and outputs the compressed data to the data restoration device 200.
  • the data restoration device 200 includes an MCS decoder 210.
  • the MCS decoder 210 decodes the compressed data acquired from the data compression device 100 to an amplitude value corresponding to the frequency before the target signal is folded by the data compression device 100.
  • folding the target signal means that when the target signal is a sparse signal, the target signal is represented by a small number of components that are not regarded as zero under the selected basis.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the data compression device 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a flowchart showing the operation of the data compression device 100 according to the first embodiment. Note that FIG. 2 also shows the antenna 110 in the previous stage and the amplifier 121. The same applies to the figures of the configuration examples of the data compression device of the following embodiments. Further, in FIG. 3, for convenience of explanation, the operation of the amplifier 121 in the previous stage of the data compression device 100 is included. The same applies to the flowchart of the data compression device of the following embodiments. As described above, the data compression device 100 includes an MCS receiver 120 and an MCS encoder 130.
  • the MCS receiver 120 includes delay time addition units 122-2 to 122-4 and sub ADCs 123-1 to 123-4.
  • the MCS encoder 130 includes sub FFTs (Fast Fourier Transforms) 131-1 to 131-4, signal processing units 132-1 to 132-4, a frequency estimation unit 133, and a coding unit 134.
  • the amplifier 121 amplifies the target signal, which is an electromagnetic wave signal received by the antenna 110 (step S101).
  • the MCS receiver 120 branches the target signal amplified by the amplifier 121 into four systems, that is, four signals (step S102).
  • the delay time addition units 122-2 to 122-4 each add a different delay time to each signal based on the system signal output from the amplifier 121 to the sub ADC123-1 (step S103).
  • the delay time addition units 122-2 to 122-4 may, for example, add different delay times by using a delay element, or may add different delay times by using a track and hold circuit.
  • the delay time addition units 122-2 to 122-4 are collectively referred to as a delay time addition unit 122.
  • the delay time addition unit 122 adds a different delay time to each signal in which the target signal is branched into a plurality of systems.
  • the delay time addition unit 122 may be configured to be able to add a delay time to the signal of the system output from the amplifier 121 to the sub ADC 123-1. In this case, the delay time addition unit 122 adds zero delay time to the system signal output from the amplifier 121 to the sub ADC 123-1.
  • Sub ADCs 123-1 to 123-4 each sample independently at a sampling rate that is 1/20 of the Nyquist straight. Specifically, the sub ADC 123-1 samples the signal output from the amplifier 121. The sub ADC 123-2 samples the target signal of the system output from the delay time addition unit 122-2. The sub ADC 123-3 samples the target signal of the system output from the delay time addition unit 122-3. The sub ADC 123-4 samples the target signal of the system output from the delay time addition unit 122-4 (step S104). In addition, sub-ADC123-1 to 123-4 are collectively referred to as sub-ADC123. The sub-ADC 123 is a sub-sampling unit that samples each signal at a sampling rate lower than the Nyquist straight and outputs a sampling series.
  • the sub-FFT131-1 to 131-4 convert the sampling series sub-Nyquist sampled by the corresponding sub-ADC123-1 to 123-4 into a signal folded in the frequency domain.
  • the sub FFT131-1 converts the sampling sequence from the sub ADC123-1 from a signal in the time domain to a signal in the frequency domain.
  • the sub FFT 131-2 converts the sampling sequence from the sub ADC 123-2 from a signal in the time domain to a signal in the frequency domain.
  • the sub FFT 131-3 converts the sampling sequence from the sub ADC 123-3 from a signal in the time domain to a signal in the frequency domain.
  • the sub FFT 131-4 converts the sampling sequence from the sub ADC 123-4 from the signal in the time domain to the signal in the frequency domain (step S105).
  • the sub FFT131-1 to 131-4 are collectively referred to as a sub FFT131.
  • the sub FFT 131 is a time-frequency conversion unit that converts a sampling sequence of each system from a signal in the time domain to a signal in the frequency domain.
  • the signal processing units 132-1 to 132-4 correspond to the signal in the frequency domain converted by the corresponding sub FFT131-1 to 131-4, respectively, and the sub corresponding to 20 which is the ratio of the sub Nyquist straight to the Nyquist straight.
  • the phase compensation corresponding to each sub-Nyquist zone of the Nyquist folding number K and the coefficient for canceling the phase rotation due to each delay time difference are multiplied (step S106).
  • the coefficients are C 1, k in which the signal processing unit 132-1 multiplies the signal in the frequency domain from the sub FFT131-1, and the signal processing unit 132-2 is the frequency from the sub FFT131-2.
  • the signal processing units 132-1 to 132-4 are collectively referred to as a signal processing unit 132.
  • the signal processing unit 132 collectively performs phase compensation processing corresponding to the sub-Nyquist zone of each sampling series converted into a signal in the frequency domain, and processing for canceling phase rotation due to a delay time difference between each sampling series. implement.
  • the frequency estimation unit 133 has the coefficients C 1, k , C 2, k , and C 3, corresponding to each sub-Nyquist zone, that is, for each equal sub-Nyquist zone number k. k, and C 4, k is calculated the sum of values obtained by multiplying (step S107).
  • the frequency estimation unit 133 determines the sub-Nyquist zone in which the target signal exists, that is, the folded sub-Nyquist zone. Specifically, the frequency estimation unit 133 determines that the target signal is folded in the sub-Nyquist zone where the largest sum is obtained (step S108). In this way, the frequency estimation unit 133 determines to which sub-Nyquist zone the target signal has been folded and estimates the frequency of the target signal.
  • the code unit 134 converts the value representing the sub-Nyquist zone and the corresponding amplitude value into the specified data format, converts them into compressed data, and outputs the data (step S109).
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the MCS decoder 210 included in the data restoration device 200 according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the data restoration device 200 according to the first embodiment.
  • the MCS decoder 210 includes a decoding unit 211.
  • the decoding unit 211 acquires the compressed data output from the code unit 134 of the data compression device 100, and extracts a value representing the sub-Nyquist zone number k and a corresponding amplitude value from the compressed data (step S201).
  • the decoding unit 211 restores the amplitude value corresponding to the frequency before folding in the data compression device 100 by using the extracted value representing the sub-Nyquist zone number k and the corresponding amplitude value (step S202).
  • the decoding unit 211 inserts zero as a component value into the amplitude value corresponding to the frequency not specified by the sub-Nyquist zone number k (step S203).
  • the MCS decoder 210 extracts the value representing the subnycist zone and the corresponding amplitude value from the compressed data acquired from the data compression device 100, and sets the frequency before the target signal is folded in the data compression device 100. Restore the corresponding amplitude value.
  • the MCS receiver 120 and the MCS encoder 130 are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • the processing circuit is also called a control circuit.
  • FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of a processing circuit 90 when the processing circuit included in the data compression device 100 according to the first embodiment is realized by a processor and a memory.
  • the processing circuit 90 shown in FIG. 6 is a control circuit and includes a processor 91 and a memory 92.
  • each function of the processing circuit 90 is realized by software, firmware, or a combination of software and firmware.
  • the software or firmware is written as a program and stored in the memory 92.
  • each function is realized by the processor 91 reading and executing the program stored in the memory 92.
  • the processing circuit 90 includes a memory 92 for storing a program in which the processing of the data compression device 100 is eventually executed. It can be said that this program is a program for causing the data compression device 100 to execute each function realized by the processing circuit 90.
  • This program may be provided by a storage medium in which the program is stored, or may be provided by other means such as a communication medium.
  • the MCS receiver 120 adds a different delay time to each signal in which the target signal is branched into a plurality of systems, and a sampling sequence corresponding to a signal obtained by sampling each signal at a sampling rate lower than Nyquist straight.
  • the sub-FFT131-1 to 131-4 include, as a second step, a first step for output and a second step for the MCS encoder 130 to convert the sampling sequence into compressed data and output.
  • the fourth step of collectively performing the phase compensation process corresponding to the zone and the process of canceling the phase rotation due to the delay time difference between each sampling series, and the frequency estimation unit 133 tells which sub-Nyquist the target signal is.
  • the processor 91 is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a processing device, an arithmetic unit, a microprocessor, a microcomputer, a DSP (Digital Signal Processor), or the like.
  • the memory 92 is, for example, non-volatile or volatile such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), EEPROM (registered trademark) (Electrically EPROM). This includes semiconductor memory, magnetic disk, flexible disk, optical disk, compact disk, mini disk, DVD (Digital Versatile Disc), and the like.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a processing circuit 93 in the case where the processing circuit included in the data compression device 100 according to the first embodiment is configured by dedicated hardware.
  • the processing circuit 93 shown in FIG. 7 is, for example, a single circuit, a composite circuit, a programmed processor, a parallel programmed processor, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit), an FPGA (Field Programmable Gate Array), or a combination thereof. The thing is applicable.
  • the processing circuit a part may be realized by dedicated hardware and a part may be realized by software or firmware.
  • the processing circuit can realize each of the above-mentioned functions by the dedicated hardware, software, firmware, or a combination thereof.
  • the hardware configuration of the data compression device 100 has been described, the hardware configuration of the data recovery device 200 is the same as the hardware configuration of the data compression device 100.
  • the MCS receiver 120 adds a different delay time to each signal in which the target signal is branched into a plurality of systems, and sets each signal. Outputs a sampling series sampled at a sampling rate less than the Nyquist straight.
  • the MCS encoder 130 converts the sampling series of each system from the signal in the time domain to the signal in the frequency domain, and performs the phase compensation processing corresponding to the subnike strike zone of each sampling series converted into the signal in the frequency domain, and each sampling. The process of canceling the phase rotation due to the delay time difference between the series is collectively performed.
  • the MCS encoder 130 determines to which sub-Nyquist zone the target signal has been folded, estimates the frequency of the target signal, and sets the value representing the sub-Nyquist zone and the corresponding amplitude value into a defined data format. , Convert to compressed data and output. As a result, when the target signal is output to the data restoration device 200, the data compression device 100 can improve the compression ratio of the sparse signal while suppressing an increase in the calculation load.
  • Embodiment 2 a case where the data compression device applies a window to the time series data, that is, the output signal sub-Nyquist sampled by the sub ADCs 123-1 to 123-4 will be described.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration example of the data compression device 100a according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the operation of the data compression device 100a according to the second embodiment.
  • the data compression device 100a includes an MCS receiver 120 and an MCS encoder 130a.
  • the MCS coder 130a is the MCS coder 130 of the first embodiment shown in FIG. 2 with window processing units 135-1 to 135-4 added.
  • step S104 the operation up to step S104 is the same as the operation of the data compression device 100 of the first embodiment.
  • the window processing units 135-1 to 135-4 are connected to the sampling series sub-Nyquist sampled by the corresponding sub ADCs 123-1 to 123-4, respectively.
  • Multiply the corresponding coefficients step S111). The coefficient, as shown in FIG.
  • windower 135-2 is the sampling sequence from the sub ADC123-2 W 2, l to be multiplied, W 3, l to be multiplied by the window processing unit 135-3 to the sampling series from the sub ADC 123-3, and W to be multiplied by the window processing unit 135-4 to the sampling series from the sub ADC 123-4. 4, l .
  • Let l 1, 2, ..., K.
  • the window processing units 135-1 to 135-4 are collectively referred to as the window processing unit 135.
  • the window processing unit 135 multiplies the sampling series of each system output from the MCS receiver 120 by the coefficient corresponding to the Han window.
  • the window processing unit 135 outputs the sampling series of each system multiplied by the coefficient corresponding to the Han window to the sub FFT 131.
  • the sub-FFT131-1 to 131-4 are sampling series in which the coefficients corresponding to the Han windows are multiplied by the corresponding window processing units 135-1 to 135-4, that is, each system output from the window processing unit 135.
  • the sampling sequence is converted from a signal in the time domain to a signal in the frequency domain (step S105). That is, each of the sub-FFT131-1 to 131-4 converts the sampling series output from the corresponding window processing units 135-1 to 135-4 into a signal folded in the frequency domain.
  • the operations after step S106 are the same as the operations of the data compression device 100 of the first embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a spectrogram as a comparative example.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents frequency
  • the difference in shade of color in the graph represents the absolute amplitude value.
  • the spectrogram shown in FIG. 10 receives a signal in which a CW (Continuous Wave) signal, a pulse signal, and a chirp signal are superimposed in the data compression device of the comparative example, samples the signal at a sampling rate equal to that of the Nyquid straight, and signals it with an FFT. It is obtained when processed.
  • CW Continuous Wave
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a spectrogram obtained through coding and decoding by a data compression system including a data compression device 100a shown in FIG. 8 and a data recovery device 200 shown in FIG.
  • the horizontal axis represents time
  • the vertical axis represents frequency
  • the difference in shade of color in the graph represents the absolute amplitude value.
  • the spectrogram obtained by the data compression system consisting of the data compression device 100a shown in FIG. 8 and the data recovery device 200 shown in FIG. 4 is sampled at a sampling rate equal to Nyquist straight and signaled by FFT. It can be seen that the degree of agreement is high with the spectrogram of the comparative example obtained by processing.
  • the MCS receiver 120 and the MCS encoder 130a are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • the MCS encoder 130a decides to perform window processing on the sampling sequence.
  • the data compression device 100a suppresses the side lobes of the spectrogram to be compressed and enhances the sparsity as compared with the first embodiment, so that the data can be compressed more effectively.
  • Embodiment 3 the MCS encoder 130 of the data compression device 100 of the first embodiment performs processing limited to the sub-Nyquist zone in which a valid signal can exist.
  • the data compression device 100 uses a target signal which is an electromagnetic wave signal received by the antenna 110 and amplified by the amplifier 121.
  • the specific band of the antenna 110 is, for example, only about 0.5, and the sub-Nyquist zone in which a valid signal can exist is limited among the K sub-Nyquist zones. Therefore, the MCS encoder 130 can limit the sub-Nyquist zone to which signal processing is performed according to the characteristics of the antenna 110.
  • the MCS encoder 130 performs signal processing only in the sub-Nyquist zone in which a valid signal can exist among the K sub-Nyquist zones. I decided to do. As a result, the data compression device 100 can reduce the processing load of signal processing.
  • Embodiment 4 the MCS encoder 130a of the data compression device 100a of the second embodiment performs signal processing only in the sub-Nyquist zone where a valid signal can exist.
  • the data compression device 100a uses a target signal which is an electromagnetic wave signal received by the antenna 110 and amplified by the amplifier 121.
  • the specific band of the antenna 110 is, for example, only about 0.5, and the sub-Nyquist zone in which a valid signal can exist is limited among the K sub-Nyquist zones. Therefore, the MCS encoder 130a can limit the sub-Nyquist zone to which signal processing is performed according to the characteristics of the antenna 110.
  • the MCS encoder 130a is limited to the sub-Nyquist zone in which a valid signal can exist among the K sub-Nyquist zones, and the signal processing is performed. I decided to do. As a result, the data compression device 100a can reduce the processing load of signal processing.
  • Embodiment 5 the MCS receiver 120 has sampled the branched target signals in the sub ADCs 123-1 to 123-4. In the fifth embodiment, the MCS receiver branches after sampling the target signal with one ADC.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of the data compression device 100b according to the fifth embodiment.
  • FIG. 13 is a flowchart showing the operation of the data compression device 100b according to the fifth embodiment.
  • the data compression device 100b includes an MCS receiver 120b and an MCS encoder 130.
  • the MCS receiver 120b is a receiver that converts a target signal, which is an electromagnetic wave signal received by the antenna 110 and amplified by the amplifier 121, into a plurality of sampling sequences.
  • the MCS receiver 120b includes an amplifier 121, an ADC 124 which is a sampling unit, and a signal extraction unit 125-1 to 125-4.
  • the amplifier 121 amplifies the target signal, which is an electromagnetic wave signal received by the antenna 110 (step S101).
  • the ADC 124 of the MCS receiver 120b samples the target signal amplified by the amplifier 121 at the Nyquist sampling rate (step S121). Since the signal extraction units 125-1 to 125-4 give a delay time difference to the sampling timing of the ADC 124, each extracts a signal corresponding to the specified delay time difference from the signal sampled by the ADC 124 (step S122).
  • the signal extraction units 125-1 to 125-4 are collectively referred to as a signal extraction unit 125.
  • Subsequent operations of the MCS encoder 130 are the same as those of the MCS encoder 130 in the first embodiment.
  • the data compression device 100b may replace the MCS encoder 130 with the MCS encoder 130a of the second embodiment.
  • the MCS receiver 120b and the MCS encoder 130 are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • the MCS receiver 120b has decided to extract the signal corresponding to the specified delay time difference after sampling the target signal. Even in this case, the data compression device 100b can obtain the same effect as the data compression device 100 of the first embodiment.
  • the frequency estimation unit 133 takes the sum of the values obtained by multiplying the corresponding coefficients by the signal processing units 132-1 to 132-4, and the largest sum is obtained. It was determined that the signal was folded in the sub-Nike strike zone.
  • a method in which the frequency estimation unit 133 determines the sub-Nyquist zone in which the signal is folded by another method will be described.
  • the first embodiment will be described as an example, the present invention can be applied to the second to fifth embodiments.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the operation of the data compression device 100 according to the sixth embodiment.
  • the operation from step S101 to step S106 and the operation of step S109 are the operation from step S101 to step S106 and the operation of step S109 in the flowchart according to the first embodiment shown in FIG. Is similar to.
  • the frequency estimation unit 133 has the coefficients C 1, k , C 2, k , and C 3, corresponding to each sub-Nyquist zone, that is, for each equal sub-Nyquist zone number k. k, and C 4, k confirms the variation of the value obtained is multiplied (step S131).
  • the frequency estimation unit 133 determines the sub-Nyquist zone in which the target signal is folded. Specifically, the frequency estimation unit 133 determines that the target signal is folded in the sub-Nyquist zone having the smallest variation (step S132).
  • the MCS encoder 130 has the sub-Nyquist zone with the smallest variation in the value obtained by multiplying the corresponding coefficient for each sub-Nyquist zone. In addition, it was decided that the target signal was folded. Even in this case, the data compression device 100 can obtain the same effect as the data compression device 100 of the first embodiment.
  • Embodiment 7 a case where the data compression device performs the coding process in two stages in the data compression system will be described.
  • the first embodiment will be described as an example, the present invention can be applied to the second to sixth embodiments.
  • FIG. 15 is a diagram showing a configuration example of the data compression system 1c according to the seventh embodiment.
  • the data compression system 1c includes a data compression device 100c and a data restoration device 200c.
  • the data compression device 100c is a data compression device 100 to which a encoder 140 is added.
  • the data restoration device 200c is a data restoration device 200 to which a decoder 220 is added.
  • the encoder 140 further compresses the compressed data output from the code unit 134 and outputs the compressed data to the data restoration device 200c.
  • the encoder 140 may use, for example, entropy coding such as a Huffman code or an arithmetic code, logarithmic transformation, floating-point return, or the like, or a combination thereof may be used.
  • entropy coding such as a Huffman code or an arithmetic code, logarithmic transformation, floating-point return, or the like, or a combination thereof may be used.
  • the MCS encoder 130 may be referred to as a first encoder
  • the encoder 140 may be referred to as a second encoder.
  • the decoder 220 decodes the compressed data acquired from the data compression device 100c by a decoding method corresponding to the coding method of the encoder 140, and outputs the compressed data to the MCS decoder 210.
  • the MCS decoder 210 may be referred to as a first decoder and the decoder 220 may be referred to as a second decoder.
  • the MCS receiver 120, the MCS encoder 130, and the encoder 140 are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • the MCS decoder 210 and the decoder 220 are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • the data compression device 100c includes the encoder 140 to further compress the compressed data
  • the data restoration device 200c includes the decoder 220 and compresses the compressed data by the encoder 140. That is, it was decided to decode the encoded compressed data.
  • the data compression device 100c can output compressed data further compressed as compared with the data compression device 100 of the first embodiment.
  • Embodiment 8 In the eighth embodiment, the case where the data restoration device includes the storage in the data compression system will be described. Although the first embodiment will be described as an example, the present invention can be applied to the second to sixth embodiments.
  • FIG. 16 is a diagram showing a configuration example of the data compression system 1d according to the eighth embodiment.
  • the data compression system 1d includes a data compression device 100 and a data restoration device 200d.
  • the data restoration device 200d is a data restoration device 200 to which a storage 230 is added.
  • the storage 230 stores the compressed data acquired from the data compression device 100.
  • the MCS decoder 210 uses the compressed data stored in the storage 230 to restore the amplitude value corresponding to the frequency before folding in the data compression device 100.
  • the data compression device 100 may also include the storage after the MCS encoder 130.
  • the MCS decoder 210 and the storage 230 are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • the data restoration device 200d stores the compressed data acquired from the data compression device 100 in the storage 230, and then performs decryption.
  • the data recovery device 200d for example, when the communication state between the data compression device 100 and the data recovery device 200d deteriorates and it takes time to acquire the compressed data from the data compression device 100, the compressed data is stored in the storage 230. By saving, it is possible to save the required amount of compressed data and then perform decryption.
  • Embodiment 9 a case where the storage 230 is added to the data restoration device 200c of the data compression system 1c of the seventh embodiment will be described.
  • FIG. 17 is a diagram showing a configuration example of the data compression system 1e according to the ninth embodiment.
  • the data compression system 1e includes a data compression device 100c and a data restoration device 200e.
  • the data restoration device 200e is a data restoration device 200c to which a storage 230 is added.
  • the storage 230 stores the compressed data acquired from the data compression device 100c.
  • the decoder 220 decodes the compressed data stored in the storage 230 by a decoding method corresponding to the coding method of the encoder 140, and outputs the compressed data to the MCS decoder 210.
  • the data restoration device 200e includes the storage 230 has been described, but the data compression device 100c may also have the storage after the encoder 140.
  • the MCS decoder 210, the decoder 220, and the storage 230 are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • the data restoration device 200e stores the compressed data acquired from the data compression device 100c in the storage 230, and then performs decryption. Even in this case, the data restoration device 200e can obtain the same effect as the data restoration device 200d of the eighth embodiment.
  • Embodiment 10 a case where the data decoding device includes an IDFT (Inverse Discrete Fourier Transform) will be described.
  • IDFT Inverse Discrete Fourier Transform
  • the first embodiment will be described as an example, the second to ninth embodiments can also be applied.
  • FIG. 18 is a diagram showing a configuration example of the data compression system 1f according to the tenth embodiment.
  • the data compression system 1f includes a data compression device 100 and a data restoration device 200f.
  • the data restoration device 200f is a data restoration device 200 to which the IDFT 240 is added.
  • the IDFT 240 is a frequency-time conversion unit that converts the value restored by the MCS decoder 210, that is, the frequency amplitude value, from the signal in the frequency domain to the signal in the time domain and outputs it.
  • the MCS decoder 210 and the IDFT 240 are realized by a processing circuit.
  • the processing circuit may be a processor and memory for executing a program stored in the memory, or may be dedicated hardware.
  • the data restoration device 200f converts the amplitude value of the restored frequency from the signal in the frequency domain to the signal in the time domain and outputs it. As a result, the data restoration device 200f can output the decoded information to the device in the subsequent stage (not shown) in the form of a signal in the same time domain as the target signal acquired by the data compression device 100.
  • Embodiment 11 In the eleventh embodiment, a case where the data compression device includes a plurality of antennas will be described. Although the first embodiment will be described as an example, the second to tenth embodiments can also be applied.
  • FIG. 19 is a diagram showing a configuration example of the data compression system 1g according to the eleventh embodiment.
  • the data compression system 1g includes a data compression device 100g and a data restoration device 200.
  • the data compression device 100g includes an array antenna element group 111 including a main antenna 110-1 and one or more subordinate antennas 110-2, 110-3, a main MCS receiver 120-1, and one or more subordinate antennas. It includes MCS receivers 120-2, 120-3, an MCS encoder 130 g, and one or more MCS synthesizers 150-2, 150-3.
  • the main MCS receiver 120-1 is connected to the main antenna 110-1
  • the subordinate MCS receiver 120-2 is connected to the subordinate antenna 110-2
  • the subordinate MCS receiver 120-3 is connected to the subordinate antenna 110-. Connected to 3.
  • Antennas 110-1 to 110-3 have the same configuration as the above-mentioned antenna 110.
  • the MCS receivers 120-1 to 120-3 have the same configuration as the above-mentione
  • the data compression device 100g includes a plurality of MCS receivers 120, and each of the plurality of MCS receivers 120 is connected to a different antenna 110. Further, the MCS receiver 120-1 may be referred to as a first receiver, and the MCS receivers 120-2 and 120-3 may be referred to as a second receiver. In the present embodiment, the MCS receiver 120-1, which is the first receiver of the plurality of MCS receivers 120, outputs a sampling sequence for the target signal received by the main antenna 110-1.
  • the MCS receivers 120-2, 120-3 which is one or more second receivers among the plurality of MCS receivers 120, refer to the target signals received by the subordinate antennas 110-2, 110-3. Output the sampling series.
  • FIG. 20 is a diagram showing a configuration example of the data compression device 100 g according to the eleventh embodiment.
  • the data compression device 100 g includes one subordinate antenna 110-2, one subordinate MCS receiver 120-2, and one MCS synthesizer 150-2 will be described. ..
  • the MCS receiver 120-1 performs sub-Nyquist sampling in parallel in a plurality of series with respect to the electromagnetic wave signal received by the antenna 110-1.
  • the MCS encoder 130g includes a sub FFT 131, a signal processing unit 132, a frequency estimation unit 133g, and a coding unit 134g.
  • the sub-FFT 131 converts the sub Nyquist sampled sampling sequence into a signal folded in the frequency domain
  • the signal processing unit 132 converts each of them into a signal folded in the frequency domain. Provides phase compensation corresponding to the sub Nyquist zone.
  • the frequency estimation unit 133g calculates the sum of the phase-compensated amplitude components in the signal processing unit 132, and searches for the sub-Nyquist zone corresponding to the sum of the sums having the maximum absolute value. ..
  • the frequency estimation unit 133g inputs the sub-Nyquist zone information, which is the total value of the amplitude components corresponding to the maximum absolute value, and the sub-Nyquist zone value corresponding to the maximum absolute value, to the code unit 134g. Output. Further, the frequency estimation unit 133g outputs the sub-Nyquist zone information to the MCS synthesizer 150-2.
  • the MCS receiver 120-2 performs sub-Nyquist sampling in parallel in a plurality of series with respect to the electromagnetic wave signal received by the antenna 110-2.
  • the MCS synthesizer 150-2 includes a sub FFT 131, a signal processing unit 132 g, and an amplitude synthesizer unit 136.
  • the sub FFT 131 converts the sub Nyquist sampled sampling sequence into a signal folded in the frequency domain, as in the MCS encoder 130 of the first embodiment.
  • the signal processing unit 132g has a phase corresponding to the sub-Nyquist zone according to the sub-Nyquist zone information of the main element system which is a series of the main antenna 110-1 acquired from the frequency estimation unit 133g of the MCS encoder 130g. Make compensation.
  • the amplitude synthesis unit 136 calculates the total phase-compensated amplitude component by the signal processing unit 132g according to the sub-Nyquist zone information of the main element system acquired from the frequency estimation unit 133g of the MCS encoder 130g, and calculates the total sum of the amplitude components. The value is output to the MCS encoder 130 g.
  • the MCS synthesizer 150-2 is connected to a different second receiver, and the sum of the amplitude components corresponding to the sub-Nyquist zone is calculated using the sub-Nyquist zone information acquired from the MCS encoder 130 g. , A synthesizer that outputs to the MCS encoder 130 g.
  • the MCS synthesizer 150-2 performs phase compensation corresponding to a single sub-Nyquist zone in order to utilize the sub-Nyquist zone information acquired from the frequency estimation unit 133 g of the MCS encoder 130 g.
  • the MCS synthesizer 150-2 can reduce the size, power saving, cost, and speed of the signal processing circuit as compared with the MCS encoder 130g.
  • the sub-Nyquist zone information of the sub-element system which is a series of the subordinate antennas 110-2, the value of the floating-point exponent part, etc. can be shared with the main element system.
  • the compression efficiency can be improved. Since the code unit 134g shares a value between the main element system and the sub element system, the processing content is different from that of the code unit 134 described above.
  • the MCS encoder 130g is connected to the MCS receiver 120-1 and outputs the sub-Nyquist zone information about the sampling sequence of the target signal received by the main antenna 110-1.
  • the MCS encoder 130g is a compressed data obtained by compressing a sampling sequence for a target signal received by the main antenna 110-1 and the subordinate antenna 110-2 by using the sum of the amplitude components acquired from the MCS synthesizer 150-2. Is output.
  • the data compression device 100g can obtain the same effect even if there are a plurality of subordinate antennas 110-2 and 110-3, and the main antenna 110-1 and the subordinate antennas 110-2 and 110-3 are close to each other. The stronger the correlation between the signal of the main element system and the signal of the sub element system, and the better the compression accuracy.
  • the data compression device 100g can obtain good characteristics, for example, if the distance between the main antenna 110-1 and the subordinate antennas 110-2 and 110-3 is about 1000 m or less.
  • a track-and-hold circuit may be used, or sampling from the Nyquist straight ADC to the sub Nyquist straight. Data may be thinned out, or sub-Nyquist sampling may be performed in parallel at different phases.
  • the phase difference or delay time difference of the sub-Nyquist sampling may be the same or different.
  • the number of parallel sub-Nyquist sampling series may or may not be equal.
  • the MCS synthesizers 150-2 and 150-3 of the sub-element system correspond to the phase difference or delay time difference of the sub-Nyquist zone of the main element system and the parallel sub-Nyquist sampling series of the sub-element system. Phase compensation should be applied.
  • the same effect can be obtained by the same processing even when the number of the subordinate antennas 110-2 and 110-3 is two or more.
  • the MCS encoder 130 g in addition to the value of the sub-Nyquist zone corresponding to the one having the maximum absolute value, the one having the next largest absolute value after the maximum value, that is, the one having the next largest absolute value, that is, the large absolute value.
  • a relatively small number of sub-Nyquist zone values corresponding to those with a second or lower value may be output.
  • the sub-element system MCS synthesizers 150-2 and 150-3 obtain the values of a relatively small number of sub-Nyquist zones corresponding to those having the second or less absolute value from the MCS encoder 130 g. Provides phase compensation for a relatively small number of sub-Nyquist zones.
  • the MCS synthesizers 150-2 and 150-3 of the sub-element system calculate the sum of the phase-compensated amplitude components, and search for the sub-Nyquist zone corresponding to the sum of the sums having the maximum absolute value. , The value of the sum of the amplitude components corresponding to the one having the maximum absolute value may be output. Thereby, the data compression device 100g can also balance the calculation amount, compression accuracy, etc. of the MCS encoder 130g and the MCS synthesizers 150-2, 150-3.
  • FIG. 21 is a flowchart showing the operation of the data compression device 100 g according to the eleventh embodiment.
  • the frequency estimation unit 133g outputs the sub-Nyquist zone information to the MCS synthesizer 150-2 (step S141).
  • the amplitude synthesis unit 136 calculates the total amplitude component of the sub-element system phase-compensated by the signal processing unit 132 g according to the sub-Nyquist zone information of the main element system acquired from the frequency estimation unit 133 g (step S142).
  • the amplitude synthesis unit 136 outputs the total value of the amplitude components to the code unit 134g.
  • the code unit 134g Based on the information acquired from the frequency estimation unit 133g and the amplitude synthesis unit 136, the code unit 134g converts the value representing the sub-Nyquist zone and the corresponding amplitude value into a specified data format, converts them into compressed data, and outputs the data. (Step S143).
  • FIG. 22 is a flowchart showing the operation of the data restoration device 200 according to the eleventh embodiment.
  • the decoding unit 211 acquires the compressed data output from the code unit 134 g of the data compression device 100 g, and extracts from the compressed data a value representing the sub-Nyquist zone number k and an amplitude value corresponding to the number of the corresponding antenna 110. (Step S211).
  • the decoding unit 211 uses the extracted value representing the sub-Nyquist zone number k and the amplitude value corresponding to the number of antennas 110 corresponding to the number of antennas 110 corresponding to the frequency before being folded in the data compression device 100.
  • the amplitude value is restored (step S212).
  • the decoding unit 211 inserts zero as a component value into the amplitude value corresponding to the frequency not specified by the sub-Nyquist zone number k (step S203). As described above, the decoding unit 211 has different processing contents from the above-mentioned decoding unit 211.
  • Embodiment 12 Although the case where the data recovery device 200d includes the storage 230 and the data recovery device 200e includes the storage 230 in the ninth embodiment has been described in the eighth embodiment, the data compression device may include the storage as described above. ..
  • FIG. 23 is a first diagram showing a configuration example of the data compression system 1h according to the twelfth embodiment.
  • the data compression system 1h includes a data compression device 100h and a data restoration device 200.
  • the data compression device 100h is a data compression device 100 to which a storage 160 is added.
  • the storage 160 stores the compressed data output from the MCS encoder 130.
  • the data compression device 100h can also store the compressed data converted by the MCS encoder 130 in the storage 160 and then output the compressed data to the data restoration device 200.
  • FIG. 24 is a second diagram showing a configuration example of the data compression system 1i according to the twelfth embodiment.
  • the data compression system 1i includes a data compression device 100h and a data restoration device 200d.
  • the data compression system 1i may have a configuration in which the data compression device 100h includes the storage 160 and the data restoration device 200d includes the storage 230.
  • the configuration shown in the above embodiments is an example, and can be combined with another known technique, can be combined with each other, and does not deviate from the gist. It is also possible to omit or change a part of the configuration.
  • 1,1c, 1d, 1e, 1f, 1g, 1h, 1i data compression system 100, 100a, 100b, 100c, 100g, 100h data compression device, 110, 110-1 to 110-3 antenna, 111 array antenna element group , 120, 120b, 120-1 to 120-3 MCS receiver, 121 amplifier, 122, 122-2-122-4 delay time addition part, 123, 123-1 to 123-4 sub ADC, 124 ADC, 125, 125-1 to 125-4 signal extraction unit, 130, 130a, 130g MCS coder, 131, 131-1 to 131-4 sub FFT, 132, 132-1 to 132-4, 132g signal processing unit, 133, 133g Frequency estimation unit, 134,134 g code unit, 135, 135-1 to 135-4 window processing unit, 136 amplitude synthesizer, 140 code controller, 150-2, 150-3 MCS synthesizer, 200, 200c, 200d, 200e , 200f data recovery device, 210 MCS decoder, 211 de

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Abstract

対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間の付加、および各信号をナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングした信号に相当するサンプリング系列を出力するＭＣＳ受信器（１２０）と、サンプリング系列を圧縮データに変換するＭＣＳ符号器（１３０）と、を備え、ＭＣＳ符号器（１３０）は、サンプリング系列を周波数領域の信号に変換するサブＦＦＴ（１３１）と、各サンプリング系列のサブナイキストゾーンに対応する位相補償処理、および各サンプリング系列の間の遅延時間差に起因する位相回転をキャンセルする処理を一括して実施する信号処理部（１３２）と、対象信号がどのサブナイキストゾーンに折り畳まれてきたかを判定し、対象信号の周波数を推定する周波数推定部（１３３）と、サブナイキストゾーンを表す値、および対応する振幅値を圧縮データに変換して出力する符号部（１３４）と、を備える。

Description

データ圧縮装置、データ復元装置、データ圧縮システム、制御回路、記憶媒体、データ圧縮方法およびデータ復元方法
　本開示は、データの圧縮を行うデータ圧縮装置、データ復元装置、データ圧縮システム、制御回路、記憶媒体、データ圧縮方法およびデータ復元方法に関する。
　一般に、ある適切な基底を選択することによって多くの成分の値の大きさが零または零とみなせる程度に小さな値に表現することが出来るスパースな信号は、選択された基底の下で零とみなされない少数の成分の値によって効率よく表現することができる。このような特徴を利用して、スパースな信号をＡＤＣ（Analog　Digital　Converter）によってサンプリングして得られるサンプリング系列データを、零とみなされない少数の成分の値に基づく圧縮されたデータ形式に変換する方法として、圧縮センシングを用いる手法が考えられている。
　例えば、特許文献１には、圧縮表現の忠実度およびスパース性を反復的に最適化することで、スパースな信号をより少ない変数で表現するスパース再構成と呼ばれる技術が開示されている。
特許第６０３８９８１号公報
　しかしながら、上記従来の技術によれば、圧縮センシングにおいて、適切な基底とその成分の値との組み合わせを探索する最適化処理の演算負荷が非常に大きい。例えば、１ＧＳ／ｓ以上といった広帯域信号の処理は実用的ではない、という問題があった。
　本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、演算負荷の増大を抑制しつつ、スパースな信号の圧縮比率を向上可能なデータ圧縮装置を得ることを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のデータ圧縮装置は、対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間の付加、および各信号をナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングした信号に相当するサンプリング系列を出力する受信器と、サンプリング系列を圧縮データに変換して出力する符号器と、を備える。符号器は、各系統のサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する時間周波数変換部と、周波数領域の信号に変換された各サンプリング系列のサブナイキストゾーンに対応する位相補償処理、および各サンプリング系列の間の遅延時間差に起因する位相回転をキャンセルする処理を一括して実施する信号処理部と、対象信号がどのサブナイキストゾーンに折り畳まれてきたかを判定し、対象信号の周波数を推定する周波数推定部と、サブナイキストゾーンを表す値、および対応する振幅値を規定されたデータフォーマットにして、圧縮データに変換して出力する符号部と、を備えることを特徴とする。
　本開示に係るデータ圧縮装置は、演算負荷の増大を抑制しつつ、スパースな信号の圧縮比率を向上させることができる、という効果を奏する。
実施の形態１に係るデータ圧縮システムの構成例を示す図 実施の形態１に係るデータ圧縮装置の構成例を示す図 実施の形態１に係るデータ圧縮装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１に係るデータ復元装置が備えるＭＣＳ（Multi－Coset　Sampling）復号器の構成例を示す図 実施の形態１に係るデータ復元装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１に係るデータ圧縮装置が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路の構成例を示す図 実施の形態１に係るデータ圧縮装置が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路の例を示す図 実施の形態２に係るデータ圧縮装置の構成例を示す図 実施の形態２に係るデータ圧縮装置の動作を示すフローチャート 比較例としてのスペクトログラムの一例を示す図 図８に示すデータ圧縮装置および図４に示すデータ復元装置からなるデータ圧縮システムによる符号化および復号化を経て得られるスペクトログラムの一例を示す図 実施の形態５に係るデータ圧縮装置の構成例を示す図 実施の形態５に係るデータ圧縮装置の動作を示すフローチャート 実施の形態６に係るデータ圧縮装置の動作を示すフローチャート 実施の形態７に係るデータ圧縮システムの構成例を示す図 実施の形態８に係るデータ圧縮システムの構成例を示す図 実施の形態９に係るデータ圧縮システムの構成例を示す図 実施の形態１０に係るデータ圧縮システムの構成例を示す図 実施の形態１１に係るデータ圧縮システムの構成例を示す図 実施の形態１１に係るデータ圧縮装置の構成例を示す図 実施の形態１１に係るデータ圧縮装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１１に係るデータ復元装置の動作を示すフローチャート 実施の形態１２に係るデータ圧縮システムの構成例を示す第１の図 実施の形態１２に係るデータ圧縮システムの構成例を示す第２の図
　以下に、本開示の実施の形態に係るデータ圧縮装置、データ復元装置、データ圧縮システム、制御回路、記憶媒体、データ圧縮方法およびデータ復元方法を図面に基づいて詳細に説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係るデータ圧縮システム１の構成例を示す図である。データ圧縮システム１は、データ圧縮装置１００と、データ復元装置２００と、を備える。
　データ圧縮装置１００は、ＭＣＳ受信器１２０と、ＭＣＳ符号器１３０と、を備える。データ圧縮装置１００の前段において、アンテナ１１０は、電磁波信号を受信する。増幅器１２１は、アンテナ１１０で受信された電磁波信号である対象信号を増幅する。データ圧縮装置１００において、ＭＣＳ受信器１２０は、アンテナ１１０で受信され、増幅器１２１で増幅された電磁波信号である対象信号を複数のサンプリング系列に変換する受信器である。具体的には、ＭＣＳ受信器１２０は、対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間の付加、および各信号をナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングした信号に相当するサンプリング系列を出力する。ＭＣＳ符号器１３０は、ＭＣＳ受信器１２０で変換されたサンプリング系列を圧縮データに変換し、圧縮データをデータ復元装置２００に出力する符号器である。
　データ復元装置２００は、ＭＣＳ復号器２１０を備える。データ復元装置２００において、ＭＣＳ復号器２１０は、データ圧縮装置１００から取得した圧縮データを、データ圧縮装置１００で対象信号が折り畳まれる前の周波数に対応した振幅値に復号する。ここで、対象信号が折り畳まれるとは、対象信号がスパースな信号の場合において、選択された基底の下で零とみなされない少数の成分によって対象信号を表現することである。
　まず、データ圧縮装置１００の構成および動作について説明する。図２は、実施の形態１に係るデータ圧縮装置１００の構成例を示す図である。図３は、実施の形態１に係るデータ圧縮装置１００の動作を示すフローチャートである。なお、図２では、前段のアンテナ１１０、および増幅器１２１も記載している。以降の実施の形態のデータ圧縮装置の構成例の図についても同様とする。また、図３では、説明の都合上、データ圧縮装置１００の前段の増幅器１２１の動作を含めている。以降の実施の形態のデータ圧縮装置のフローチャートについても同様とする。前述のように、データ圧縮装置１００は、ＭＣＳ受信器１２０と、ＭＣＳ符号器１３０と、を備える。ＭＣＳ受信器１２０は、遅延時間付加部１２２－２～１２２－４と、サブＡＤＣ１２３－１～１２３－４と、を備える。ＭＣＳ符号器１３０は、サブＦＦＴ（Fast　Fourier　Transform）１３１－１～１３１－４と、信号処理部１３２－１～１３２－４と、周波数推定部１３３と、符号部１３４と、を備える。
　データ圧縮装置１００の前段において、増幅器１２１は、アンテナ１１０で受信された電磁波信号である対象信号を増幅する（ステップＳ１０１）。データ圧縮装置１００において、ＭＣＳ受信器１２０は、増幅器１２１で増幅された対象信号を４つの系統、すなわち４つの信号に分岐する（ステップＳ１０２）。
　遅延時間付加部１２２－２～１２２－４は、各々、増幅器１２１からサブＡＤＣ１２３－１に出力される系統の信号を基準にして、各信号に異なる遅延時間を付加する（ステップＳ１０３）。遅延時間付加部１２２－２～１２２－４は、例えば、遅延素子を用いて各々異なる遅延時間を付加してもよいし、トラックアンドホールド回路を用いて各々異なる遅延時間を付加してもよい。なお、遅延時間付加部１２２－２～１２２－４をまとめて遅延時間付加部１２２とする。遅延時間付加部１２２は、対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間を付加する。遅延時間付加部１２２は、増幅器１２１からサブＡＤＣ１２３－１に出力される系統の信号についても遅延時間を付加することが可能な構成としてもよい。この場合、遅延時間付加部１２２は、増幅器１２１からサブＡＤＣ１２３－１に出力される系統の信号に遅延時間零を付加する。
　サブＡＤＣ１２３－１～１２３－４は、各々、ナイキストレートの１／２０のサブナイキストレートであるサンプリングレートで、独立してサンプリングを行う。具体的には、サブＡＤＣ１２３－１は、増幅器１２１から出力された信号をサンプリングする。サブＡＤＣ１２３－２は、遅延時間付加部１２２－２から出力された系統の対象信号をサンプリングする。サブＡＤＣ１２３－３は、遅延時間付加部１２２－３から出力された系統の対象信号をサンプリングする。サブＡＤＣ１２３－４は、遅延時間付加部１２２－４から出力された系統の対象信号をサンプリングする（ステップＳ１０４）。なお、サブＡＤＣ１２３－１～１２３－４をまとめてサブＡＤＣ１２３とする。サブＡＤＣ１２３は、各信号をナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングし、サンプリング系列を出力するサブサンプリング部である。
　ＭＣＳ符号器１３０において、サブＦＦＴ１３１－１～１３１－４は、各々、対応するサブＡＤＣ１２３－１～１２３－４によってサブナイキストサンプリングされたサンプリング系列を、周波数領域で折り畳まれた信号に変換処理する。具体的には、サブＦＦＴ１３１－１は、サブＡＤＣ１２３－１からのサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。サブＦＦＴ１３１－２は、サブＡＤＣ１２３－２からのサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。サブＦＦＴ１３１－３は、サブＡＤＣ１２３－３からのサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する。サブＦＦＴ１３１－４は、サブＡＤＣ１２３－４からのサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する（ステップＳ１０５）。なお、サブＦＦＴ１３１－１～１３１－４をまとめてサブＦＦＴ１３１とする。サブＦＦＴ１３１は、各系統のサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する時間周波数変換部である。
　信号処理部１３２－１～１３２－４は、各々、対応するサブＦＦＴ１３１－１～１３１－４によって変換された周波数領域の信号に、サブナイキストレートとナイキストレートとの比である２０に対応したサブナイキスト折り畳み数Ｋの各々のサブナイキストゾーンに対応した位相補償、および各々の遅延時間差による位相回転を打ち消す係数を乗算する（ステップＳ１０６）。係数とは、図２に示すように、信号処理部１３２－１がサブＦＦＴ１３１－１からの周波数領域の信号に乗算するＣ１，ｋ、信号処理部１３２－２がサブＦＦＴ１３１－２からの周波数領域の信号に乗算するＣ２，ｋ、信号処理部１３２－３がサブＦＦＴ１３１－３からの周波数領域の信号に乗算するＣ３，ｋ、および信号処理部１３２－４がサブＦＦＴ１３１－４からの周波数領域の信号に乗算するＣ４，ｋである。ここで、ｋ＝１，２，…，Ｋとする。なお、信号処理部１３２－１～１３２－４をまとめて信号処理部１３２とする。信号処理部１３２は、周波数領域の信号に変換された各サンプリング系列のサブナイキストゾーンに対応する位相補償処理、および各サンプリング系列の間の遅延時間差に起因する位相回転をキャンセルする処理を一括して実施する。
　周波数推定部１３３は、信号処理部１３２－１～１３２－４において、サブナイキストゾーンごとに、すなわち各々等しいサブナイキストゾーン番号ｋごとに対応した係数Ｃ１，ｋ、Ｃ２，ｋ、Ｃ３，ｋ、およびＣ４，ｋが乗算されて得られた値の総和を算出する（ステップＳ１０７）。周波数推定部１３３は、対象信号が存在する、すなわち折り畳まれているサブナイキストゾーンを判定する。具体的には、周波数推定部１３３は、最も大きい総和が得られるサブナイキストゾーンに、対象信号が折り畳まれていると判定する（ステップＳ１０８）。このように、周波数推定部１３３は、対象信号がどのサブナイキストゾーンに折り畳まれてきたかを判定し、対象信号の周波数を推定する。
　符号部１３４は、サブナイキストゾーンを表す値、および対応する振幅値を規定されたデータフォーマットにして、圧縮データに変換して出力する（ステップＳ１０９）。
　つぎに、データ復元装置２００の構成および動作について説明する。図４は、実施の形態１に係るデータ復元装置２００が備えるＭＣＳ復号器２１０の構成例を示す図である。図５は、実施の形態１に係るデータ復元装置２００の動作を示すフローチャートである。データ復元装置２００において、ＭＣＳ復号器２１０は、復号部２１１を備える。復号部２１１は、データ圧縮装置１００の符号部１３４から出力された圧縮データを取得し、圧縮データから、サブナイキストゾーン番号ｋを表す値、および対応する振幅値を抽出する（ステップＳ２０１）。復号部２１１は、抽出したサブナイキストゾーン番号ｋを表す値、および対応する振幅値を用いて、データ圧縮装置１００において折り畳まれる前の周波数に対応した振幅値を復元する（ステップＳ２０２）。復号部２１１は、サブナイキストゾーン番号ｋによって指定されなかった周波数に対応した振幅値には、成分の値として零を挿入する（ステップＳ２０３）。
　このように、ＭＣＳ復号器２１０は、データ圧縮装置１００から取得した圧縮データから、サブナイキストゾーンを表す値および対応する振幅値を抽出し、データ圧縮装置１００において対象信号が折り畳まれる前の周波数に対応した振幅値を復元する。
　つづいて、データ圧縮装置１００のハードウェア構成について説明する。データ圧縮装置１００において、ＭＣＳ受信器１２０およびＭＣＳ符号器１３０は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。処理回路は制御回路とも呼ばれる。
　図６は、実施の形態１に係るデータ圧縮装置１００が備える処理回路をプロセッサおよびメモリで実現する場合の処理回路９０の構成例を示す図である。図６に示す処理回路９０は制御回路であり、プロセッサ９１およびメモリ９２を備える。処理回路９０がプロセッサ９１およびメモリ９２で構成される場合、処理回路９０の各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、またはソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、メモリ９２に格納される。処理回路９０では、メモリ９２に記憶されたプログラムをプロセッサ９１が読み出して実行することにより、各機能を実現する。すなわち、処理回路９０は、データ圧縮装置１００の処理が結果的に実行されることになるプログラムを格納するためのメモリ９２を備える。このプログラムは、処理回路９０により実現される各機能をデータ圧縮装置１００に実行させるためのプログラムであるともいえる。このプログラムは、プログラムが記憶された記憶媒体により提供されてもよいし、通信媒体など他の手段により提供されてもよい。
　上記プログラムは、ＭＣＳ受信器１２０が、対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間の付加、および各信号をナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングした信号に相当するサンプリング系列を出力する第１のステップと、ＭＣＳ符号器１３０が、サンプリング系列を圧縮データに変換して出力する第２のステップと、を含み、第２のステップとして、サブＦＦＴ１３１－１～１３１－４が、各系統のサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する第３のステップと、信号処理部１３２－１～１３２－４が、周波数領域の信号に変換された各サンプリング系列のサブナイキストゾーンに対応する位相補償処理、および各サンプリング系列の間の遅延時間差に起因する位相回転をキャンセルする処理を一括して実施する第４のステップと、周波数推定部１３３が、対象信号がどのサブナイキストゾーンに折り畳まれてきたかを判定し、対象信号の周波数を推定する第５のステップと、符号部１３４が、サブナイキストゾーンを表す値、および対応する振幅値を規定されたデータフォーマットにして、圧縮データに変換して出力する第６のステップと、をデータ圧縮装置１００に実行させるプログラムであるとも言える。
　ここで、プロセッサ９１は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、またはＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）などである。また、メモリ９２は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically　ＥＰＲＯＭ）などの、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、またはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）などが該当する。
　図７は、実施の形態１に係るデータ圧縮装置１００が備える処理回路を専用のハードウェアで構成する場合の処理回路９３の例を示す図である。図７に示す処理回路９３は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。処理回路については、一部を専用のハードウェアで実現し、一部をソフトウェアまたはファームウェアで実現するようにしてもよい。このように、処理回路は、専用のハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
　なお、データ圧縮装置１００のハードウェア構成について説明したが、データ復元装置２００のハードウェア構成についても、データ圧縮装置１００のハードウェア構成と同様である。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、データ圧縮装置１００において、ＭＣＳ受信器１２０は、対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間を付加し、各信号をナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングしたサンプリング系列を出力する。ＭＣＳ符号器１３０は、各系統のサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換し、周波数領域の信号に変換された各サンプリング系列のサブナイキストゾーンに対応する位相補償処理、および各サンプリング系列の間の遅延時間差に起因する位相回転をキャンセルする処理を一括して実施する。ＭＣＳ符号器１３０は、対象信号がどのサブナイキストゾーンに折り畳まれてきたかを判定し、対象信号の周波数を推定し、サブナイキストゾーンを表す値、および対応する振幅値を規定されたデータフォーマットにして、圧縮データに変換して出力する。これにより、データ圧縮装置１００は、対象信号をデータ復元装置２００に出力する場合において、演算負荷の増大を抑制しつつ、スパースな信号の圧縮比率を向上させることができる。
実施の形態２．
　実施の形態２では、データ圧縮装置が、時系列データ、すなわちサブＡＤＣ１２３－１～１２３－４によってサブナイキストサンプリングされた出力信号に、ハン窓を施す場合について説明する。
　図８は、実施の形態２に係るデータ圧縮装置１００ａの構成例を示す図である。図９は、実施の形態２に係るデータ圧縮装置１００ａの動作を示すフローチャートである。データ圧縮装置１００ａは、ＭＣＳ受信器１２０と、ＭＣＳ符号器１３０ａと、を備える。ＭＣＳ符号器１３０ａは、図２に示す実施の形態１のＭＣＳ符号器１３０に、ウィンドウ処理部１３５－１～１３５－４を追加したものである。
　データ圧縮装置１００ａにおいて、ステップＳ１０４までの動作は、実施の形態１のデータ圧縮装置１００の動作と同様である。ステップＳ１０４の動作の後、ＭＣＳ符号器１３０ａにおいて、ウィンドウ処理部１３５－１～１３５－４は、各々、対応するサブＡＤＣ１２３－１～１２３－４によってサブナイキストサンプリングされたサンプリング系列に、ハン窓に対応した係数を乗算する（ステップＳ１１１）。係数とは、図８に示すように、ウィンドウ処理部１３５－１がサブＡＤＣ１２３－１からのサンプリング系列に乗算するＷ１，ｌ、ウィンドウ処理部１３５－２がサブＡＤＣ１２３－２からのサンプリング系列に乗算するＷ２，ｌ、ウィンドウ処理部１３５－３がサブＡＤＣ１２３－３からのサンプリング系列に乗算するＷ３，ｌ、およびウィンドウ処理部１３５－４がサブＡＤＣ１２３－４からのサンプリング系列に乗算するＷ４，ｌである。ｌ＝１，２，…，Ｋとする。
　なお、ウィンドウ処理部１３５－１～１３５－４をまとめてウィンドウ処理部１３５とする。ウィンドウ処理部１３５は、ＭＣＳ受信器１２０から出力された各系統のサンプリング系列に、ハン窓に対応した係数を乗算する。ウィンドウ処理部１３５は、ハン窓に対応した係数を乗算した各系統のサンプリング系列をサブＦＦＴ１３１に出力する。
　サブＦＦＴ１３１－１～１３１－４は、各々、対応するウィンドウ処理部１３５－１～１３５－４によってハン窓に対応した係数が乗算されたサンプリング系列、すなわちウィンドウ処理部１３５から出力された各系統のサンプリング系列を、時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する（ステップＳ１０５）。すなわち、サブＦＦＴ１３１－１～１３１－４は、各々、対応するウィンドウ処理部１３５－１～１３５－４から出力されたサンプリング系列を、周波数領域で折り畳まれた信号に変換処理する。データ圧縮装置１００ａにおいて、ステップＳ１０６以降の動作は、実施の形態１のデータ圧縮装置１００の動作と同様である。
　図１０は、比較例としてのスペクトログラムの一例を示す図である。図１０において、横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示し、グラフ中の色の濃淡の違いは、振幅絶対値を表している。図１０に示すスペクトログラムは、比較例のデータ圧縮装置において、ＣＷ（Continuous　Wave）信号、パルス信号、およびチャープ信号が重畳された信号を受信し、ナイキストレートに等しいサンプリングレートでサンプリングし、ＦＦＴで信号処理した場合に得られるものである。
　図１１は、図８に示すデータ圧縮装置１００ａおよび図４に示すデータ復元装置２００からなるデータ圧縮システムによる符号化および復号化を経て得られるスペクトログラムの一例を示す図である。図１１において、横軸は時間を示し、縦軸は周波数を示し、グラフ中の色の濃淡の違いは、振幅絶対値を表している。図１０および図１１を比較すると、図８に示すデータ圧縮装置１００ａおよび図４に示すデータ復元装置２００からなるデータ圧縮システムによって得られるスペクトログラムは、ナイキストレートに等しいサンプリングレートでサンプリングし、ＦＦＴで信号処理した場合に得られる比較例のスペクトログラムと一致度合が高いことが分かる。
　データ圧縮装置１００ａのハードウェア構成について、ＭＣＳ受信器１２０およびＭＣＳ符号器１３０ａは、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、データ圧縮装置１００ａにおいて、ＭＣＳ符号器１３０ａは、サンプリング系列に対してウィンドウ処理を行うこととした。これにより、データ圧縮装置１００ａは、実施の形態１と比較して、圧縮されるスペクトログラムのサイドローブを抑制し、スパース性が高まるため、より効果的にデータを圧縮することができる。
実施の形態３．
　実施の形態３において、実施の形態１のデータ圧縮装置１００のＭＣＳ符号器１３０は、有効な信号が存在し得るサブナイキストゾーンに限定した処理を行う。
　データ圧縮装置１００は、アンテナ１１０で受信され、増幅器１２１で増幅された電磁波信号である対象信号を用いている。しかしながら、アンテナ１１０の比帯域は、例えば、０．５程度しかなく、Ｋ個のサブナイキストゾーンのうち、有効な信号が存在し得るサブナイキストゾーンは限定される。そのため、ＭＣＳ符号器１３０は、信号処理を行う対象のサブナイキストゾーンを、アンテナ１１０の特性に合わせて限定することができる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、データ圧縮装置１００において、ＭＣＳ符号器１３０は、Ｋ個のサブナイキストゾーンのうち有効な信号が存在し得るサブナイキストゾーンに限定して信号処理を行うこととした。これにより、データ圧縮装置１００は、信号処理の処理負荷を軽減することができる。
実施の形態４．
　実施の形態４において、実施の形態２のデータ圧縮装置１００ａのＭＣＳ符号器１３０ａは、有効な信号が存在し得るサブナイキストゾーンに限定して信号処理を行う。
　データ圧縮装置１００ａは、アンテナ１１０で受信され、増幅器１２１で増幅された電磁波信号である対象信号を用いている。しかしながら、アンテナ１１０の比帯域は、例えば、０．５程度しかなく、Ｋ個のサブナイキストゾーンのうち、有効な信号が存在し得るサブナイキストゾーンは限定される。そのため、ＭＣＳ符号器１３０ａは、信号処理を行う対象のサブナイキストゾーンを、アンテナ１１０の特性に合わせて限定することができる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、データ圧縮装置１００ａにおいて、ＭＣＳ符号器１３０ａは、Ｋ個のサブナイキストゾーンのうち有効な信号が存在し得るサブナイキストゾーンに限定して信号処理を行うこととした。これにより、データ圧縮装置１００ａは、信号処理の処理負荷を軽減することができる。
実施の形態５．
　実施の形態１から実施の形態４において、ＭＣＳ受信器１２０は、分岐された対象信号をサブＡＤＣ１２３－１～１２３－４でサンプリングしていた。実施の形態５では、ＭＣＳ受信器は、対象信号を１つのＡＤＣでサンプリングした後に分岐する。
　図１２は、実施の形態５に係るデータ圧縮装置１００ｂの構成例を示す図である。図１３は、実施の形態５に係るデータ圧縮装置１００ｂの動作を示すフローチャートである。データ圧縮装置１００ｂは、ＭＣＳ受信器１２０ｂと、ＭＣＳ符号器１３０と、を備える。ＭＣＳ受信器１２０ｂは、アンテナ１１０で受信され、増幅器１２１で増幅された電磁波信号である対象信号を複数のサンプリング系列に変換する受信器である。ＭＣＳ受信器１２０ｂは、増幅器１２１と、サンプリング部であるＡＤＣ１２４と、信号抽出部１２５－１～１２５－４と、を備える。
　データ圧縮装置１００ｂの前段において、増幅器１２１は、アンテナ１１０で受信された電磁波信号である対象信号を増幅する（ステップＳ１０１）。データ圧縮装置１００ｂにおいて、ＭＣＳ受信器１２０ｂのＡＤＣ１２４は、増幅器１２１で増幅された対象信号をナイキストレートのサンプリングレートでサンプリングする（ステップＳ１２１）。信号抽出部１２５－１～１２５－４は、ＡＤＣ１２４のサンプリングタイミングに遅延時間差を与えるため、各々が、ＡＤＣ１２４でサンプリングされた信号から規定された遅延時間差に相当する信号を抽出する（ステップＳ１２２）。なお、信号抽出部１２５－１～１２５－４をまとめて信号抽出部１２５とする。以降のＭＣＳ符号器１３０の動作は、実施の形態１のときのＭＣＳ符号器１３０の動作と同様である。なお、データ圧縮装置１００ｂは、ＭＣＳ符号器１３０を、実施の形態２のＭＣＳ符号器１３０ａに置き換えてもよい。
　データ圧縮装置１００ｂのハードウェア構成について、ＭＣＳ受信器１２０ｂおよびＭＣＳ符号器１３０は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、データ圧縮装置１００ｂにおいて、ＭＣＳ受信器１２０ｂは、対象信号をサンプリング後、規定された遅延時間差に相当する信号を抽出することとした。この場合においても、データ圧縮装置１００ｂは、実施の形態１のデータ圧縮装置１００と同様の効果を得ることができる。
実施の形態６．
　実施の形態１から実施の形態５において、周波数推定部１３３は、信号処理部１３２－１～１３２－４で対応する係数が乗算されて得られた値の総和を取り、最も大きい総和が得られるサブナイキストゾーンに、信号が折り畳まれていると判定していた。実施の形態６では、周波数推定部１３３が、他の方法で信号が折り畳まれているサブナイキストゾーンを判定する方法について説明する。実施の形態１を例にして説明するが、実施の形態２から実施の形態５にも適用可能である。
　図１４は、実施の形態６に係るデータ圧縮装置１００の動作を示すフローチャートである。図１４に示すフローチャートにおいて、ステップＳ１０１からステップＳ１０６までの動作、およびステップＳ１０９の動作は、図３に示す実施の形態１のときのフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１０６までの動作、およびステップＳ１０９の動作と同様である。周波数推定部１３３は、信号処理部１３２－１～１３２－４において、サブナイキストゾーンごとに、すなわち各々等しいサブナイキストゾーン番号ｋごとに対応した係数Ｃ１，ｋ、Ｃ２，ｋ、Ｃ３，ｋ、およびＣ４，ｋが乗算されて得られた値のばらつきを確認する（ステップＳ１３１）。周波数推定部１３３は、対象信号が折り畳まれているサブナイキストゾーンを判定する。具体的には、周波数推定部１３３は、ばらつきが最も小さいサブナイキストゾーンに、対象信号が折り畳まれていると判定する（ステップＳ１３２）。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、データ圧縮装置１００において、ＭＣＳ符号器１３０は、サブナイキストゾーンごとに対応した係数が乗算されて得られた値のばらつきが最も小さいサブナイキストゾーンに、対象信号が折り畳まれていると判定することとした。この場合においても、データ圧縮装置１００は、実施の形態１のデータ圧縮装置１００と同様の効果を得ることができる。
実施の形態７．
　実施の形態７では、データ圧縮システムにおいて、データ圧縮装置が、２段階で符号化処理を行う場合について説明する。実施の形態１を例にして説明するが、実施の形態２から実施の形態６にも適用可能である。
　図１５は、実施の形態７に係るデータ圧縮システム１ｃの構成例を示す図である。データ圧縮システム１ｃは、データ圧縮装置１００ｃと、データ復元装置２００ｃと、を備える。データ圧縮装置１００ｃは、データ圧縮装置１００に、符号器１４０を追加したものである。データ復元装置２００ｃは、データ復元装置２００に、復号器２２０を追加したものである。
　データ圧縮装置１００ｃにおいて、符号器１４０は、符号部１３４から出力された圧縮データをさらに圧縮して、データ復元装置２００ｃに出力する。符号器１４０は、例えば、ハフマン符号、算術符号などのエントロピー符号化を用いてもよいし、対数変換、浮動小数点返還などを用いてもよいし、これらを組み合わせて用いてもよい。以降の説明において、ＭＣＳ符号器１３０を第１の符号器と称し、符号器１４０を第２の符号器と称する場合がある。
　データ復元装置２００ｃにおいて、復号器２２０は、データ圧縮装置１００ｃから取得した圧縮データを、符号器１４０の符号化方式に対応する復号方式で復号し、ＭＣＳ復号器２１０に出力する。以降の説明において、ＭＣＳ復号器２１０を第１の復号器と称し、復号器２２０を第２の復号器と称することがある。
　データ圧縮装置１００ｃのハードウェア構成について、ＭＣＳ受信器１２０、ＭＣＳ符号器１３０、および符号器１４０は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。同様に、データ復元装置２００ｃのハードウェア構成について、ＭＣＳ復号器２１０および復号器２２０は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、データ圧縮装置１００ｃは、符号器１４０を備えて圧縮データをさらに圧縮し、データ復元装置２００ｃは、復号器２２０を備えて符号器１４０で圧縮、すなわち符号化された圧縮データを復号することとした。これにより、データ圧縮装置１００ｃは、実施の形態１のデータ圧縮装置１００と比較して、さらに圧縮した圧縮データを出力することができる。
実施の形態８．
　実施の形態８では、データ圧縮システムにおいて、データ復元装置が、ストレージを備える場合について説明する。実施の形態１を例にして説明するが、実施の形態２から実施の形態６にも適用可能である。
　図１６は、実施の形態８に係るデータ圧縮システム１ｄの構成例を示す図である。データ圧縮システム１ｄは、データ圧縮装置１００と、データ復元装置２００ｄと、を備える。データ復元装置２００ｄは、データ復元装置２００に、ストレージ２３０を追加したものである。
　データ復元装置２００ｄにおいて、ストレージ２３０は、データ圧縮装置１００から取得した圧縮データを保存する。ＭＣＳ復号器２１０は、ストレージ２３０に保存されている圧縮データを用いて、データ圧縮装置１００において折り畳まれる前の周波数に対応した振幅値を復元する。なお、図１６の例では、データ復元装置２００ｄがストレージ２３０を備える例について説明したが、データ圧縮装置１００も、ＭＣＳ符号器１３０の後段にストレージを備えるようにしてもよい。
　データ復元装置２００ｄのハードウェア構成について、ＭＣＳ復号器２１０およびストレージ２３０は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、データ復元装置２００ｄは、データ圧縮装置１００から取得した圧縮データをストレージ２３０に保存してから、復号を行うこととした。データ復元装置２００ｄは、例えば、データ圧縮装置１００とデータ復元装置２００ｄとの間の通信状態が悪化し、データ圧縮装置１００から圧縮データを取得するのに時間がかかる場合、圧縮データをストレージ２３０に保存することで、必要な量の圧縮データを保存してから、復号を行うことができる。
実施の形態９．
　実施の形態９では、実施の形態７のデータ圧縮システム１ｃのデータ復元装置２００ｃにストレージ２３０を追加した場合について説明する。
　図１７は、実施の形態９に係るデータ圧縮システム１ｅの構成例を示す図である。データ圧縮システム１ｅは、データ圧縮装置１００ｃと、データ復元装置２００ｅと、を備える。データ復元装置２００ｅは、データ復元装置２００ｃに、ストレージ２３０を追加したものである。
　データ復元装置２００ｅにおいて、ストレージ２３０は、データ圧縮装置１００ｃから取得した圧縮データを保存する。復号器２２０は、ストレージ２３０に保存されている圧縮データを、符号器１４０の符号化方式に対応する復号方式で復号し、ＭＣＳ復号器２１０に出力する。なお、図１７の例では、データ復元装置２００ｅがストレージ２３０を備える例について説明したが、データ圧縮装置１００ｃも、符号器１４０の後段にストレージを備えるようにしてもよい。
　データ復元装置２００ｅのハードウェア構成について、ＭＣＳ復号器２１０、復号器２２０、およびストレージ２３０は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、データ復元装置２００ｅは、データ圧縮装置１００ｃから取得した圧縮データをストレージ２３０に保存してから、復号を行うこととした。この場合においても、データ復元装置２００ｅは、実施の形態８のデータ復元装置２００ｄと同様の効果を得ることができる。
実施の形態１０．
　実施の形態１０では、データ復号装置が、ＩＤＦＴ（Inverse　Discrete　Fourier　Transform）を備える場合について説明する。実施の形態１を例にして説明するが、実施の形態２から実施の形態９についても適用可能である。
　図１８は、実施の形態１０に係るデータ圧縮システム１ｆの構成例を示す図である。データ圧縮システム１ｆは、データ圧縮装置１００と、データ復元装置２００ｆと、を備える。データ復元装置２００ｆは、データ復元装置２００に、ＩＤＦＴ２４０を追加したものである。
　データ復元装置２００ｆにおいて、ＩＤＦＴ２４０は、ＭＣＳ復号器２１０で復元された値、すなわち周波数の振幅値を、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換して出力する周波数時間変換部である。
　データ復元装置２００ｆのハードウェア構成について、ＭＣＳ復号器２１０およびＩＤＦＴ２４０は、処理回路により実現される。処理回路は、メモリに格納されるプログラムを実行するプロセッサおよびメモリであってもよいし、専用のハードウェアであってもよい。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、データ復元装置２００ｆは、復元した周波数の振幅値を、周波数領域の信号から時間領域の信号に変換して出力する。これにより、データ復元装置２００ｆは、図示しない後段の装置に対して、データ圧縮装置１００で取得された対象信号と同様の時間領域の信号の形式で、復号した情報を出力することができる。
実施の形態１１．
　実施の形態１１では、データ圧縮装置が複数のアンテナを備える場合について説明する。実施の形態１を例にして説明するが、実施の形態２から実施の形態１０についても適用可能である。
　図１９は、実施の形態１１に係るデータ圧縮システム１ｇの構成例を示す図である。データ圧縮システム１ｇは、データ圧縮装置１００ｇと、データ復元装置２００と、を備える。データ圧縮装置１００ｇは、主たるアンテナ１１０－１および１つ以上の従たるアンテナ１１０－２，１１０－３からなるアレイアンテナ素子群１１１と、主たるＭＣＳ受信器１２０－１と、１つ以上の従たるＭＣＳ受信器１２０－２，１２０－３と、ＭＣＳ符号器１３０ｇと、１つ以上のＭＣＳ合成器１５０－２，１５０－３と、を備える。主たるＭＣＳ受信器１２０－１は主たるアンテナ１１０－１に接続され、従たるＭＣＳ受信器１２０－２は従たるアンテナ１１０－２に接続され、従たるＭＣＳ受信器１２０－３は従たるアンテナ１１０－３に接続される。アンテナ１１０－１～１１０－３は、前述のアンテナ１１０と同様の構成である。また、ＭＣＳ受信器１２０－１～１２０－３は、前述のＭＣＳ受信器１２０と同様の構成である。
　以降の説明において、アンテナ１１０－１～１１０－３を区別しない場合はアンテナ１１０と称し、ＭＣＳ受信器１２０－１～１２０－３を区別しない場合はＭＣＳ受信器１２０と称することがある。データ圧縮装置１００ｇは、ＭＣＳ受信器１２０を複数備え、複数のＭＣＳ受信器１２０は、各々が異なるアンテナ１１０に接続される。また、ＭＣＳ受信器１２０－１を第１の受信器と称し、ＭＣＳ受信器１２０－２，１２０－３を第２の受信器と称することがある。本実施の形態において、複数のＭＣＳ受信器１２０のうち１つの第１の受信器であるＭＣＳ受信器１２０－１は、主たるアンテナ１１０－１で受信された対象信号についてサンプリング系列を出力する。複数のＭＣＳ受信器１２０のうち他の１つ以上の第２の受信器であるＭＣＳ受信器１２０－２，１２０－３は、従たるアンテナ１１０－２，１１０－３で受信された対象信号についてサンプリング系列を出力する。
　図２０は、実施の形態１１に係るデータ圧縮装置１００ｇの構成例を示す図である。ここでは説明を簡単にするため、データ圧縮装置１００ｇが、１つの従たるアンテナ１１０－２、１つの従たるＭＣＳ受信器１２０－２、および１つのＭＣＳ合成器１５０－２を備える場合について説明する。
　ＭＣＳ受信器１２０－１は、実施の形態１のＭＣＳ受信器１２０などと同様、アンテナ１１０－１で受信された電磁波信号に対して、複数の系列で並行してサブナイキストサンプリングする。ＭＣＳ符号器１３０ｇは、サブＦＦＴ１３１と、信号処理部１３２と、周波数推定部１３３ｇと、符号部１３４ｇと、を備える。ＭＣＳ符号器１３０ｇでは、実施の形態１のＭＣＳ符号器１３０などと同様、サブＦＦＴ１３１が、サブナイキストサンプリングされたサンプリング系列を周波数領域で折り畳まれた信号に変換し、信号処理部１３２が、各々のサブナイキストゾーンに対応した位相補償を施す。本実施の形態において、周波数推定部１３３ｇは、信号処理部１３２で各々位相補償された振幅成分の総和を算出し、総和のうち絶対値が最大値のものに対応するサブナイキストゾーンの探索を行う。周波数推定部１３３ｇは、絶対値が最大値のものに対応する振幅成分の総和の値、および絶対値が最大値のものに対応するサブナイキストゾーンの値であるサブナイキストゾーン情報を符号部１３４ｇに出力する。また、周波数推定部１３３ｇは、サブナイキストゾーン情報をＭＣＳ合成器１５０－２に出力する。
　ＭＣＳ受信器１２０－２は、実施の形態１のＭＣＳ受信器１２０などと同様、アンテナ１１０－２で受信された電磁波信号に対して、複数の系列で並行してサブナイキストサンプリングする。ＭＣＳ合成器１５０－２は、サブＦＦＴ１３１と、信号処理部１３２ｇと、振幅合成部１３６と、を備える。ＭＣＳ合成器１５０－２では、実施の形態１のＭＣＳ符号器１３０などと同様、サブＦＦＴ１３１が、サブナイキストサンプリングされたサンプリング系列を周波数領域で折り畳まれた信号に変換する。本実施の形態において、信号処理部１３２ｇは、ＭＣＳ符号器１３０ｇの周波数推定部１３３ｇから取得した主たるアンテナ１１０－１の系列である主素子系のサブナイキストゾーン情報に従って、サブナイキストゾーンに対応した位相補償を施す。振幅合成部１３６は、ＭＣＳ符号器１３０ｇの周波数推定部１３３ｇから取得した主素子系のサブナイキストゾーン情報に従って、信号処理部１３２ｇで位相補償された振幅成分の総和を算出し、振幅成分の総和の値をＭＣＳ符号器１３０ｇに出力する。
　このように、ＭＣＳ合成器１５０－２は、異なる第２の受信器に接続され、ＭＣＳ符号器１３０ｇから取得したサブナイキストゾーン情報を用いて、サブナイキストゾーンに対応する振幅成分の総和を算出し、ＭＣＳ符号器１３０ｇに出力する合成器である。従たるアンテナ１１０－２において、ＭＣＳ合成器１５０－２は、ＭＣＳ符号器１３０ｇの周波数推定部１３３ｇから取得したサブナイキストゾーン情報を利用するため、単一のサブナイキストゾーンに対応した位相補償を施すだけでよく、その後の振幅成分の総和を求める際の演算量を低減し、絶対値の最大値を探索する演算を省略することができる。これにより、ＭＣＳ合成器１５０－２は、ＭＣＳ符号器１３０ｇと比較して、信号処理回路の小型化、省電力化、低コスト化、高速化などが可能となる。
　さらに、ＭＣＳ符号器１３０ｇの符号部１３４ｇにおいて、従たるアンテナ１１０－２の系列である副素子系のサブナイキストゾーン情報、浮動小数点の指数部の値などを主素子系と共用できるため、符号の圧縮効率を向上させることができる。なお、符号部１３４ｇは、主素子系と副素子系とで値を共用するため、前述の符号部１３４とは処理内容が異なることになる。このように、ＭＣＳ符号器１３０ｇは、ＭＣＳ受信器１２０－１に接続され、主たるアンテナ１１０－１で受信された対象信号のサンプリング系列についてのサブナイキストゾーンの情報を出力する。ＭＣＳ符号器１３０ｇは、ＭＣＳ合成器１５０－２から取得した振幅成分の総和を用いて、主たるアンテナ１１０－１および従たるアンテナ１１０－２で受信された対象信号についてのサンプリング系列を圧縮した圧縮データを出力する。
　データ圧縮装置１００ｇは、従たるアンテナ１１０－２，１１０－３が複数あっても同様の効果を得ることができ、主たるアンテナ１１０－１および従たるアンテナ１１０－２，１１０－３の距離が近い程、主素子系の信号と副素子系の信号との相関が強くなり、圧縮の精度は良くなる。データ圧縮装置１００ｇは、例えば、主たるアンテナ１１０－１と従たるアンテナ１１０－２，１１０－３との距離が１０００ｍ以下程度であれば、良好な特性が得られ得る。
　サブナイキストサンプリングを行うＭＣＳ受信器１２０－１～１２０－３の回路の構成については、前述のように、例えば、トラックアンドホールド回路を用いてもよいし、ナイキストレートのＡＤＣからサブナイキストレートでサンプリングデータを間引いてもよいし、異なる位相で並列的にサブナイキストサンプリングが行えればよい。
　なお、副素子系のＭＣＳ受信器１２０－２，１２０－３、および主素子系のＭＣＳ受信器１２０－１において、サブナイキストサンプリングの位相差または遅延時間差は等しくてもよいし異なっていてもよく、並行するサブナイキストサンプリング系列の数も等しくてもよいし等しくなくてもよい。いずれの場合も、副素子系のＭＣＳ合成器１５０－２，１５０－３は、主素子系のサブナイキストゾーン、および副素子系の並行したサブナイキストサンプリング系列の各々の位相差または遅延時間差に対応する位相補償を施せばよい。
　データ圧縮装置１００ｇでは、従たるアンテナ１１０－２，１１０－３の数が２つ以上の場合でも、同様の処理により同様の効果が得られる。
　なお、ＭＣＳ符号器１３０ｇは、絶対値が最大値をとるものに対応するサブナイキストゾーンの値に加えて、絶対値が最大値の次に大きいもの、さらに次に大きいもの、すなわち絶対値の大きさが２番目以下のものに対応する比較的少数のサブナイキストゾーンの値を出力してもよい。副素子系のＭＣＳ合成器１５０－２，１５０－３は、ＭＣＳ符号器１３０ｇから絶対値の大きさが２番目以下のものに対応する比較的少数のサブナイキストゾーンの値を取得することによって、比較的少数のサブナイキストゾーンに対応した位相補償を施す。副素子系のＭＣＳ合成器１５０－２，１５０－３は、各々位相補償された振幅成分の総和を算出し、総和のうち絶対値が最大値をとるものに対応するサブナイキストゾーンの探索を行い、絶対値が最大値をとるものに対応する振幅成分の総和の値を出力してもよい。これにより、データ圧縮装置１００ｇは、ＭＣＳ符号器１３０ｇおよびＭＣＳ合成器１５０－２，１５０－３の演算量、圧縮精度などのバランスをとることもできる。
　図２１は、実施の形態１１に係るデータ圧縮装置１００ｇの動作を示すフローチャートである。図２１において、ステップＳ１０１からステップＳ１０８までの動作は、実施の形態１のデータ圧縮装置１００の動作と同様である。周波数推定部１３３ｇは、サブナイキストゾーン情報をＭＣＳ合成器１５０－２に出力する（ステップＳ１４１）。振幅合成部１３６は、周波数推定部１３３ｇから取得した主素子系のサブナイキストゾーン情報に従って、信号処理部１３２ｇで位相補償された副素子系の振幅成分の総和を算出する（ステップＳ１４２）。振幅合成部１３６は、振幅成分の総和の値を符号部１３４ｇに出力する。符号部１３４ｇは、周波数推定部１３３ｇおよび振幅合成部１３６から取得した情報に基づいて、サブナイキストゾーンを表す値、および対応する振幅値を規定されたデータフォーマットにして、圧縮データに変換して出力する（ステップＳ１４３）。
　図２２は、実施の形態１１に係るデータ復元装置２００の動作を示すフローチャートである。復号部２１１は、データ圧縮装置１００ｇの符号部１３４ｇから出力された圧縮データを取得し、圧縮データから、サブナイキストゾーン番号ｋを表す値、および対応するアンテナ１１０の数分の振幅値を抽出する（ステップＳ２１１）。復号部２１１は、抽出したサブナイキストゾーン番号ｋを表す値、および対応するアンテナ１１０の数分の振幅値を用いて、データ圧縮装置１００において折り畳まれる前の周波数に対応したアンテナ１１０の数分の振幅値を復元する（ステップＳ２１２）。復号部２１１は、サブナイキストゾーン番号ｋによって指定されなかった周波数に対応した振幅値には、成分の値として零を挿入する（ステップＳ２０３）。このように、復号部２１１は、前述の復号部２１１とは処理内容が異なることになる。
実施の形態１２．
　実施の形態８でデータ復元装置２００ｄがストレージ２３０を備え、実施の形態９でデータ復元装置２００ｅがストレージ２３０を備える場合について説明したが、前述のように、データ圧縮装置がストレージを備えてもよい。
　図２３は、実施の形態１２に係るデータ圧縮システム１ｈの構成例を示す第１の図である。データ圧縮システム１ｈは、データ圧縮装置１００ｈと、データ復元装置２００と、を備える。データ圧縮装置１００ｈは、データ圧縮装置１００に、ストレージ１６０を追加したものである。ストレージ１６０は、ＭＣＳ符号器１３０から出力された圧縮データを保存する。このように、データ圧縮装置１００ｈは、ＭＣＳ符号器１３０で変換された圧縮データをストレージ１６０に保存してから、圧縮データをデータ復元装置２００に出力することも可能である。
　図２４は、実施の形態１２に係るデータ圧縮システム１ｉの構成例を示す第２の図である。データ圧縮システム１ｉは、データ圧縮装置１００ｈと、データ復元装置２００ｄと、を備える。データ圧縮システム１ｉは、データ圧縮装置１００ｈがストレージ１６０を備え、データ復元装置２００ｄがストレージ２３０を備える構成であってもよい。
　以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
　１，１ｃ，１ｄ，１ｅ，１ｆ，１ｇ，１ｈ，１ｉ　データ圧縮システム、１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｇ，１００ｈ　データ圧縮装置、１１０，１１０－１～１１０－３　アンテナ、１１１　アレイアンテナ素子群、１２０，１２０ｂ，１２０－１～１２０－３　ＭＣＳ受信器、１２１　増幅器、１２２，１２２－２～１２２－４　遅延時間付加部、１２３，１２３－１～１２３－４　サブＡＤＣ、１２４　ＡＤＣ、１２５，１２５－１～１２５－４　信号抽出部、１３０，１３０ａ，１３０ｇ　ＭＣＳ符号器、１３１，１３１－１～１３１－４　サブＦＦＴ、１３２，１３２－１～１３２－４，１３２ｇ　信号処理部、１３３，１３３ｇ　周波数推定部、１３４，１３４ｇ　符号部、１３５，１３５－１～１３５－４　ウィンドウ処理部、１３６　振幅合成部、１４０　符号器、１５０－２，１５０－３　ＭＣＳ合成器、２００，２００ｃ，２００ｄ，２００ｅ，２００ｆ　データ復元装置、２１０　ＭＣＳ復号器、２１１　復号部、２２０　復号器、１６０，２３０　ストレージ、２４０　ＩＤＦＴ。

Claims (21)

  1. 　対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間の付加、および各信号をナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングした信号に相当するサンプリング系列を出力する受信器と、
    　前記サンプリング系列を圧縮データに変換して出力する符号器と、
    　を備え、
    　前記符号器は、
    　各系統のサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する時間周波数変換部と、
    　周波数領域の信号に変換された各サンプリング系列のサブナイキストゾーンに対応する位相補償処理、および各サンプリング系列の間の遅延時間差に起因する位相回転をキャンセルする処理を一括して実施する信号処理部と、
    　前記対象信号がどのサブナイキストゾーンに折り畳まれてきたかを判定し、前記対象信号の周波数を推定する周波数推定部と、
    　前記サブナイキストゾーンを表す値、および対応する振幅値を規定されたデータフォーマットにして、前記圧縮データに変換して出力する符号部と、
    　を備えることを特徴とするデータ圧縮装置。
  2. 　前記受信器は、
    　前記対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間を付加する遅延時間付加部と、
    　各信号を前記ナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングし、前記サンプリング系列を出力するサブサンプリング部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載のデータ圧縮装置。
  3. 　前記遅延時間付加部は、遅延素子、またはトラックアンドホールド回路を用いて遅延時間を付加する、
    　ことを特徴とする請求項２に記載のデータ圧縮装置。
  4. 　前記受信器は、
    　前記対象信号を前記ナイキストレートのサンプリングレートでサンプリングするサンプリング部と、
    　前記サンプリング部でサンプリングされた信号から規定された遅延時間差に相当する信号を抽出する信号抽出部と、
    　を備えることを特徴とする請求項１に記載のデータ圧縮装置。
  5. 　前記符号器は、さらに、
    　前記受信器から出力された各系統のサンプリング系列に、ハン窓に対応した係数を乗算するウィンドウ処理部、
    　を備え、
    　前記時間周波数変換部は、前記ウィンドウ処理部から出力された各系統のサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する、
    　ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載のデータ圧縮装置。
  6. 　前記符号器は、有効な信号が存在し得るサブナイキストゾーンに限定した処理を行う、
    　ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載のデータ圧縮装置。
  7. 　前記周波数推定部は、前記信号処理部において、前記サブナイキストゾーンごとに対応した係数が乗算されて得られた値の総和を算出し、最も大きい総和が得られるサブナイキストゾーンに前記対象信号が折り畳まれていると判定する、
    　ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のデータ圧縮装置。
  8. 　前記周波数推定部は、前記信号処理部において、前記サブナイキストゾーンごとに対応した係数が乗算されて得られた値のばらつきが最も小さいサブナイキストゾーンに、前記対象信号が折り畳まれていると判定する、
    　ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載のデータ圧縮装置。
  9. 　前記符号器を第１の符号器とし、さらに、
    　前記第１の符号器から出力された前記圧縮データを圧縮する第２の符号器、
    　を備えることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載のデータ圧縮装置。
  10. 　前記受信器を複数備え、複数の受信器は、各々が異なるアンテナに接続され、
    　前記複数の受信器のうち１つの第１の受信器は、主たるアンテナで受信された前記対象信号について前記サンプリング系列を出力し、
    　前記複数の受信器のうち他の１つ以上の第２の受信器は、従たるアンテナで受信された前記対象信号について前記サンプリング系列を出力し、
    　さらに、
    　異なる前記第２の受信器に接続され、前記符号器から取得したサブナイキストゾーンの情報を用いて、前記サブナイキストゾーンに対応する振幅成分の総和を算出し、前記符号器に出力する１つ以上の合成器、
    　を備え、
    　前記符号器は、前記第１の受信器に接続され、前記主たるアンテナで受信された前記対象信号の前記サンプリング系列についての前記サブナイキストゾーンの情報を出力し、前記合成器から取得した振幅成分の総和を用いて、前記主たるアンテナおよび前記従たるアンテナで受信された前記対象信号についての前記サンプリング系列を圧縮した前記圧縮データを出力する、
    　ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載のデータ圧縮装置。
  11. 　請求項１から８または１０のいずれか１つに記載のデータ圧縮装置から取得した前記圧縮データから、サブナイキストゾーンを表す値および対応する振幅値を抽出し、前記データ圧縮装置において対象信号が折り畳まれる前の周波数に対応した振幅値を復元する復号器、
    　を備えることを特徴とするデータ復元装置。
  12. 　前記復号器を第１の復号器とし、さらに、
    　請求項９に記載のデータ圧縮装置から取得した圧縮データを復号する第２の復号器、
    　を備えることを特徴とする請求項１１に記載のデータ復元装置。
  13. 　さらに、
    　前記データ圧縮装置から取得した圧縮データを保存するストレージ、
    　を備えることを特徴とする請求項１１または１２に記載のデータ復元装置。
  14. 　さらに、
    　前記復号器で復元された値を周波数領域の信号から時間領域の信号に変換する周波数時間変換部、
    　を備えることを特徴とする請求項１１から１３のいずれか１つに記載のデータ復元装置。
  15. 　請求項１から８または１０のいずれか１つに記載のデータ圧縮装置と、
    　請求項１１に記載のデータ復元装置と、
    　を備えることを特徴とするデータ圧縮システム。
  16. 　データ圧縮装置を制御するための制御回路であって、
    　対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間の付加、および各信号をナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングした信号に相当するサンプリング系列を出力、
    　前記サンプリング系列を圧縮データに変換して出力、
    　をデータ圧縮装置に実施させ、
    　前記サンプリング系列を圧縮データに変換して出力として、
    　各信号のサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換、
    　周波数領域の信号に変換された各サンプリング系列のサブナイキストゾーンに対応する位相補償処理、および各サンプリング系列の間の遅延時間差に起因する位相回転をキャンセルする処理を一括して実施、
    　前記対象信号がどのサブナイキストゾーンに折り畳まれてきたかを判定し、前記対象信号の周波数を推定、
    　前記サブナイキストゾーンを表す値、および対応する振幅値を規定されたデータフォーマットにして、前記圧縮データに変換して出力、
    　をデータ圧縮装置に実施させることを特徴とする制御回路。
  17. 　データ復元装置を制御するための制御回路であって、
    　請求項１から８または１０のいずれか１つに記載のデータ圧縮装置から取得した前記圧縮データから、サブナイキストゾーンを表す値および対応する振幅値を抽出し、前記データ圧縮装置において対象信号が折り畳まれる前の周波数に対応した振幅値を復元、
    　をデータ復元装置に実施させることを特徴とする制御回路。
  18. 　データ圧縮装置を制御するためのプログラムを記憶した記憶媒体であって、
    　前記プログラムは、
    　対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間の付加、および各信号をナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングした信号に相当するサンプリング系列を出力、
    　前記サンプリング系列を圧縮データに変換して出力、
    　をデータ圧縮装置に実施させ、
    　前記サンプリング系列を圧縮データに変換して出力として、
    　各系統のサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換、
    　周波数領域の信号に変換された各サンプリング系列のサブナイキストゾーンに対応する位相補償処理、および各サンプリング系列の間の遅延時間差に起因する位相回転をキャンセルする処理を一括して実施、
    　前記対象信号がどのサブナイキストゾーンに折り畳まれてきたかを判定し、前記対象信号の周波数を推定、
    　前記サブナイキストゾーンを表す値、および対応する振幅値を規定されたデータフォーマットにして、前記圧縮データに変換して出力、
    　をデータ圧縮装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。
  19. 　データ復元装置を制御するためのプログラムを記憶した記憶媒体であって、
    　前記プログラムは、
    　請求項１から８または１０のいずれか１つに記載のデータ圧縮装置から取得した前記圧縮データから、サブナイキストゾーンを表す値および対応する振幅値を抽出し、前記データ圧縮装置において対象信号が折り畳まれる前の周波数に対応した振幅値を復元
    　をデータ復元装置に実施させることを特徴とする記憶媒体。
  20. 　データ圧縮装置におけるデータ圧縮方法であって、
    　受信器が、対象信号が複数の系統に分岐された各信号に各々異なる遅延時間の付加、および各信号をナイキストレート未満のサンプリングレートでサンプリングした信号に相当するサンプリング系列を出力する第１のステップと、
    　符号器が、前記サンプリング系列を圧縮データに変換して出力する第２のステップと、
    　を含み、
    　前記第２のステップは、
    　時間周波数変換部が、各系統のサンプリング系列を時間領域の信号から周波数領域の信号に変換する第３のステップと、
    　信号処理部が、周波数領域の信号に変換された各サンプリング系列のサブナイキストゾーンに対応する位相補償処理、および各サンプリング系列の間の遅延時間差に起因する位相回転をキャンセルする処理を一括して実施する第４のステップと、
    　周波数推定部が、前記対象信号がどのサブナイキストゾーンに折り畳まれてきたかを判定し、前記対象信号の周波数を推定する第５のステップと、
    　符号部が、前記サブナイキストゾーンを表す値、および対応する振幅値を規定されたデータフォーマットにして、前記圧縮データに変換して出力する第６のステップと、
    　を含むことを特徴とするデータ圧縮方法。
  21. 　データ復元装置におけるデータ復元方法であって、
    　復号器が、請求項２０に記載のデータ圧縮方法を実施するデータ圧縮装置から取得した前記圧縮データから、サブナイキストゾーンを表す値および対応する振幅値を抽出し、前記データ圧縮装置において対象信号が折り畳まれる前の周波数に対応した振幅値を復元する復号ステップ、
    　を含むことを特徴とするデータ復元方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004532550A (ja) * 2001-03-26 2004-10-21 エコール ポリテクニーク フェデラル ドゥ ローザンヌ（エーペーエフエル） 信号をサンプリングおよび／または再構成するためのサンプリング方法、再構成方法および機器
WO2014191712A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 The University Court Of The University Of Edinburgh A method of analyzing radio-frequencv signals using sub-nyquist sampling
JP6038981B2 (ja) 2010-03-15 2016-12-07 クゥアルコム・インコーポレイテッドＱｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ データを処理および再構成するための方法および装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016186998A1 (en) * 2015-05-15 2016-11-24 Massachusetts Institute Of Technology Methods and apparatus for array-based compressed sensing

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004532550A (ja) * 2001-03-26 2004-10-21 エコール ポリテクニーク フェデラル ドゥ ローザンヌ（エーペーエフエル） 信号をサンプリングおよび／または再構成するためのサンプリング方法、再構成方法および機器
JP6038981B2 (ja) 2010-03-15 2016-12-07 クゥアルコム・インコーポレイテッドＱｕａｌｃｏｍｍ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ データを処理および再構成するための方法および装置
WO2014191712A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 The University Court Of The University Of Edinburgh A method of analyzing radio-frequencv signals using sub-nyquist sampling

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
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ZHAO, YIJIU ET AL.: "Sparse Multiband Signal Acquisition Receiver With Co-Prime Sampling", IEEE ACCESS, vol. 6, 24 April 2018 (2018-04-24), pages 25261 - 25269, XP011684189, Retrieved from the Internet <URL:https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?tp=&arnumber=8345572> DOI: 10.1109/ACCESS.2018.2829762 *

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